初中生物實驗教學中發展科學思維

李鵬紅

摘要：在“節肢動物”一節教學中，以探究“昆蟲特征”和“節肢動物特征”為主線，通過對活體、標本的實驗觀察記錄，運用分析、比較、歸納、概括等思維方法，促進學生科學思維的發展。

關鍵詞：節肢動物;思維方法;科學思維

中圖分類號：G633.91???? 文獻標識碼：B??? 文章編號：1672-1578（2020）14-0236-02

科學思維作為生物學核心素養的主要內容，是尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學思維的方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力[1]。生物學作為一門自然科學，實驗是生物課程教學活動一部分，通過動手、觀察等實踐經歷，主動參與概念的建構，養成科學思維的習慣，并能將這種習慣延續到生活中，解決與生物學有關的現象和實際問題，促成學生達成生物學科核心素養。

現存的生物課堂，教師仍然以講授為主。信息時代下，教師備課素材豐富，形象生動，對于撲面而來的知識，教師不停的講學生不停記。生物學與生活聯系非常緊密，更多的知識源于生活，而實際的教學中我們往往脫離生活，學生在感知外界時，更多是通過視頻、圖片、文字想象，壓抑初中生對知識探索好奇心，限制學生思維的發展。本文筆者將結合教學實例，談談如何通過實驗教學構建重要概念，體驗和領悟構建知識的過程和方法，進而培養學生科學思維。

1.教學過程

1.1 探究蝗蟲適應陸地生活的結構特征。

教師播放蝗災小視頻，引出本節課學習內容：以“蝗蟲”為例，介紹節肢動物的主要特征。

學生四人一小組，在教師指導下，通過觀察、分析資料等探究蝗蟲的適應陸地生活結構特點。

活動1：觀察蝗蟲標本，結合課本P15頁蝗蟲結構示意圖，完成蝗蟲結構名稱填寫。小組成員間互相提問，在蝗蟲標本上找出相應的結構。

設計意圖：通過填圖初步識別蝗蟲各部分結構名稱，利用蝗蟲標本的觀察，進一步加深對各部分結構名稱的記憶。

活動2：小組通過觀察和動手操作，回答問題：①輕輕觸摸蝗蟲的體表，有什么感覺？②數一數蝗蟲有幾對足？有什么特點？③動手伸展蝗蟲的足，你發現了什么？④展開蝗蟲翅，你發現了什么？⑤你知道蝗蟲的哪些結構與生活環境相適應嗎？

設計意圖：感性的認知是人們通過感官直接接觸外部世界，在大腦中形成感覺和印象，并初步認知事物表象的一種方式，是人們進行理性認知的前提和基礎。有研究發現，如果基于多種感官對學習進行輸入，能獲得良好的教學效果[2]。讓學生通過動手和思考，使其對蝗蟲身體的結構有深層次了解，認同其身體結構與生活環境相適應，更好的理解“結構與功能觀”。活動過程中，遵循學生的認知規律，通過親自體驗，在實踐中發現知識，從而實現感性認知到理性認識的升華。不僅激發學生學習的興趣，同時也發展學生對比較、分析等思維方法的運用。

活動3：觀察蝗蟲的腹部，你發現了什么？可能與什么有關？根據你的發現，你能嘗試設計實驗方案證明你的觀點？

材料準備：試管、清水、活體蝗蟲

學生圍繞呼吸部位在頭部和腹部進行方案設計，小組間進行實驗方案交流，修正和完善實驗方案。課下完成實驗，下節課進行結果的交流與展示。

設計意圖：“尊重事實和證據”是科學思維的前提，學生根據實踐觀察，發現蝗蟲腹部的上下波動，推測可能與呼吸有關，進而對呼吸部位產生疑問。由此引出探究問題：蝗蟲呼吸部位在哪里？這一探究問題的解決的主動權交到學生手里，抓住探究要研究和解決的“問題”的本身，而不是套用“提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論、表達與交流”這幾個固定環節[3]。實驗方案的設計是個難點，需要小組成員的合作、討論、確定初步方案，小組間交流實驗方案，在原有基礎上進行方案修正和完善。運用思維進行實驗設計，同時在實驗設計中發展學生思維，幫助學生逐步養成發現問題和解決問題的思維習慣。

1.2 昆蟲的基本特征。

活動1：觀察蟬和蜻蜓的標本，完成導學案任務二的表格，表格如下;

