滲透健康教育的實驗改進和教學

摘 要：本文通過比色法設計實驗，通過情境變換和問題變化，將模擬實驗轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫嶒灢⒗每蓸返味ǚǎ龑W生辨析偽科學內(nèi)容，理解內(nèi)環(huán)境的緩沖能力具有一定限度。本文在實驗教學中滲透健康教育的內(nèi)容，能充分利用實驗教學的趣味性、互動性、體驗性和生成性，使健康教育的培養(yǎng)落到實處，同時培養(yǎng)學生的科學思維和生命觀念。

關鍵詞：健康教育；探究性實驗教學；內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)

文章編號：1003-7586（2024）09-0062-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

2016年10月，中共中央、國務院印發(fā)的《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》指出，以中小學為重點，建立學校健康教育推進機制；構(gòu)建相關學科教學與教育活動相結(jié)合、課堂教育與課外實踐相結(jié)合、經(jīng)常性宣傳教育與集中式宣傳教育相結(jié)合的健康教育模式。2021年，教育部印發(fā)的《生命安全與健康教育進中小學課程教材指南》（以下簡稱《指南》）指出，應選取生命安全與健康教育相關內(nèi)容作為學科教學素材，有機整合融入學科教學，注重趣味性、互動性、體驗性、生成性，提升教育實效性?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）在教學建議處提出，實驗教學是促成學生達成生物學學科核心素養(yǎng)的重要支撐。 ［1］因此，教師可以在實驗教學中滲透健康教育相關內(nèi)容，并充分利用實驗教學的趣味性、互動性、體驗性和生成性，使健康教育落到實處，同時培養(yǎng)學生的科學思維和生命觀念。

“模擬生物體維持pH的穩(wěn)定”實驗是人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》（以下簡稱“教材”）中的重要實驗內(nèi)容，對應《課程標準》中大概念“生命個體的結(jié)構(gòu)和功能相適應，各結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調(diào)節(jié)機制維持穩(wěn)態(tài)”。

然而，學生在實驗操作過程中通常會出現(xiàn)以下問題：①利用pH試紙進行測試，實驗結(jié)果不夠直觀、準確，且耗時較長；②實驗通過加酸或者加堿后進行測定，實驗過程缺乏趣味性；③與生活情境聯(lián)系度較低，學生較難理解實驗的目的。綜上所述，教材原實驗無法實現(xiàn)應有的教學效果，難以充分培養(yǎng)學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

因此，在滲透健康教育的理念下，教師合理設計探究性實驗教學的實施路徑，能夠?qū)崿F(xiàn)本節(jié)實驗課的高效開展，同時發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，并幫助其建立健康生活的意識。

1 基于健康教育的實驗教學實施路徑

教師通過設計具體的實驗教學實施路徑，能夠在實驗教學中提升學生的健康素養(yǎng)。首先，教師應明確實驗教學中的健康素養(yǎng)目標，使健康教育的教學設計更具有針對性。其次，教師需要深入挖掘教材相關的知識，尋找健康知識與學生生活實際聯(lián)系的切入點，進而創(chuàng)設解決真實問題的情境，展開實驗教學。實驗教學可將真實問題轉(zhuǎn)化為可在課堂探究的模擬實驗情境，再回歸到真實問題情境，為學生創(chuàng)造“沉浸式”體驗，最終內(nèi)化知識的核心概念。 ［2］在此基礎上，教師依據(jù)健康素養(yǎng)目標，設計與之相匹配的課后任務，如情境體驗、虛擬仿真、演練操作等。最后，教師通過評價量表，綜合評價學生健康素養(yǎng)的達成情況，發(fā)揮評價診斷對學科育人的促進作用。實驗教學實施路徑如圖1所示。

2 教學目標

（1）通過實驗操作，了解生物體內(nèi)環(huán)境具有一定的緩沖能力，在理解生物體維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定機制的基礎上，深化結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

