初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開展初探

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》提出了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、勤于動(dòng)手、積極思考。在這樣的教學(xué)改革的背景下，在生物學(xué)科教學(xué)中，并不能僅僅限定于生物學(xué)科本身的知識(shí)傳授和它的教育價(jià)值，而應(yīng)該體現(xiàn)學(xué)科價(jià)值、以及對(duì)社會(huì)的價(jià)值和是否能促進(jìn)個(gè)體發(fā)展。因此，初中生物實(shí)驗(yàn)課的有效開展對(duì)學(xué)生的個(gè)體發(fā)展尤為重要。生物學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué)，有些能讓學(xué)生親手完成的實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)就應(yīng)該讓學(xué)生親自去做。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官，激發(fā)學(xué)生的思維能力，讓學(xué)生在實(shí)踐中運(yùn)用知識(shí)，學(xué)習(xí)知識(shí)，理解知識(shí)，體驗(yàn)知識(shí)。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整合優(yōu)化

把初中生物實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并歸類，確定適宜做建模微課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并對(duì)學(xué)生學(xué)情進(jìn)行分析；在初中階段開始滲透高中的實(shí)驗(yàn)探究，以便更利于初高中生物知識(shí)的銜接。讓學(xué)生從作出假設(shè)，到自主去探究、去發(fā)現(xiàn)，體驗(yàn)并領(lǐng)悟科學(xué)家探究活動(dòng)的思想觀念、科學(xué)方法和科學(xué)精神，體驗(yàn)科學(xué)家的思考活動(dòng)，幫助學(xué)生建立基礎(chǔ)的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。為了妥善解決課堂時(shí)間問題，我們通過對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整合優(yōu)化，利用我校學(xué)生全寄宿的優(yōu)勢(shì)，讓他們利用社團(tuán)學(xué)習(xí)時(shí)間走出課堂走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，從作出假設(shè)到自主地去探究去設(shè)計(jì)，分工，以及材料的選擇來(lái)分組完成實(shí)驗(yàn)，并用手機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)過程每一個(gè)不同的變化，從一個(gè)個(gè)微小的視頻通過剪輯，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程視頻，課堂上將分組實(shí)驗(yàn)、建模教學(xué)以微課的形式分組匯報(bào)展示出來(lái)，讓學(xué)生通過自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)自己的“誤區(qū)”，對(duì)所學(xué)的生物知識(shí)得到更深入的了解。一邊動(dòng)手操作一邊思考領(lǐng)悟科學(xué)原理，親自實(shí)踐的過程中掌握知識(shí)，更學(xué)會(huì)探索生物科學(xué)的方法技能。

在“使用高倍顯微鏡觀察細(xì)胞的多樣性”實(shí)驗(yàn)時(shí)同學(xué)們看到黑藻中的葉綠體進(jìn)行環(huán)形流動(dòng)，還有一些小顆粒進(jìn)行不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，就提出系列問題：一方面：在細(xì)胞中除了胞質(zhì)環(huán)流以外是否還有其他的流動(dòng)方式？出現(xiàn)不同的流動(dòng)方式的原因仕么？另一方面：一些同學(xué)提出究竟有哪些因素會(huì)影響細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)呢？溫度、光照、酸堿度的不同細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)速度是不是就不同呢？圍繞提出的問題，我校的生物學(xué)科社團(tuán)成員分成兩個(gè)小組，確定了其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)主題為“探究細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)方式”，另一個(gè)實(shí)驗(yàn)主題為“探究影響黑藻細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的因素”分別開展不同的探究實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生們通過查閱大量的資料，“探究細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)方式”確定用黑藻來(lái)觀察細(xì)胞質(zhì)環(huán)流、布朗運(yùn)動(dòng)，多毛絨泡菌是作為觀察穿梭流動(dòng)最好的的實(shí)驗(yàn)材料。多毛絨泡菌是一種黏菌，是多核的原生質(zhì)團(tuán)，沒有細(xì)胞的分隔而是形成一整團(tuán)的原生質(zhì)（或叫合胞體），其中會(huì)有很多的細(xì)胞核。黏菌的外緣是凝膠樣的外質(zhì)，核心是溶膠樣的內(nèi)質(zhì)。在內(nèi)外質(zhì)中含有許多葉脈狀的微細(xì)分支，在中央集攏在一起成為主脈，細(xì)胞質(zhì)就從支脈向主脈流動(dòng)。讓學(xué)生動(dòng)手從培養(yǎng)菌體到制作裝片，開始時(shí)在培養(yǎng)皿培養(yǎng)的多頭絨泡菌蔓延生長(zhǎng)很快，在制作臨時(shí)裝片時(shí)無(wú)法分離完整的菌體而失敗告終。嘗試改為讓多頭絨泡菌直接在載玻片上培養(yǎng)，因載玻片較厚無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持濕潤(rùn)，發(fā)現(xiàn)菌體難以生長(zhǎng)，學(xué)科委同學(xué)們經(jīng)過不斷探索，后來(lái)嘗試讓多頭絨泡菌直接蓋玻片上滴水培養(yǎng)，經(jīng)過一個(gè)晚上的培養(yǎng)，菌體變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制作臨時(shí)裝片時(shí)反扣在載玻片上，終于成功地在數(shù)碼顯微鏡下清晰地觀察到了多頭絨泡菌的穿梭流動(dòng)?？雌饋?lái)很簡(jiǎn)單的培養(yǎng)、制作裝片過程卻要經(jīng)歷多次失敗，小組成員們不斷思考研討和實(shí)踐探索，收獲科學(xué)實(shí)驗(yàn)成功的喜悅。實(shí)驗(yàn)方法是探索自然奧秘和發(fā)明新物品的必由之路。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真諦的唯一標(biāo)準(zhǔn)。通過實(shí)踐提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

