初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思維挖掘與創(chuàng)新設(shè)計

張若姮

[摘? ?要]實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中占有重要地位。通過對探究性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計，可促進(jìn)學(xué)生開展有思維深度的探究性學(xué)習(xí)。在《綠色植物的生長需要水和無機(jī)鹽》一節(jié)的教學(xué)中，教師從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，優(yōu)化教材結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計，挖掘課堂思維深度，有效培養(yǎng)了學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]初中生物;實(shí)驗(yàn)教學(xué);思維;創(chuàng)新;綠色植物

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）20-0088-02

一、案例背景

《義務(wù)教育學(xué)科核心素養(yǎng)·關(guān)鍵能力測評與教學(xué)（初中生物學(xué)）》第一章第三節(jié)《初中生物學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力測試評價框架》中，無論是基于對“核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力”的落實(shí)，還是對生物學(xué)課程性質(zhì)的認(rèn)識，都彰顯了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中始終占有重要地位。

蘇科版《綠色植物的生長需要水和無機(jī)鹽》一節(jié)安排有活動“探究無機(jī)鹽對植物生長發(fā)育的作用”，旨在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展實(shí)驗(yàn)技能、探究技能和理性思維。如何從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，優(yōu)化教材結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計，挖掘課堂思維深度，是教師設(shè)計和開展本節(jié)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)。

二、案例描述與分析

1.視聽導(dǎo)入，感受生命鮮活原貌

教師播放“植物種子萌發(fā)及生長過程”微視頻，學(xué)生描述看到的景象。

設(shè)計意圖：以課題中“生長”一詞作為切入點(diǎn)，通過視聽導(dǎo)入，向?qū)W生展示生物獨(dú)有的動感和美感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.基礎(chǔ)入手，搭建新知學(xué)習(xí)階梯

教師呈現(xiàn)圖片，引導(dǎo)學(xué)生舉例說明水在維持植物姿態(tài)、構(gòu)成細(xì)胞組成和參與各項(xiàng)生命活動中的作用，并通過圖表信息分析需水規(guī)律。

設(shè)計意圖：從學(xué)生已有知識水平出發(fā)，尋找其知識結(jié)構(gòu)中能夠與新知學(xué)習(xí)建立聯(lián)系的“錨定點(diǎn)”，搭建新知學(xué)習(xí)階梯。

3.開放探究，挖掘課堂思維深度

回顧海爾蒙特的柳樹實(shí)驗(yàn)，比較相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，引發(fā)思考并設(shè)計實(shí)驗(yàn)。教師提供多種材料：①不同種類溶液（蒸餾水、自來水、土壤浸出液各200 mL）;②不同種類植物（根部帶有泥土和根部洗凈的、大小不等的青菜和菠菜植株若干）;③不同種類輔助材料（大小不等的定植海綿若干）。評價時，將學(xué)生多樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計方案和有價值的生成性問題融入教學(xué)，捕捉教學(xué)時機(jī)，挖掘課堂思維深度。

設(shè)計意圖：設(shè)計開放性的探究問題和可選擇性的學(xué)習(xí)任務(wù)，最大限度地鼓勵學(xué)生有所想、有所為、有所得，實(shí)現(xiàn)有思維深度的“真探究”。在師生與生生的思維碰撞中，構(gòu)建開放的教學(xué)系統(tǒng)，建立多元的信息網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)充滿能動性的思維成果。

4.地圖學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

學(xué)生觀察預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論“土壤浸出液能較好地促進(jìn)植物生長”，產(chǎn)生疑問“促進(jìn)植物生長的物質(zhì)是什么”，并由此開展實(shí)驗(yàn)探究。針對初一學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練不足的實(shí)際情況，采用地圖學(xué)習(xí)法[地圖學(xué)習(xí)法由美國教育界領(lǐng)軍人物PJ.開普希（PJ.Caposey）和托德·威特克爾（Todd Whitaker）在其著作《以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)教學(xué)11法》中提出]開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過設(shè)計教學(xué)活動“你來說，我來做”，有效突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)。具體做法為：①呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟;②背對黑板，提出預(yù)設(shè)問題，借助學(xué)生言語引導(dǎo)完成操作演示;③小組合作完成實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計意圖：采用地圖學(xué)習(xí)法引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師的演示與指導(dǎo)依賴于教師引導(dǎo)下的學(xué)生表達(dá)。教師對學(xué)生的充分信任，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中始終保持較高的熱情。這既有利于建立良好的、正向的師生關(guān)系，也有利于讓學(xué)生感受到指導(dǎo)他人的成就感。

5.情境遷移，回歸知識學(xué)習(xí)價值

指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)方案“探究含氮無機(jī)鹽對植物生長的作用”，觀察預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，理解“不同種類無機(jī)鹽對綠色植物的作用不同”。最后，以新聞情境“G20峰會國宴上的無土栽培蔬菜”作為體悟應(yīng)用階段的知識情境，說明無土栽培得以成功的關(guān)鍵和優(yōu)勢;以“室內(nèi)無土栽培植物盆栽培養(yǎng)”作為實(shí)踐操作階段的任務(wù)情境，為課堂教學(xué)的延續(xù)提供可能。

