創新實驗引領探究性課堂教學

朱虹

摘? ? 要：在探究性課堂教學中，教師可以創新實驗形式，激發學生主動參與學習的熱情，培養學生的科學探究能力和思維能力，并在實驗過程中，樹立正確的生命觀念。

關鍵詞：創新實驗;探究性課堂;思維導圖;魚類特征

《水中的動物》是蘇科版初中生物教材七年級第十章第一節的內容，教材將探究魚類適應水中生活的特征的實驗探究過程作為重要內容詳細介紹，而魚類的形態結構以及功能等知識內容則作為參考內容安排在本章最后的“信息庫”欄目中，可見教材更希望學生能通過實驗探究自主建立魚類特征的知識體系，這也體現了生物學核心素養對學生理性思維和科學探究的培養。七年級的學生對實驗探究過程已經有所體驗，但是探究能力和實驗技能都存在不足，很難在課堂中獨立完成對魚類所有特征的探究。因此，教師如何合理設置教學環節，使學生在有限的課堂時間里既經歷實驗探究的一般過程，又能逐步理解并掌握魚類適應水中生活的所有特征，是本節課的教學重點和難點。根據《義務教育生物學課程標準（2011年版）》[1]的要求，同時針對學生的學情，本節課設置了以下教學目標：①知識目標：闡明魚類適應水中生活的主要特征。②能力目標：通過對鯽魚的觀察，培養學生的觀察能力、發現問題和解決問題的能力;通過完成“魚類適應水中生活的特征”探究活動，培養探究能力、分析能力;在小組活動中培養合作能力和交流能力。③情感態度與價值觀目標：認同魚類結構和功能相適應的觀點;關注水生動物資源，養成保護生態、熱愛自然的情感態度。基于目標展開教學。

一、教學過程

（一）基于情境? ?大膽猜想

教師引導學生以小組為單位觀察游動的鯽魚，并閱讀書本，自主學習鯽魚的結構，討論為什么魚類能夠自由地生活在水中。學生基于觀察和生活經驗，以頭腦風暴的形式盡可能多地提出鯽魚適應水中生活的形態特征，如魚鰭、鰾等。教師進一步引導：我們的猜想能否作為結論？如何來驗證猜想是正確的？學生回憶實驗探究的一般步驟：提出問題—做出假設—設計實驗—得出結論—交流表達。

【設計思路】猜想和假設是科學探究的重要組成部分，也是必不可少的一個環節。因此教師需要將所需信息充分地呈現給學生，讓其基于現實情境和已有知識拓展思維、大膽想象。同時在教師引導下回顧實驗探究的一般步驟，激發學生用實驗驗證猜想的學習興趣，也讓學生理解實驗才是建立“猜想”與“事實”之間的橋梁。

（二）巧設實驗? ?引導探究

在探究魚類適應水中生活的特征的過程中，先從魚類的外部形態進行研究，包括體型、運動結構等;再探究魚類的內部結構，包括用來呼吸的鰓、用來上浮下潛的鰾。

實驗一? ?模擬鯽魚體型，探究水中阻力

教師在課前帶領興趣小組拍攝魚類體型的模擬實驗：提出問題——魚的體型為何大多呈現流線型？做出假設——鯽魚的外形呈現流線型可以減少水的阻力;實驗設計——用等量黏土制作流線型模型和非流線型模型，在水中以相同速度通過染料區域，如圖1。教師提出問題：①為什么設置兩組實驗？②實驗變量是什么？③兩組實驗的現象如何？為什么？學生通過分析該實驗設計中的實驗組和對照組，以及變量的設置，復習實驗設計的原理，也通過描述和分析實驗現象得出：流線型體型帶出的染料較少，說明水流平緩，阻力較小，而正方形體型帶出的染料較多，說明阻力較大，進而得出實驗結論：鯽魚的流線型體型可以減少水的阻力。

【設計思路】利用體型模型帶動墨水的痕跡可以真實地呈現流線型體型可以減少水的阻力，化抽象為具體，讓學生直觀地認識到為什么大多數魚類體型呈流線型。同時采用視頻微課的形式既確保了實驗操作的穩定，節約課堂時間，也作為參考和借鑒支持學生在微課學習的過程中進一步明確實驗探究的原理和過程，保證后續自主探究的充分進行。

實驗二? ?自主設計實驗，探究魚鰭作用

學生識別鯽魚的尾鰭、腹鰭、胸鰭、臀鰭、背鰭，進而引導學生提出問題——鯽魚不同的鰭在游泳過程中起什么作用？做出假設——不同魚鰭在游泳過程中起維持魚體前進、控制運動方向、保持魚體穩定等作用。在實驗設計之前，教師引導學生思考幾個問題：①用一條魚還是兩條進行實驗？②實驗組能不能直接剪掉魚鰭？有什么更好的方法？③不同的魚鰭是分別進行研究還是一起進行研究？④將魚處理后，立即進行觀察嗎？學生思考并回答后，教師提醒學生用濕紗布包住鯽魚鰓蓋部位進行操作，保持鯽魚正常呼吸。將學生分為五個小組，用固定魚鰭的方法分別對不同魚鰭進行自主探究，并用平板錄制實驗視頻。學生根據實驗現象得出結論，見表1。

