“雙減”背景下初中生物探究類實(shí)踐作業(yè)的實(shí)施

作業(yè)是學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，不僅可以鞏固當(dāng)天所學(xué)知識(shí)，也可以鍛煉學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力和遷移能力。隨著“雙減”政策的落地，減負(fù)提質(zhì)、減負(fù)增效、延時(shí)服務(wù)等一系列措施紛紛出臺(tái)，學(xué)生在校時(shí)間延長(zhǎng)，教師結(jié)合生物核心素養(yǎng)，在作業(yè)管理中優(yōu)化作業(yè)設(shè)計(jì)、開發(fā)實(shí)踐性作業(yè)，轉(zhuǎn)變學(xué)生的作業(yè)觀顯得更加必要。因此如何科學(xué)合理地設(shè)計(jì)、布置實(shí)踐作業(yè)就顯得十分重要。

生物學(xué)作為自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是主動(dòng)參與的過(guò)程。在以往的初中生物教學(xué)中，大多數(shù)教師受傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響，通常會(huì)給學(xué)生布置大量的習(xí)題作業(yè)，不但增加了學(xué)生的思想負(fù)擔(dān)，也無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。實(shí)踐性作業(yè)兼具了創(chuàng)新性和趣味性，改變學(xué)生對(duì)生物作業(yè)觀的認(rèn)識(shí)，能夠發(fā)展學(xué)生的生物核心素養(yǎng)和實(shí)踐能力。初中生物實(shí)踐作業(yè)可分為觀察類、制作類、養(yǎng)殖類、調(diào)查類、探究類。其中探究類實(shí)踐作業(yè)是學(xué)習(xí)生物學(xué)的重要方式，可激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，而且探究實(shí)踐也是創(chuàng)新性人才的重要標(biāo)志。

1.探究實(shí)踐

義務(wù)教育《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，探究實(shí)踐是源于對(duì)自然界的好奇心、求知欲和現(xiàn)實(shí)需求。主要環(huán)節(jié)有：通過(guò)教師的引導(dǎo)或?qū)W生獨(dú)立思考發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)可能的答案做出假設(shè)，制訂方案，實(shí)施方案，獲得證據(jù)，分析證據(jù)或改進(jìn)設(shè)計(jì)，得出結(jié)論或物化成果，進(jìn)行表達(dá)、交流或展示等。通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，實(shí)際觀察測(cè)量，獲得第一手資料，幫助學(xué)生理解完成知識(shí)的構(gòu)建。美國(guó)的《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中指出，探究實(shí)踐是學(xué)生用以獲取知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念、領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然所運(yùn)用的方法而進(jìn)行的各種活動(dòng)。兩《標(biāo)準(zhǔn)》中都強(qiáng)調(diào)探究實(shí)踐對(duì)于發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要作用。

2.探究類實(shí)踐作業(yè)的設(shè)計(jì)探析——以《探究根長(zhǎng)長(zhǎng)的主要部位》為例

2.1探究目的

《探究根長(zhǎng)長(zhǎng)的主要部位》選自濟(jì)南版八年級(jí)上冊(cè)，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了種子的結(jié)構(gòu)及種子的萌發(fā)過(guò)程之后展開的，通過(guò)對(duì)種子萌發(fā)過(guò)程的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步感知了根的發(fā)育，而且八年級(jí)的學(xué)生有了一定的知識(shí)積累和生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新鮮事物充滿好奇。但對(duì)于根的生長(zhǎng)依靠根尖學(xué)生還了解較少，需要實(shí)驗(yàn)探究才能得出結(jié)論。而教材只提及了種子在適宜的條件下生根，沒有介紹具體方法，而且已有的探究方法中存在不足之處。所以為了更好地探究根長(zhǎng)長(zhǎng)的主要部位，創(chuàng)造性地利用簡(jiǎn)易器材，設(shè)計(jì)可行的研究方案，尋求更加科學(xué)的解決問題的方法。

2.2探究過(guò)程

2.2.1提出問題

種子萌發(fā)初期胚根生長(zhǎng)最快，首先突破種皮不斷生長(zhǎng)。提出問題：根的長(zhǎng)長(zhǎng)與根的什么部位有關(guān)？

2.2.2做出假設(shè)

多媒體出示根生長(zhǎng)的圖片，引導(dǎo)學(xué)生組內(nèi)討論，根的長(zhǎng)長(zhǎng)與根靠近根尖的部位有關(guān)，還是與根尖的上方部位有關(guān)。做出假設(shè)：根的長(zhǎng)長(zhǎng)與根的根尖有關(guān)。

2.2.3制定計(jì)劃

探究根長(zhǎng)長(zhǎng)的主要部位實(shí)驗(yàn)首先需要選擇種子，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，因此自主選擇實(shí)驗(yàn)材料，結(jié)合種子的萌發(fā)條件和本地的環(huán)境條件選擇綠豆、黃豆、花生、赤小豆、貓眼豆、玉米、黑豆、紅蕓豆、紅豆等為探究材料。操作方案如下：

①分批選取不同類型若干飽滿的種子泡入燒杯或紙杯中，加入適量水，注意觀察種子的萌發(fā)情況。體積較大的種子萌發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)，水質(zhì)變差，因此中間每隔4-6小時(shí)換水。

