借助實驗促進學生理解初中生物重要概念

摘 要：生物重要概念是初中生物課程的核心內(nèi)容。實驗探究活動可以幫助學生建構生物重要概念，促進對概念的深刻理解與靈活運用。因此，我們對初中生物課程的實施教學應有新的認識、新的實踐。

關鍵詞：初中生物；重要概念；實驗教學；教學案例；重要價值

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2015）03-0075-04

一、重要概念的提出

2011年新頒布的義務教育《生物課程標準》首次提出“重要概念”，提出讓學生通過掌握重要概念來把握生物學科本質和核心內(nèi)容。初中生物課程共有10個主題，每個主題下設重要概念，每個重要概念下設支撐它的核心內(nèi)容，重要概念共50個。其中，有些重要概念容易理解，如科學探究是人們獲取科學知識、認識世界的重要途徑；有些重要概念比較抽象、微觀，如動物細胞、植物細胞都具有細胞膜、細胞質、細胞核和線粒體等結構，這些抽象的概念，僅僅依靠傳統(tǒng)的講授或者展示模型圖片的方式很難讓學生對其深刻理解。

二、實驗對促進學生理解重要概念的價值

生物學科是以實驗為基礎的科學，在生物教學中應該重視實驗教學。新課程的重要理念是培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和終生學習的能力，實驗教學恰恰是培養(yǎng)學生動手、動眼、動腦進行科學探究過程。初中生物新課標更加強調實驗教學的重要價值和教育教學功能。生物學科中那些抽象、不易理解的重要概念，需要借助實驗使其顯性化和具體化，比如細胞膜的選擇透過性這個重要概念可以借助植物細胞質壁分離與復原實驗加以展示；另一方面，在生物教學的某些環(huán)節(jié)需要借助實驗幫助、促進學生理解概念、知識。

綜上所述，借助實驗促進初中學生對重要概念的理解可以從兩個方面體現(xiàn)：有的重要概念比較深奧，可以借助實驗剖析概念要素，理解概念內(nèi)涵，符合學生從感性到理性的認知發(fā)展規(guī)律；有的重要概念借助實驗可對學生理解某些知識起到畫龍點睛的作用。當然，這兩種情況的實驗形式要靈活選擇，可以是演示實驗，可以是驗證實驗，還可以是探究實驗，要根據(jù)教學目的、教學實際去確定。

三、借助實驗促進學生理解重要概念的教學案例分析

案例1 骨的結構與成分

教材分析：《骨的結構和成分》是初中生物第二冊第八章《生物的運動》第二節(jié)《運動的形成》中第二課時內(nèi)容，是在第一節(jié)學習動物運動方式的基礎上，探討動物運動的形成，為學習動物的行為打下基礎。本課先讓學生觀察長骨的內(nèi)部結構，分析其作用，建立長骨是一個中空的堅實的生活器官的概念；再通過探究魚骨的成分，增強對骨的成分和特性的感性認識，推測骨的成分與特性的關系。然后，介紹在人的一生中骨的成分是動態(tài)變化的，從而使學生增強體育鍛煉的思想意識，并為學習運動打下基礎。