【設計思路】教師以問題串的形式，逐步引導學生將復雜的實驗內容加以分解并細化，這些問題基于學生的認知和理解水平，一步步建構起學生的思維階梯，在問題解決的過程中逐步完成實驗的設計，并且將學生對實驗的理解引向深入，確保學生在后面具體的實驗操作、現象觀察、結果分析的過程中充分發揮主體作用，培養學生的探究能力。同時，核心素養理念下生物學實驗對學生生命觀念的培養至關重要，因此，本節課改變了以往剪去魚鰭的實驗操作，而使用固定魚鰭的方法進行替代，并在實驗過程中關注鯽魚的生命安全。

實驗三? ?宏觀微觀結合，解析呼吸器官

教師指導學生帶著問題觀察鯽魚的呼吸：①鯽魚的口和鰓蓋后緣是同時張或合的嗎？②用滴管慢慢滴幾滴墨水在魚口的前方，觀察墨汁流動的情況，這說明什么？教師繼續引導：水流經鰓部發生了什么？進而引導學生通過觀察鰓的顯微結構，思考并回答：鰓為什么是鮮紅色？鰓絲為什么既多又細？最后教師總結：鰓的結構可以增大與水的接觸面積，當水流經過鰓絲時，水和鰓絲中的毛細血管發生了物質交換，血液獲得氧氣排除二氧化碳，因此鰓是魚的呼吸器官。

【設計思路】結構與功能相適應是生物學的基本觀點之一。學生通過觀察鯽魚的呼吸，可以認識到鰓是魚的呼吸器官，而通過鰓部結構的顯微觀察，可以使學生進一步理解鰓特殊的生理結構，決定了其在水下呼吸的功能，學生在觀察、分析、推理的過程中逐步樹立結構和功能相適應的觀念。

實驗四? ?巧用生活素材，體驗上浮下潛

教師講解：魚鰾可以調節魚的身體密度，使其停留在不同的深度，增強活動范圍。那么魚鰾是如何控制魚的上浮和下潛呢？如圖2，教師提供氣球、鐵夾、針管、塑料管等材料，引導學生用氣球模擬鰾，鐵夾模擬魚的身體，在課堂中體驗鰾在魚上浮和下潛過程中的作用，并自主總結出鰾的功能：當鰾（氣球）中氣體排出時，魚體下潛，當鰾（氣球）中充入氣體時，魚體上浮。

【設計思路】將生活中的一些材料帶入生物實驗教學中，不僅可以加深學生對知識的感性認識，還能激發學生動手實驗的學習興趣，學生在親身體驗的過程中，更加深刻地理解魚鰾的作用。

（三）思維導圖? ?建構知識

教師指導學生對板書中魚類特征的思維導圖（見圖3）進行歸納和總結，將本節課的重要概念串聯起來，構建知識體系，加強鞏固記憶。教師描述：魚類在數百萬年的進化過程中，具備了這些適應水中生活的特征，而這些特征也不斷被我們人類學習借鑒，在我們身邊有哪些魚類仿生學的發明？這些發明又是模仿了魚類的哪些特點呢？學生發散思維，積極回答，從潛艇、潛水的腳蹼、水下呼吸器等多個方面提出魚類特征在仿生學中的應用。教師總結：因此，魚類是地球賜予我們的寶貴財富，我們在保護魚類資源，不濫捕亂殺魚類的同時，更應該保護其賴以生存的生態環境，營造我們共同的碧水藍天。

【設計意圖】引導學生學會利用思維導圖總結記憶，同時將課堂知識引申至實際生活，培養學生的發散思維，增強學習興趣;同時引導學生養成關愛水生動物、保護生態環境的情感態度價值觀。

二、教學反思

（一）構建支架? ?支持探究

本節課以“魚類為何能適應水中生活”為主線進行設計，引導學生基于情景觀察和書本閱讀做出假設，進而以實驗微課視頻為支架，支持學生在實驗分析的過程中掌握知識方法，也為后續的自主探究提供有力的支撐。因此，在探究性學習的過程中，教師應該充分考慮到學生的探究能力和實驗能力，適當提供支持，引導學生逐步攀登。

（二）多種呈現? ?適當取舍

在魚類多種特征的實驗探究過程中，教師根據學生學情和知識內容，進行適當取舍，有詳有略，以微課視頻、課堂探究、資料分析、模擬演示等不同呈現形式，旨在能夠在有限的課堂時間內一步步引導學生分析問題，構建新知，并最終解決問題。探究性課堂中也未必都是探究性實驗，教師可以通過問題串的設置讓傳統的演示實驗發揮探究性實驗的功能，既豐富學生的課堂體驗，也減少學生探究過程中的盲目性。

（三）既重過程? ?兼顧結果

探究性課堂注重學生的學習過程與親身經歷，但是學習結果也具有重要的意義，因此本節課的最后讓學生以思維導圖的形式對本節課自主進行歸納，并將課堂知識延伸至生活，引導學生樹立健康的生命觀念，既培養學生的思維能力，也增強教學中重要概念之間的聯系，有利于學生記憶。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012：16.