在學(xué)習(xí)了高等植物間的胞間連絲是相鄰兩個(gè)細(xì)胞之間形成的通道，生物學(xué)科委的同學(xué)經(jīng)過查閱資料了解到青椒和大白菜的柄是觀察胞間連絲的好材料，嘗試觀察在細(xì)胞間物質(zhì)的流動(dòng)方式與多毛絨泡菌的穿梭運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比。學(xué)習(xí)小組通過觀察黑藻的胞質(zhì)環(huán)流、布朗運(yùn)動(dòng)，多頭絨泡菌細(xì)胞內(nèi)和大白菜細(xì)胞間的穿梭流動(dòng)，對(duì)其流動(dòng)的原因結(jié)合有限的物理知識(shí)同學(xué)們進(jìn)行了大膽的猜測(cè)，如細(xì)胞質(zhì)環(huán)流由于大液泡的存在，細(xì)胞質(zhì)被擠成薄層而沿著細(xì)胞質(zhì)膜環(huán)流運(yùn)動(dòng)，而帶動(dòng)葉綠體的運(yùn)動(dòng)；布朗運(yùn)動(dòng)是細(xì)胞中的微小顆粒進(jìn)行不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，推測(cè)是顆粒受到周圍水分子的不平衡的碰撞而導(dǎo)致。多毛絨泡菌向相反方向來(lái)回穿梭，推測(cè)可能絨泡菌外緣存在凝膠樣物質(zhì)，使其受到阻礙，只能往返運(yùn)動(dòng)。高等植物大白菜通過胞間連絲實(shí)現(xiàn)穿梭運(yùn)動(dòng)，推測(cè)是因?yàn)榧?xì)胞間的物質(zhì)交換和信息傳遞。

通過本次實(shí)驗(yàn)加深了學(xué)生對(duì)細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)方式的認(rèn)識(shí)，拓展學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)生通過感受細(xì)胞是動(dòng)態(tài)的生命系統(tǒng)，逐步形成細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

“探究影響黑藻細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的因素”實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們查閱資料，老師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)原則，小組合作討論設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，履清實(shí)驗(yàn)操作流程，設(shè)定了15℃、25℃、35℃三組不同的溫度；有強(qiáng)光、弱光、自然光不同的光照強(qiáng)度，還有設(shè)定了pH為5、7、12的不同酸堿度。剛開始對(duì)于初中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的控制理解不透，如何控制單一變量、控制無(wú)關(guān)變量、如何設(shè)計(jì)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。經(jīng)過大家的不斷探討，對(duì)如何提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性有了深刻的理解。通過在數(shù)碼顯微鏡拍下的視頻對(duì)比各個(gè)條件下黑藻細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)的速度，每一組的對(duì)比實(shí)驗(yàn)觀察、記錄評(píng)價(jià)，每組成員代表上臺(tái)進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)。經(jīng)過試驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)速度在不同的溫度、光照以及pH均受到影響，其中在25℃、強(qiáng)光下細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)速度最快，而在酸性或堿性條件下，細(xì)胞質(zhì)均停止流動(dòng)，盡管馬上滴加清水，細(xì)胞質(zhì)也不再流動(dòng)了，可能細(xì)胞已經(jīng)失去活性。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的問題驅(qū)動(dòng)