②待種子胚根突破種皮后，按教材所示將萌發(fā)的種子用鑷子放在鋪有濕紗布的培養(yǎng)皿中，有根的一面向上，用濕紗布蓋在種子上，將裝置放在溫暖的地方。

但是培養(yǎng)的種子根的生長(zhǎng)容易彎曲，不易測(cè)量。已有的文獻(xiàn)中提出可將塑料瓶蓋鉆孔，將萌發(fā)的種子根插入小孔中進(jìn)行培養(yǎng)。此種方法培養(yǎng)的種子數(shù)量較少，無(wú)法保證樣本的數(shù)量。另一種方法是將注射器尾端沒有刻度的部分切掉，用脫脂棉包裹好萌發(fā)的種子塞入注射筒中。注射器材料不易獲得，而且切割注射器存在一定的危險(xiǎn)性。因此，本探究實(shí)驗(yàn)對(duì)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，如下所示。

將紙杯的底部挖空，將紗布用膠帶環(huán)繞纏在紙杯的底部，紗布上鉆直徑為5mm的小孔若干，用鑷子將發(fā)芽的種子有根的一端插入小孔中，用濕紗布蓋在種子上，將裝置放在溫暖的地方。如果要便于觀察根的生長(zhǎng)情況，可將紙杯換成透明的玻璃杯。本實(shí)驗(yàn)裝置材料易獲得，而且廢棄的紙杯可循環(huán)利用。符合《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中面向全體學(xué)生，創(chuàng)中學(xué)的要求。培養(yǎng)了學(xué)生保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源的核心素養(yǎng)。

③定時(shí)向紗布和種子上加適量水，注意觀察種子根生長(zhǎng)情況并做好記錄。

④當(dāng)種子的根長(zhǎng)到2-3cm時(shí)，用鑷子將種子從紗布上取出，用放大鏡觀察根尖，用記號(hào)筆在距根尖2mm處開始畫線，每隔2mm畫一條線，連續(xù)畫5道。

⑤將畫線的種子分成兩組。一組切去幼根尖端2mm作為實(shí)驗(yàn)組；另一組保留幼根完整，作為對(duì)照組。

⑥將兩組萌發(fā)的種子分別放到燒杯（紙杯、試管）的濕紗布上，有根的一端插入小孔中，用濕紗布蓋在種子上，將裝置放在溫暖的地方，或放到培養(yǎng)皿中。

⑦定期測(cè)量根的長(zhǎng)度，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下表。

2.2.4實(shí)施計(jì)劃

依據(jù)上述計(jì)劃，分組按步驟進(jìn)行探究活動(dòng)。

萌發(fā)最快的種子為綠豆，浸泡12h左右萌發(fā)，具有實(shí)驗(yàn)周期短、效果明顯的優(yōu)點(diǎn)。黃豆浸泡大約72h萌發(fā)，紅豆、赤小豆、貓眼豆浸泡大約84小時(shí)萌發(fā)，紅蕓豆、黑豆浸泡大約96h萌發(fā)。玉米浸泡7天168h發(fā)芽率極低，考慮為環(huán)境條件影響。在取材不易、無(wú)法展開分組實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)效果不佳的情況下，利用NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行補(bǔ)充。虛擬實(shí)驗(yàn)室不受時(shí)間和季節(jié)的限制，學(xué)生身臨其境地感受玉米根長(zhǎng)度的變化，可以豐富信息技術(shù)與生物學(xué)教學(xué)交叉融合的課堂模式。在培養(yǎng)過(guò)程中，分批培養(yǎng)種子按照發(fā)育的順序排列展示，也可體現(xiàn)出根所處的不同生長(zhǎng)時(shí)期的特點(diǎn)，呈現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的生長(zhǎng)過(guò)程。

選取實(shí)驗(yàn)周期短、效果較明顯的綠豆為探究材料得到以下數(shù)據(jù)：

通過(guò)3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，切去根尖的綠豆根的長(zhǎng)度不再變化，保留根尖的綠豆根不斷長(zhǎng)長(zhǎng)。

2.2.5得出結(jié)論

根的長(zhǎng)長(zhǎng)與根的根尖有關(guān)。

2.2.6表達(dá)和交流

實(shí)驗(yàn)組中幼根上部橫線間距沒有明顯變化，與之前相比只是根變得粗壯一些。對(duì)照組越接近根的尖端處，橫線距離越大。對(duì)照組幼根長(zhǎng)長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組被切去根尖的幼根不再生長(zhǎng)。

3.結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)沒有改進(jìn)前，根的生長(zhǎng)是易彎曲的，實(shí)驗(yàn)材料不易獲得，而且無(wú)法保證樣本的數(shù)量。改進(jìn)后，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，創(chuàng)造性地利用簡(jiǎn)易器材，學(xué)生可人人動(dòng)手課后進(jìn)行探究活動(dòng)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置學(xué)生可連續(xù)觀察植株的生長(zhǎng)情況，不僅樹立了事物是發(fā)展變化的辯證觀點(diǎn)，還能引導(dǎo)學(xué)生逐漸成為課外作業(yè)的實(shí)踐者、能動(dòng)者。在本次探究實(shí)踐中，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充。模擬實(shí)驗(yàn)可以擺脫對(duì)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)器材的依賴，讓每位師生都擁有自己專屬的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，是對(duì)《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中跨學(xué)科實(shí)踐的一種探索。

（德城區(qū)教學(xué)研究課題：《基于NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建初中生物高效課堂的研究》，課題編號(hào)：DC2021qn005。）

（隋天翔，中學(xué)二級(jí)，碩士研究生，研究方向：生物信息學(xué)，多學(xué)科交叉內(nèi)容研究。）