借助實驗促進學生對初中部分生物重要概念的理解

楊青青

1 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”，首次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容。初中生物學課程總共有10個主題，每個主題下設重要概念，每個重要概念下又設有支撐重要概念的核心內容。初中生物學重要概念共50個。研究新課標發現，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，以進行生命活動;生產者通過光合作用把太陽能（光能）轉化為化學能，然后通過食物鏈（網）傳給消費者、分解者，在這個過程中進行著物質循環和能量流動。這些抽象的重要概念僅僅依靠傳統的教師講授或者展示模式圖片的方式很難讓學生對其深刻理解。

2 實驗對促進學生對重要概念理解的重要價值

生物學科同其他自然科學一樣都是以實驗為基礎的科學，在課堂教學中教師應該重視實驗教學。新課改的重要理念就是培養學生的科學素養和終生學習的能力，實驗教學恰恰是一個培養學生動手、動眼、動腦的科學研究過程。隨著義務教育生物新課標的頒布，更加強調了生物實驗教學的重要價值和教育教學功能。學習生物學科中這些抽象、不容易理解的重要概念時，教師需要借助實驗的手段顯性化和具體化。比如對細胞膜的選擇透過性這個重要概念，教師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，在生物課堂教學實施的某個環節，需要借助實驗的手段將某個知識點讓學生理解，以便進行后期的教學過程。

教師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：有的重要概念包含的知識內容深奧，除了實驗教學沒有更好的教學手段，因此可以借助實驗過程的展開，層層剖析重要概念的內容，將概念逐一分解、細化，符合學生的認知發展規律;還有一些重要概念，不是在整個教學過程中都需要借助實驗的手段，而是在教學實施的某個環節中，利用實驗促進學生對其理解，具有畫龍點睛的作用。當然，這兩種情況的實驗手段和方法并不局限于一種實驗類型，可以是演示實驗，可以是驗證實驗，也可以是探究實驗或者其中的某幾種，需要根據教師的課堂教學目的進行靈活選擇。

3 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”是北京版初中生物教材第二冊第八章“生物的運動”第二節“運動的形成”中第二課時內容。在第一節學習“動物運動方式”的基礎上，第二節進一步探討動物運動的形成，為后面學習動物的行為打下基礎。“骨的結構和成分”這節課中，教師首先讓學生通過觀察長骨的內部結構，分析其作用，使他們建立“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，增強學生對骨的成分和特性的感性認識，推理得出骨的成分和特性的關系。并且教師闡述人的一生中骨的成分的動態變化，從而使學生增強體育鍛煉的思想意識，為后面學習運動的實現打下基礎。

教師對學生認知的分析：

（1） 知識方面：

學生已有知識：學生已經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：按實驗步驟進行實驗操作，學會了用一定的方法進行觀察。

仍需訓練的能力：依據一定的實驗材料用具進行實驗設計的能力;運用表格進行分析、類比歸納的能力;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：教師說出肱骨、股骨、尺骨等骨的名稱。學生兩人為一組站在前面，一位學生根據教師所說的骨名稱快速在另一位學生身上指出來。其他學生觀察、判斷。

教師提問：從形態方面看，剛才我們指出的骨都是什么骨？長骨在人體主要起什么作用？結構和功能是適應的，什么樣的結構使長骨具有這樣的功能呢？這節課我們就來學習骨的內部結構。

教師請學生觀察已經鋸開一段的長骨，并提出：觀察方法是一看二摸;觀察順序是從外到內，從上到下。

教師和學生一起總結骨的結構和功能，展示圖片，并提出以下問題：

（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） 你為什么能夠不斷長高？

（3） 骨折后使骨愈合的結構是什么？

（4） 為什么老人比小孩更容易發生骨折呢？

教師過渡：老人比小孩更容易發生骨折是因為他們骨的特性不同，接下來我們學習骨的特性。請學生以小組為單位觀察魚肋骨，感受骨的堅硬和彈性，并提出問題：為什么骨既堅硬又有一定的彈性，這和什么有關呢？你知道骨中都有什么物質嗎？

教師展示骨粉的營養成分表。學生從表格里獲取信息，得出骨的組成物質可以分為兩大類：有機物和無機物。

教師引導學生提出假設：骨的成分決定了骨的特性。并要求學生思考：骨中有有機物和無機物兩種物質，是兩種成分一起決定了骨的特性呢還是其中一種成分決定了骨的特性？應該如何進行研究？

學生提出可以把兩種物質分開，單獨地、直接地研究其中一種物質的作用。

教師提出問題：顯然魚肋骨的有機物和無機物我們無法直接分開，怎么辦呢？

學生提出：可以去除一種物質，單獨研究剩下的另一種物質的作用。

教師請學生根據實驗材料用具，設計實驗以探究骨的成分和特性之間的關系。然后演示碳酸鈣粉末遇鹽酸后溶解的實驗現象，展示小麥種子燃燒的實驗圖片。并引導學生分析實驗中的變量以及第三根魚肋骨的作用，提出問題：你知道在實驗中都要注意哪些安全問題嗎？