“微課引領(lǐng)——問題驅(qū)動(dòng)”讓學(xué)生自主構(gòu)建科學(xué)探究的知識(shí)框架；以問題為基點(diǎn)，以學(xué)生活動(dòng)為中心，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，利用“問題支架”引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案，達(dá)成生物課堂的高效教學(xué)。例如，在上八年級(jí)上冊(cè)《脊椎動(dòng)物——魚類》這一節(jié)課時(shí)，魚類對(duì)于八年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)并不陌生，有一定的感性認(rèn)識(shí)，但是魚適于水中生活的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，尤其是魚鰭在游泳中的作用和鰓的特點(diǎn)，學(xué)生只有膚淺的認(rèn)識(shí)，通過設(shè)計(jì)問題讓學(xué)生帶著問題來(lái)完成觀察魚的外形和運(yùn)動(dòng)、捆綁?mèng)~鰭、在口的前方滴蔬菜汁等實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生由感性上升到理性，自主觀察，問題驅(qū)動(dòng)，①鯽魚的身體分成哪幾部分？②鯽魚的體型、體色、體表、運(yùn)動(dòng)器官，結(jié)合魚的外形圖，啟發(fā)學(xué)生魚為什么能夠適應(yīng)在水中生活。③觀察魚鰭在游泳中的作用微實(shí)驗(yàn)了解每一種鰭發(fā)揮的作用。“為什么要用兩條魚？”“為什么要分別處理各種不同的鰭？”④“觀察魚鰓及魚的呼吸微實(shí)驗(yàn)”播放學(xué)生制作的觀察視頻，并出示問題：1.水流入魚口后，從什么地方流出？2.流入的水和流出的水，溶解的氣體成分會(huì)有哪些變化？3.口和鰓蓋后緣是同時(shí)張合，還是交替張合？出示魚鰓結(jié)構(gòu)圖并提問題：它有哪些特點(diǎn)適于水中呼吸？鰓為什么是鮮紅色的？鰓絲為什么既多又細(xì)？

通過設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，出示觀察的問題，利用“微實(shí)驗(yàn)”的直觀、形象，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、思考、合作、交流、展示，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。利用問題展示，讓學(xué)生積極思考回答，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。把課堂還給學(xué)生，給學(xué)生以充分的自主權(quán)，激發(fā)學(xué)生潛能，提高學(xué)習(xí)效率。將實(shí)驗(yàn)觀察得到的結(jié)論系統(tǒng)化，強(qiáng)化生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)的資源利用

在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，可以利用互聯(lián)網(wǎng)，采取網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)方式 ， 以現(xiàn)代信息技術(shù)軟件為教學(xué)手段，讓學(xué)生把分組拍攝的實(shí)驗(yàn)過程上傳到班級(jí)小組釘釘群，利用問卷星對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師可以在后臺(tái)對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使評(píng)價(jià)更客觀、全面。學(xué)生制作的實(shí)驗(yàn)視頻可以作為生成性教學(xué)資源，進(jìn)行分類處理，針對(duì)學(xué)生暴露的問題，可以進(jìn)一步開展調(diào)查和教學(xué)，對(duì)表現(xiàn)優(yōu)良的學(xué)生和小組，可以進(jìn)行展示和表彰，建立獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。通過設(shè)計(jì)任務(wù)評(píng)價(jià)單供學(xué)習(xí)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行展示匯報(bào)：視頻、講解、疑惑、反思……課后教師可以再通過拍攝作品對(duì)小組進(jìn)行全面客觀評(píng)價(jià)。同時(shí)這些影像資料可以作為生成性資源為以后的教學(xué)服務(wù)和利用。這樣就能夠更有效地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新潛能。探究就是學(xué)生在教師的指導(dǎo)和任務(wù)的驅(qū)使下，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究的過程。教師按照課標(biāo)要求建立學(xué)習(xí)內(nèi)容的框架和程序，然后將學(xué)生引入一定的問題情境，讓學(xué)生獨(dú)立在校園網(wǎng)、局域網(wǎng)或教師主頁(yè)上搜索，查詢、歸納、整理信息源和理順知識(shí)關(guān)系，然后再通過小組之間合作學(xué)習(xí)、研討互助，達(dá)到知識(shí)的掌握和運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪忠.生物新課程教學(xué)論[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]教育部.全日制義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

責(zé)任編輯 徐國(guó)堅(jiān)