材料準備：蟬和蜻蜓的活體標本

活動2：根據觀察結果，歸納三種動物共同特征。教師設疑：其他昆蟲的特征都與這三種動物一樣嗎？

活動3：展示螞蟻、蒼蠅的圖片，歸納昆蟲的基本特征。

活動4：根據昆蟲的特征，判斷七星瓢蟲、蝦、蜘蛛、蜈蚣是否為昆蟲，理由是什么？

設計意圖：歸納是從個別中發現一般的推理形式和思維方式，學生對三種動物的觀察，列表比較形態結構，歸納三種動物的共同特征。通過對螞蟻和蒼蠅的觀察，進一步歸納出昆蟲的基本特征。在概念建構的過程中，從學生認知規律出發：從感性到理性，從一般認識到特殊的規律，逐步發展學生的邏輯思維。活動4設計，一方面通過學生口頭表述理由，監控評價學生對知識理解，一方面為引出其他節肢動物特征作鋪墊。

1.3 節肢動物主要特征。

材料準備：蝦的活體、鑷子、培養皿

活動1：①輕輕的觸摸蝦的體表，你發現了什么？②觀察蝦的觸角你發現了什么？③數一數，你發現蝦有幾對足？伸展蝦的足，你發現了什么？④你能歸納出蝦與昆蟲的共同特征？

活動2：①觀察蜘蛛的圖片，你發現了什么？②你能歸納出節肢動物的主要特征？

活動3：教師設疑：外骨骼對于節肢動物有什么作用？觀看蟬、螃蟹、蜘蛛三種生物動態蛻皮過程。

活動4：分析問題：在所有的動物類群中，節肢動物的種類和數量是最多的，想一想這與它們的哪些特征有關呢？

設計意圖：這部分的活動建立前面實驗的基礎上，進行觀察方法上遷移，快速找出動物共同特征和不同特征，總結節肢動物主要特征。教材中以學生熟悉昆蟲介紹蛻皮現象，考慮到學生對其他節肢動物的蛻皮現象較為少見，所以提供螃蟹和蜘蛛的蛻皮視頻，拓展學生的眼界，加深對外骨骼作用的理解。活動4目的引導學生認識節肢動物以不同形態結構來適應多種環境，這是是節肢動物分布廣泛主要原因。

2.教學反思

對于節肢動物這個名詞有點陌生，盡管它是生活中常見的動物，但是學生對節肢動物的了解不系統，特別是”昆蟲“和”節肢動物“這兩大類動物的特征及關系，這是本節課教學難點之一。布魯納強調要讓學生主動進行探索，在探索中發現學習，因此教師必須有意識的在教學過程中發展學生的思維能力。本節課以“昆蟲特征”和“節肢動物特征”為學習內容主線，通過準備動物的實物、標本代替圖片，大大激發了學生學習的熱情。同時對教學環節的精心設計，以問題進行引導，指導學生觀察實物、標本，不僅動眼還要動手、動腦，通過親身的體驗，列表比較、分析、歸納和概括，構建“昆蟲特征”和“節肢動物特征”概念。以學生發展為本，通過觀察、分析、比較、歸納等環節，引導學生從已知到未知再到已知，深入學習，提高學生邏輯思維水平。

3.教學建議

基于實驗教學中概念建構，通過讓學生親自體驗知識發現過程，逐步探尋概念本質，加深對概念的理解，對知識的記憶將更為的牢固。例如：觀察“種子的結構”，教師準備蕓豆和玉米種子，關于種皮保護的作用，教學中我們經常一句帶過，但實際教學組織學生觀察未浸泡的蕓豆的種皮，感受它的硬度，同時讓學生扯一扯浸泡過蕓豆種皮的韌度，推測種皮的作用。通過動手過程，從感性到理性的認識種皮的作用，更好理解“結構與功能觀”。而玉米種子結構教學，只是簡單對玉米種子的剖面滴加碘液進行觀察，認識各部分的結構，學生沒有真正掌握知識。實驗中我們可以組織學生對玉米（煮熟）進行實物分離，教師引導學生進行種子分離：果皮和種皮→胚乳→子葉→（胚芽、胚軸、胚根），從種子的整體性認識玉米各部分的結構，加深學生對知識的理解。知識的探尋即是思維的發展，“尊重事實和證據”是科學思維的前提，實驗教學能讓學生通過親身體驗，根據觀察到生物學事實，運用正確的邏輯思維方法，對知識進行加工，從而達成對生物學重要概念的領悟。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017版）.北京;人民教育出版社，2018.

[2] 茍永利.學生感覺通道學習風格調查研究與教學教義.教育界.3（15）：26，2011.

[3] 楊麗紅，朱家華，崔鴻.以“問題”為核心的科學探究教學策略[J].生物學教學，43（10）：17-18，2018.