以實驗促進初中生物學重要概念的理解

陸 娜 （寧夏石嘴山市惠農區回民學校 寧夏石嘴山 753600）

1 “重要概念”在生物學教學中的地位

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》提出了50 個重要概念，在第4 部分實施建議的教學建議中提到要關注重要概念的學習。課程標準中指出：“概念是對事物的抽象或概括。生物學概念是生物學課程內容的基本組成。生物學重要概念處于學科中心位置，包括了對生命基本現象、規律、理論等的理解和解釋，對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用。”［1］再者，《新版課程標準解析與教學指導·初中生物》指出：“學好生物學重要概念是學好生物學的關鍵； 重要概念的內涵決定教學的深度和廣度； 關注重要概念可以糾正教學誤區。”［2］在初中生物學課堂教學中必須重視概念教學。但概念并不是一個簡單的名詞解釋，它一般包含3 方面：術語、內涵和外延，初中生理解概念有一定難度，因此，如何促進學生對重要概念的理解是迫切需要解決的難題。筆者認為實驗可以促進學生對重要概念的理解。

2 具體措施

中學生物學實驗教學形式包括演示實驗、觀察實驗、分組實驗、模擬實驗、親身體驗實驗、調查研究實驗等幾種形式。實驗教學是生物學教學的基本形式之一，能激發學生學習生物學的興趣，吸引學生的注意力，為學生學習重要概念提供學習情境。筆者認為，在日常教學中圍繞重要概念設計一系列生物學實驗，可激發學生的學習興趣、好奇心、求知欲，讓學生在主動動手動腦中理解、獲得生物學重要概念，并用自己的語言描述對概念的理解，進而提高學生科學探究能力。

2.1 以關注實驗結果的實驗解決術語類概念術語是在特定學科領域用于表示概念的稱謂的集合，在我國又稱為名詞或科技名詞。在初中生物學教學中，許多術語類概念比較抽象，學生難以理解和表達。例如： 植物的光合作用、呼吸作用等概念，7年級學生理解較為困難。如何解決這一難點？ 光合作用——“綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程”這一概念隱藏著幾個關鍵詞：光合作用的場所、條件、原料和產物，其中光合作用的條件、產物可通過“綠葉在光下制造有機物”這一實驗獲得。教師帶領學生做好分組實驗，按照實驗操作步驟先讓興趣小組選擇學校的實驗材料進行黑暗處理、部分遮光，課上將葉片取下，進行酒精脫色，漂洗，滴加碘酒，分析實驗結果可以得出光合作用的產物是淀粉類有機物，縱觀實驗整體得出光合作用的條件是光照，并通過教師演示金魚藻在光下放出氧氣實驗，得出光合作用的另一產物是氧氣。再結合多媒體再現科學家已經得出的實驗結論“綠葉在光下吸收二氧化碳”“植物的生活需要水”最終得出光合作用的概念。通過這一系列實驗，根據實驗結果，學生分析、歸納、綜合，就很容易用自己的語言描述光合作用這一概念，表示學生理解了此概念。

再如： 在幫助學生形成并理解植物的呼吸作用這一概念時，教師提前2 天做好實驗準備，將新鮮菠菜和等量經沸水處理過的菠菜分別裝入2 個廣口瓶中密封，置于黑暗的柜子中。上課時請一位學生將點燃的蠟燭迅速伸到這2 個廣口瓶中，觀察蠟燭燃燒情況。學生發現新鮮菠菜，蠟燭火焰非常小，最后熄滅，而經沸水處理的菠菜蠟燭火焰大。此時教師提問：為什么會出現這樣的變化？ 學生分析，新鮮菠菜呼吸作用消耗了氧氣，所以蠟燭火焰熄滅，而經沸水處理的菠菜細胞已死，不能進行呼吸作用，從而說明了植物呼吸吸入的是氧氣。為了解決植物呼吸呼出的是二氧化碳氣體，課前2 天教師取2 個塑料袋，一個裝入新鮮菠菜，另一個不放任何材料，均密封置于柜子中。上課時取出，將這2 個袋子里的氣體通入澄清石灰水中，學生發現裝有菠菜的那個袋子澄清石灰水變混濁，另一個沒變化。學生分析現象，原來裝有新鮮菠菜的塑料袋，植物進行呼吸作用釋放了大量的二氧化碳氣體，說明植物呼吸作用呼出了二氧化碳氣體。通過分析實驗結果，學生能用自己的語言表達呼吸的概念，說明學生理解了此概念。