設(shè)計意圖：課堂教學(xué)既要關(guān)注預(yù)設(shè)目標(biāo)的達(dá)成，也要回答為何學(xué)、學(xué)有何用。鮮活的情境可幫助學(xué)生從感性的、概括的認(rèn)識上升到理性的、具體的分析。實(shí)踐操作中，學(xué)生既能感受到生命的美感，也實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)的遷移，更實(shí)現(xiàn)了知識、能力與情感態(tài)度價值觀發(fā)展的螺旋式上升。

三、案例反思

1.思路創(chuàng)新：源于教材，不拘泥于教材

本節(jié)課以教材的探究活動為中心，圍繞主題設(shè)計了四個探究性實(shí)驗(yàn)，如“土壤浸出液對植物生長的影響”“土壤浸出液中促進(jìn)植物生長的物質(zhì)”“含氮無機(jī)鹽對植物生長的作用”“植物在無土栽培培養(yǎng)液中的生長”。各個實(shí)驗(yàn)邏輯上層層遞進(jìn)，內(nèi)容上層層深入。前兩個實(shí)驗(yàn)注重動腦設(shè)計與動手操作，后兩個實(shí)驗(yàn)關(guān)注現(xiàn)象觀察與方案分析。這樣的設(shè)計，既源于教材，但又不拘泥于教材，符合初一學(xué)生的知識水平和能力發(fā)展要求。

2.方法創(chuàng)新：細(xì)化指導(dǎo)，關(guān)注細(xì)節(jié)，有效實(shí)施

（1）原理部分，突出重點(diǎn)

在知識回顧的過程中，突顯探究性實(shí)驗(yàn)的基本過程和實(shí)驗(yàn)設(shè)計的基本原則，緊扣關(guān)鍵詞“變量”突出重點(diǎn)。通過“變量是什么？”“兩組實(shí)驗(yàn)如何設(shè)計？”以及“還要控制哪些因素相同？”三個問題幫助學(xué)生厘清實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路。

（2）設(shè)計部分，多樣選擇

實(shí)驗(yàn)“探究土壤浸出液對植物生長的影響”的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計是教學(xué)中的難點(diǎn)。在開展實(shí)驗(yàn)時，既要為學(xué)生提供多樣的實(shí)驗(yàn)材料，又要引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：“選擇何種溶液？”“選擇何種植物？”“植物的根部是否帶泥土？”“如何固定植株？”“植物浸入液體的深度多少才合適？”學(xué)生選擇的不同，必會帶來多樣化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)。這些有價值的生成性資源，正是課堂智慧的閃現(xiàn)。

（3）操作部分，演示到位

在“探究土壤浸出液中促進(jìn)植物生長的物質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，如何確保學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作有序進(jìn)行是教學(xué)的重點(diǎn)。在烘干過程中，“如何規(guī)范使用滴管”“如何安全使用酒精燈”“如何避免載玻片炸裂（即準(zhǔn)確把握酒精燈的熄滅時機(jī)）”是教學(xué)需突破的難點(diǎn)。除教師語言講述外，規(guī)范到位的演示操作才最直觀。通過先演示再分組、演示與講解相結(jié)合的方式，可以看到學(xué)生實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行有秩序、有收獲。

（4）細(xì)節(jié)部分，卡片提醒

在“探究土壤浸出液對植物生長的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過設(shè)計線索卡，解釋蒸餾水、自來水和土壤浸出液的區(qū)別，提供支持性學(xué)習(xí)資料;在“探究土壤浸出液中促進(jìn)植物生長的物質(zhì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過設(shè)計提示卡，以圖文并茂的方式將實(shí)驗(yàn)中的操作細(xì)節(jié)和安全事項(xiàng)呈現(xiàn)給學(xué)生。兩種卡片的設(shè)計和使用，進(jìn)一步細(xì)化了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，確保了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

（5）板書呈現(xiàn)，知識與能力并重

板書在課堂小結(jié)與知識建構(gòu)中有非常重要的作用。它既不是教材標(biāo)題的羅列，也不是知識點(diǎn)的簡單呈現(xiàn)。在整節(jié)課的教學(xué)中，教師動態(tài)生成主板書內(nèi)容。在課堂小結(jié)時，則由師生共同回顧探究問題和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，利用副板書再現(xiàn)知識的建構(gòu)過程（如下圖）。這樣的設(shè)計，既強(qiáng)調(diào)了“科學(xué)探究是生物學(xué)學(xué)習(xí)的重要方法”，也明晰了課堂的兩條線索——探究性實(shí)驗(yàn)和問題串。

總之，呈現(xiàn)優(yōu)質(zhì)課堂是每一位教師的追求。通過對教材結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教師教學(xué)結(jié)構(gòu)和學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。通過對探究性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計，可促進(jìn)學(xué)生開展有思維深度的探究性學(xué)習(xí)。只有在生本、扎實(shí)、有效、有變的課堂中，方能看見能力的提升、智慧的生成和生命的成長。

（責(zé)任編輯? ?黃春香）