根據學生回答，教師出示：endprint

（1） 正確使用酒精燈和火柴。

（2） 鹽酸對皮膚、眼等有傷害，請不要直接接觸。

（3） 小心使用玻璃器具。

教師請學生根據設計思路進行實驗，觀察實驗結果，同時出示用羊肋骨做的實驗結果：用煅燒過后的羊肋骨一敲即碎，用醋酸浸泡5 d左右的羊肋骨可以打個結。

教師出示學生課堂上標準的坐姿圖片，提出問題：為什么老師上課要求正確的坐姿？并出示公共汽車上年輕人未給老人讓座的圖片，請學生對該圖片加以評述，說明其科學道理。

案例分析：“骨的結構與成分”這節課從表面上看是要求學生掌握骨的結構與特有的成分，實則作為傳遞生物學非常重要的觀念——結構決定性質，性質決定功能的課程載體。本節課的教學質量直接影響學生對動物行為相關知識內容的掌握。“骨”其實存在學生的日常生活中，但學生沒有過多關注，教師首先通過大家摸骨和說骨的小活動，提高學生的學習積極性。隨后通過燃燒實驗和鹽酸消化實驗兩個實驗，讓學生了解骨的成分，因為成分是看不見的，但教師可以借助實驗讓學生對骨的成分有感性認識。在學習了相關的化學知識基礎上，學生可以總結出燃燒實驗中消耗的有機物，最終留下粉末;鹽酸消化實驗讓學生體會鈣是骨的主要成分。教師通過這兩個簡單實驗，讓學生對骨的成分有了清晰認識，隨后列舉了老人和小孩的故事，讓學生的骨的知識有所升華——不同年齡段的人的骨的成分不同，進而對學生進行道德層面的教育，與生活實際聯系，將知識運用到生活中。

案例2：種子萌發的環境條件。

教學實施過程：上課之前，教師事先發給學生不同的種子，鼓勵學生大膽嘗試，學生用菜豆、玉米、綠豆和自己搜集的種子自己動手實踐。在實驗過程中，學生已經認識到了種子萌發需要水、溫度、空氣等條件。但是有些學生仍然有一些疑惑。“老師，我發現了一個問題，”班中的小文說，“我利用綠豆種子做實驗，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。按道理講，后者沒有空氣，不應該萌發，可是為什么兩組都萌發了呢？種子萌發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現和提出問題嗎？”

教師感到很高興，提出這位學生的疑惑，請其他學生幫忙想辦法，并提醒學生在想辦法的過程中要注意體現出如何控制變量，如何設計對照實驗。”學生們都陷入了沉思，5 min后，班中的小光說道：“我們可以找兩個塑料袋，將其中的一個塑料袋的所有空氣都擠出去，這樣就達到密封的效果了，向一個塑料袋中吹入空氣，作為對照，然后將等量的綠豆種子分別放入兩個塑料袋中，提供適宜溫度、水分，看看哪個塑料袋中的種子萌發。這樣就可以驗證種子萌發需不需要空氣了。”

教師聽后滿意地點了點頭說道：“小光提出的辦法不錯，能夠完全將空氣這一單一變量因素控制好，那么大家還有沒有別的方法能夠驗證種子的萌發是否需要空氣呢？”學生們又陷入了沉思，這時班中的小華提出了用罐頭瓶的方法，“我們可以用罐頭瓶做實驗，”這時他故作神秘的頓了一下。學生們都開始好奇起來。小華接著說道：“我們可以選擇兩個相同大小的罐頭瓶，將其中一個罐頭瓶中放入燃燒的蠟燭，蠟燭燃燒需要消耗氧氣，這樣就能把罐頭瓶中的氧氣完全消耗，達到一個無氧的環境了。”聽了小華的發言，教師發現了學生的想象力是相當豐富的，今后的教學中要多提供訓練學生思維的空間。

有的學生還提出不同綠豆做實驗，或用較大的菜豆種子來做實驗。經過學生們的一番思考，小文也找到了實驗失敗的原因：由于綠豆種子小，因此只需要少量的氧氣就能萌發;如果提供多些材料，或是嚴格控制單一變量，種子就可以萌發。最后全班學生達成共識：種子的萌發需要充足的空氣。

除此之外，教師還開展了系列的探究活動，將萌發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”。植物在學生細心呵護下茁壯成長，學生不但觀察到種子萌發、生長、開花、結果、死亡等不同階段，同時體會了關愛生命的情感，為最終深入理解綠色開花植物的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、生長、開花、結果、死亡等階段。這是課程標準中第四個主題生物圈中的綠色植物主題中的重要概念。教師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，教師在概念教學時切忌讓學生死記硬背，而是用描述概念內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，利用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。在本節課中，教師通過讓學生不斷思考、不斷提問、不斷解決問題，流暢實施教學過程的時候，利用實驗方法讓學生發現問題、提出問題，而不是灌輸給學生，在實驗的同時，培養了學生懷疑、創新的精神，這也是新課標提倡的科學素養的重要組成部分。

4 結語

實驗教學很重要，不僅僅是由于實驗本身的教育價值，或者實驗過程中傳遞給學生的科學態度和科學思維方式方法，而且教師借助實驗課程的教育教學可以促進學生對生物學核心概念更直觀更深刻的理解。即實驗是促進學生對重要概念深刻理解的重要教學方式和手段，同時借助實驗教學的直觀性和外顯性，教師還可以培養學生學習能力。教師從實驗課程的角度培養學生的生物學科素養，使他們能將生物知識學以致用，同時能將該方法遷移應用到今后的學習中。教師要是都能很好地利用實驗教學這一法寶，可以讓生物新課標中的重要概念在提高學生知識結構的邏輯性方面更加地綻放光彩。endprint