通過實驗，可充分調動學生的感知器官，觀察實驗現象，分析實驗結果，讓學生始終處于思考狀態，幫助學生了解概念的來龍去脈，避免用死記硬背的方式學習概念，從而使學生很好地理解了這些抽象概念。

2.2 以關注實驗過程的實驗解決內涵類概念內涵是一個概念所反映的事物本質屬性的總和，也就是概念的內容。例如：在幫助學生理解“綠色開花植物的生命周期包括種子萌發、生長、開花、結果與死亡等階段”這一重要概念時，“綠色開花植物的生命周期”這一概念是一個內涵類的概念。本校學生都來自于農村，家里有玉米、蠶豆、向日葵、黃豆、辣椒等多種種子，讓他們將自己喜歡的種子種植在花盆里，定期澆水、適當施肥，記錄并體驗植物的一系列變化——萌發、生長、開花、結果、死亡。學生親自做實驗，觀察記錄，體驗過程，從而理解綠色開花植物的生命周期。

再如：在幫助學生理解“科學探究包括提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達交流這幾個過程”這一重要概念時，教師通過一個簡單的演示實驗就解決了這個要時刻應用到科學探究的內涵類概念。筆者將沙棗樹、楊樹的枝條插入裝有紅墨水和清水的瓶中，實驗現象非常明顯，學生發現裝有紅墨水瓶中的植物枝條和葉片背面都是紅色的，此時教師提問：觀察到此現象你會提出什么問題？ （沙棗葉為什么會變紅？ ）學生作出假設：水分能從莖運輸到葉片上，植物莖和葉內肯定有導管。如何證明該假設？ 學生制定實驗計劃并實施（用小刀橫切莖和葉片），通過實驗得出結論（發現莖的橫切面是紅的）。教師組織學生表達交流。學生通過實際操作已經知道了實驗探究的過程，此時教師直接告訴學生生物科學探究包括提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達交流這幾個過程，并指出以后的探究活動都根據這幾個過程開展，學生就非常容易理解和應用了。

通過實驗，學生實施并享受整個實驗過程，從而理解內涵類概念，知道概念并不是空洞的，它的內涵很豐富通過實驗很容易理解。

2.3 以親身體驗實驗解決外延類概念 外延指的是概念所適用的范圍、延伸。例如：在幫助學生理解“反射”這一重要概念時，除引導學生明確反射的內涵之外，還要讓學生知道反射的種類包括非條件反射和條件反射這一外延。在教學過程中，教師先播放視頻：演示“膝跳反射”進行示范，學生認真觀看視頻，并2 人一組親自體驗。實驗過程中學生情緒高漲，有的成功，有的失敗。此時教師引導學生分析成功的關鍵和失敗的原因： 成功是因為膝跳反射來不及思考，不是由大腦控制的。失敗的原因是大腦預先準備好強行控制不讓小腿跳起。引導學生分析膝跳反射的神經中樞在脊髓，膝跳反射是人生來就會做的事情，像這樣生來就有的、先天性的反射叫做非條件反射，而實驗失敗的原因是因為大腦參與了，這種反射稱之為條件反射，它是在生活的過程中形成的，是以非條件反射為基礎建立起來的比較復雜的反射活動。學生通過親身體驗，充分體驗、理解了反射的2 種類型，并能判斷、舉例非條件反射和條件反射的具體事例。

又如：在幫助學生理解“生物與環境相互依賴、相互影響”這一重要概念時，生物對環境的形態適應方式“保護色”就屬于這一概念的外延。課前，筆者讓學生裁剪好形狀、大小數目一樣、顏色不同（白、紅、黃、綠、藍）的窗花，課上讓學生將窗花放在大紅紙上，此時每組請1 位學生上來，讓他們先轉過身，教師將窗花在紅紙上隨意擺放，讓學生跟隨教師的指令轉身迅速拿窗花，每組另選代表統計這4 位學生所抓窗花的顏色，并多次實驗取平均值。學生最后發現所抓窗花中紅色的最少。通過親身體驗發現顏色與背景色一致不容易被發現，學生因此很容易就理解了保護色。

通過親身體驗，學生的積極性被充分調動，在和諧愉悅的學習氛圍中，加深了對概念的理解。

總之，實驗教學也是一門藝術，實驗教學的組織與創新，直接關系到學生對生物學知識的學習興趣和理解程度，尤其是對重要概念的理解。在生物學教學中，教師若能運用各種生動有趣的實驗，活躍課堂氣氛，引導學生積極參與，既可培養學生的學習興趣，學生又能在樂趣中習得生物學概念。根據具體的教學條件，適當選用恰當的實驗突破重要概念教學，可起到事半功倍的效果。