學生認知分析：

1.知識方面：

學生已有知識：已經(jīng)知道人體的運動離不開骨，并且對骨的堅硬性有一定認識。

待解決的問題：骨的內(nèi)部結構；骨是否是生活器官；骨的成分和特性。

2.能力方面：

學生已有能力：按實驗要求、步驟進行操作，會用一定的方法進行實驗觀察。

仍需訓練的能力：根據(jù)實驗材料、用具等進行實驗設計的能力；對實驗現(xiàn)象進行分析、歸納的能力；小組合作、交流探索知識和解決問題的能力。

教學實施過程：

小游戲引課：老師說出肱骨、股骨、尺骨等骨的名稱，學生兩人站在講臺上，其中一位根老師說的骨名稱快速在另一位同學身上指出來，其他學生認真觀察、評判。

教師提問：從形態(tài)方面看，剛才我們說的骨都是什么骨？學生答：長骨。

長骨在人體中主要起什么作用？

生物體的結構與功能是適應的，是什么樣的結構使長骨具有這樣的功能呢？這節(jié)課就來學習骨的內(nèi)部結構。

請學生觀察已經(jīng)鋸開一段的長骨：

觀察方法：一看二摸。

觀察順序：從外到內(nèi)，從上到下。

教師和學生一起總結骨的結構和功能。

展示圖片并提問：

1.姚明的長骨中是黃骨髓，為什么還能捐獻骨髓造血干細胞？如果配型相合，從那里取骨髓？

2.青少年為什么能夠不斷長高？

3.骨折后愈合的骨是什么結構？

4.為什么老人比小孩更容易發(fā)生骨折呢？

過渡：老人比小孩更容易發(fā)生骨折是因為他們骨的特性不同。下面我們來學習骨的特性。

學生以小組為單位觀察魚肋骨，感受骨的堅硬和彈性。

為什么骨既堅硬又有一定的彈性，這和什么有關呢？

你知道骨里有什么物質嗎？

展示骨粉的營養(yǎng)成分表，學生從中里獲取信息，歸納骨的組成物質有兩大類：有機物和無機物。

提出假設：骨的成分對骨的特性有決定性影響。

引導學生思考：骨中含有機物和無機物兩類物質，是二者共同決定骨的特性，還是其中之一決定骨的特性？我們該如何進行探究？

學生提出可把兩類物質分開，單獨地研究一類物質的作用。

提問：顯然，魚肋骨中的有機物和無機物難于簡單分開，怎么辦呢？

學生提出可以去除骨中的一類物質，研究剩下的另一類物質的作用。

學生根據(jù)實驗材料、用具，設計實驗以探究骨的成分與特性之間的關系。

演示碳酸鈣粉末在鹽酸中溶解的實驗，展示小麥種子燃燒的實驗圖片，引導學生分析實驗中所發(fā)生的變化以及魚肋骨的作用。

提問：你知道在實驗中要注意哪些安全問題嗎？

根據(jù)學生回答教師出示：

1.正確使用酒精燈和火柴。

2.鹽酸對皮膚、眼等有傷害， 不要直接接觸。

3.小心使用玻璃器具。

學生根據(jù)設計進行實驗，觀察實驗現(xiàn)象并獲得結果，教師再展示用羊肋骨做實驗的結果：演示煅燒后的羊肋骨一敲即碎；用醋酸浸泡五天左右的羊肋骨可以打個結。

知識的應用：

⑴ 出示學生課堂上標準的坐姿圖片。

提問：老師為什么要求學生在課堂上要保持正確的坐姿？

⑵出示公共汽車上年輕人未給老人讓座的圖片，請學生對該現(xiàn)象加以評論，并說明其科學道理。

案例分析：《骨的結構與成分》的教學表象是要求學生學習、掌握骨的結構與特有的成分，實質上則是向學生傳授生物學中非常重要的觀念：結構決定性質，性質決定功能。本課的教學直接影響學生對動物行為知識的認知、理解與掌握。“骨”存在于學生的生活中，但學生沒有過多關注，教師通過摸骨和說骨的小活動，提高學生的學習積極性，隨后通過兩個實驗：燃燒實驗和鹽酸消化實驗，讓學生了解骨的成分，因為成分雖看不見，但可以借助實驗讓學生對骨的成分有感性認識。學生在學習相關的化學知識基礎上，可以總結出燃燒實驗中消耗的是有機物，留下粉末是無機物；鹽酸消化實驗讓學生體會鈣是骨的主要成分。通過兩個實驗，讓學生對骨的成分有了比較清晰認識，隨后舉出老人和小孩的故事，讓學生對骨的知識有所升華，不同年齡段的人骨的成分不同，進而對學生進行品德教育，與生活實際聯(lián)系，將知識運用到生活中。