（2）通過觀察實驗現(xiàn)象，理解模擬實驗與人體調(diào)節(jié)機制的不同，并試著從生命系統(tǒng)整體性的角度解釋實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)批判性思維、創(chuàng)造性思維和建模思維。

（3）基于不同的實驗原理，分析并確定因變量的測定指標，進行數(shù)據(jù)的分析和深入挖掘，體驗科學探究的一般過程，提高動手操作能力、設計實驗能力、數(shù)據(jù)分析能力。

（4）通過對生物體維持穩(wěn)態(tài)機制的學習，理解食物不是影響內(nèi)環(huán)境pH的決定因素，進而駁斥生活中遇到的偽科學，樹立正確的健康意識，為健康生活提出建議。

3 實驗材料和儀器

實驗材料：組織勻漿、雞蛋清稀釋液、自來水、磷酸緩沖溶液、可樂、肝臟勻漿稀釋液、牛血清。

實驗試劑：0.1mol／L的鹽酸溶液、0.1mol／L的氫氧化鈉溶液、萬能指示劑。

實驗儀器：便攜式pH計。

4 教學過程

基于健康教育的實驗教學流程整體設計如圖2所示。

4.1 真實情境，引發(fā)健康關注

教師創(chuàng)設問題情境：“酸堿體質(zhì)理論”認為酸性體質(zhì)是“萬病之源”，人體若要健康，應多攝入堿性食物以中和體內(nèi)的酸性。一些商家在售賣飲用水時，宣稱“堿性水”為健康水，請基于此理論進行討論與思考。

學生已知血漿的pH為7.35～7.45，并結(jié)合概念“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機體進行正常生命活動的必要條件”進行思考討論。學生在教師的引導下提出待解決的科學問題：生物體如何維持體內(nèi)pH的穩(wěn)定？教師介紹“模擬”的探究方式，通過“模擬”可將復雜的實驗難題轉(zhuǎn)換為在課堂上即可探究的實驗情境。

設計意圖：教師創(chuàng)設與實際生活相關的問題引起學生的興趣，引導學生以探究者的身份體驗解決問題的具體過程。學生能否利用已有的健康知識對生活中的偽科學提出疑問，是培養(yǎng)其健康素養(yǎng)和生命觀念的教學落腳點。

4.2 探究實踐，體驗健康意義

教師引導學生根據(jù)提出的問題進行假設：生物體內(nèi)環(huán)境具有一定的緩沖能力，可以降低外界酸或堿帶來的影響，并將教材實驗拓展為探究性實驗。教師接著通過問題串引導學生梳理實驗思路：實驗對象是生物體嗎？對照實驗需要幾組，如何設計？學生經(jīng)思考分析后認識到：本實驗是模擬實驗，因此需選擇生物材料（如組織勻漿）作為實驗對象，同時需要設計陰性對照組（自來水）和陽性對照組（緩沖溶液）。

在設計實驗環(huán)節(jié)，教師介紹萬能指示劑，繼而提出問題串：在滴加酸堿的過程中能觀察什么現(xiàn)象？生物材料緩沖能力的大小如何體現(xiàn)？學生通過思考分析，將剛剛習得的自變量和因變量的實驗設計理論應用到“顏色反應”實驗中，在解決問題的過程中明確實驗操作的流程，提高自身的科學思維。接著學生進行分組討論，自主設計實驗流程，教師提供指導并完善實驗的設計方案。

設計意圖：教師以層層遞進的問題串，引導學生自主設計實驗并完善其中各個環(huán)節(jié)，學生通過親自實踐完成實驗，提高科學探究能力。教師引入萬能指示劑，使枯燥的實驗操作變得生動有趣，同時為比色法的拓展教學奠定了基礎。

4.3 分析推理，闡明健康知識

教師和學生共同設計實驗記錄表格，并記錄課堂實驗數(shù)據(jù)。首先，師生測試生物材料的初始pH，并將其填寫至表1對應的位置，每一個箭頭跨度代表pH變化的范圍，上方括號內(nèi)的數(shù)值代表發(fā)生對應pH變化所需的酸或堿的量。