案例2：種子萌發(fā)的環(huán)境條件

教學實施過程：上課之前，老師事先發(fā)給學生不同的種子，學生用菜豆、玉米、綠豆和自己搜集的種子進行發(fā)芽實驗。從而認識種子萌發(fā)需要水、溫度、空氣等條件。期間，有些學生有了新發(fā)現(xiàn)：“老師，我用綠豆種子做實驗，把綠豆分成等量的兩組，一組放在有空氣的瓶子里，另一組放在全是水的瓶子里，按道理后者沒有空氣，不應該萌發(fā)，可是為什么兩組都萌發(fā)了呢？種子萌發(fā)是不是不需要空氣啊？”提出一個問題比解決一個問題更重要。探究的目的就是要訓練學生發(fā)現(xiàn)和提出問題嗎？老師心中很高興，請大家為這位同學釋疑，并提醒注意實驗條件的變量控制問題和設計對照實驗問題。學生都陷入了沉思，過了五分鐘，有學生發(fā)言：“我們可以找兩個塑料袋內(nèi)，將其中的一個塑料袋內(nèi)的空氣都擠出去并密封；另一個塑料袋則打開充滿氣，作為對照。然后將綠豆種子分別放入兩個塑料袋中，提供相同的適宜溫度、水分，看看哪個袋中的種子萌發(fā)，就可以驗證種子萌發(fā)需不需要空氣了?！崩蠋熉牶鬂M意地說：“這個辦法不錯，能夠控制空氣這一條件變量。大家還有沒有別的方法驗證種子萌發(fā)是否需要空氣呢？”學生再度陷入沉思，不久，又有學生發(fā)言：“可以用罐頭瓶做實驗。”同學們都很好奇，睜大眼睛想看看他葫蘆里賣的是什么藥。該生繼續(xù)說：“我們可以選擇兩個相同大小的罐頭瓶，在其中一個瓶中放入燃燒的蠟燭，就能把瓶中的氧氣完全消耗，達到一個無氧的環(huán)境了?！庇械膶W生還提出改用較大的菜豆種子來做實驗。經(jīng)過學生的一番思考，小組同學交流與探討，對兩瓶綠豆種子都萌發(fā)找到了原因：由于所用的綠豆種子小，數(shù)量少，只需少量氧氣就能萌發(fā)，如果提供多些材料或是嚴格控制氧氣量，種子就難于萌發(fā)。最后，大家達成共識：種子的萌發(fā)需要充足的空氣。此外，我們還開展了系列的探究活動，將萌發(fā)的種子移栽到花盆里，讓學生每天觀察并記錄幼苗的生長發(fā)育情況。幼苗從子葉脫落，到開始長出幼葉。從植株長高，到開花，最后結出了“豆角”，學生不僅觀察到種子萌發(fā)、生長、開花、結果、死亡等不同階段，還體會了關愛生命的情感，為深入理解綠色開花植物生命周期的核心概念奠定了基礎。

案例分析：綠色開花植物的生命周期包括種子萌發(fā)、生長、開花、結果、死亡等階段。這是第四個主題生物圈中的綠色植物的重要概念。怎樣才能使學生深入理解這一概念？帶領學生進行探究實驗是最好的選擇。新課程標準的最大變化在于關注重要概念的學習，在概念教學時切忌讓學生死記硬背，而是用描述概念內(nèi)涵的方式來傳遞概念，這樣可以更好的圍繞生物學重要概念來組織并開展教學活動，通過實驗教學可以更加有效地提高教學效益，有助于學生對于知識的深入理解和遷移應用。本節(jié)課教師通過讓學生不斷思考、不斷提問、不斷解決問題的教學方法，利用實驗方法讓學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，在實驗的同時，培養(yǎng)了學生質疑的精神、創(chuàng)新的精神，這也是新課標提倡的科學素養(yǎng)的重要組成部分。學生平時不會太多關注種子的萌發(fā)條件，所以利用實驗的方式讓學生對其有更深刻的理解，同時還培養(yǎng)了學生團隊精神和合作意識，更重要的是培養(yǎng)了科學的思維方式和求真的科學態(tài)度，這是對于促進重要概念理解有重要價值。

四、結語

實驗教學很重要，借助實驗教學能促進學生對生物學核心概念有更深刻的理解。實驗是促進學生對優(yōu)質概念深刻理解的重要教學方式和手段，實驗教學還可培養(yǎng)學生學習能力提高學生的生物學科素養(yǎng)，并能學以致用，尤其是實驗思想與方法的遷移應用。我們要利用好實驗教學，讓初中生物課程重要概念在提高學生生物素養(yǎng)中綻放更加燦爛的光彩。