基于“顏色反應”的結(jié)果，教師和學生共同分析數(shù)據(jù)，并提出以下問題：生物材料是否具有抵抗酸堿的緩沖作用？不同生物材料對酸或堿的緩沖能力一樣嗎？可能是什么原因?qū)е碌?？學生通過思考，剖析人體內(nèi)環(huán)境具有緩沖能力的原因及其影響因素，推測原因可能是緩沖物質(zhì)的種類或含量不同。

表1 對不同材料加入酸或者堿pH變化所需要的滴數(shù)

接著教師提供資料：血漿的pH、PaCO2含量及HCO －3含量的正常范圍分別是7.35～7.45、35～45mmHg和22～27mmol／L。學生結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，理解生物體的緩沖能力具有一定限度，當超過限度時，內(nèi)環(huán)境可能會出現(xiàn)相應的穩(wěn)態(tài)失調(diào)癥狀，進而認同內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機體進行正常生命活動的必要條件。

設計意圖：學生通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，在“回答問題—產(chǎn)生新問題—回答問題”的循環(huán)中不斷解決問題，不斷加深對生物體維持內(nèi)環(huán)境pH穩(wěn)定機制的理解，進而發(fā)展自身的生命觀念。

4.4 情境遷移，促進健康態(tài)度

教師通過“顏色反應”的實驗情境，深化學生的健康意識，但學生能否將習得的知識和技能應用于解決問題的實踐中，則需要教師進一步設計與生活關聯(lián)的活動情境。教師根據(jù)學生喜歡喝可樂的習慣，設計活動情境：可樂對生物體內(nèi)環(huán)境的pH有什么影響？

教師展示視頻并介紹便攜式pH計的使用規(guī)范及注意事項，分析實驗自變量和因變量。教師接著引導學生進行課堂實驗，將可樂滴加到豬肝臟研磨液和小牛血清中，在表格中記錄滴加可樂的滴數(shù)與兩組材料的pH變化（見表4）。結(jié)果顯示，肝臟研磨液和血清對可樂均有一定的緩沖能力。教師追問：大量飲用可樂是否健康？學生思考得出結(jié)論，大量飲用可樂不利于健康，除了考慮其對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的影響外，還需綜合考慮其他方面，如升糖、鈣質(zhì)流失等健康問題。

設計意圖：教師將課堂教學的情境轉(zhuǎn)換至真實問題情境，引導學生利用已有的健康知識和技能，解決真實情境的健康問題，促進其健康生活態(tài)度的培養(yǎng)。

4.5 批判思維，增強健康責任

教師進一步提出問題：實驗發(fā)現(xiàn)生物組織的緩沖能力不如緩沖溶液，那么生物內(nèi)環(huán)境的緩沖能力是否不如緩沖溶液？教師用實證結(jié)果引發(fā)學生的認知沖突，引導學生思考內(nèi)環(huán)境維持酸堿平衡的機制是多種緩沖機制的共同作用。學生根據(jù)歸納總結(jié)，建立模型，深化了穩(wěn)態(tài)與平衡觀，深化器官、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的基本理念（見圖3）。

設計意圖：教師在課堂開始時引導學生理解模擬實驗的必要性，在課堂結(jié)束時理解模擬實驗與真實情況的不同，帶領學生從生命系統(tǒng)的整體性角度理解生命系統(tǒng)的復雜性，促進學生遷移和利用知識，發(fā)展生命觀念，成為健康中國的促進者和實踐者。

5 教學反思

基于健康教育理念，合理設計探究性實驗的實施路徑，是進行健康教育的有效途徑。高中階段的健康教育主要強調(diào)培育學生的生命觀念和社會責任，以及發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的能力。筆者對實驗內(nèi)容進行改進，使之操作更加簡單，實驗結(jié)果便于記錄分析，有利于引導學生進行深入思考。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］李慧，李欣桐，宋潔蓮.“雙新”背景下生物學實驗教學“情境-問題”模式的設計與應用［J］.生物學教學，2022，47（6）：56-58.