基于核心素養理念下的“觀察蚯蚓”實驗環節設計

賀瑞

【摘要】在核心素養理念的指導下，對“觀察蚯蚓”這一實驗進行教學環節設計，通過讓學生近距離觀察和動手操作，實現教學的三維目標，培養學生的自主發展、合作參與、創新實踐等核心素養。

【關鍵詞】觀察? ?蚯蚓? ?生活環境? ?運動? ?黏液? ?呼吸? ?光反應

【中圖分類號】G633.91

【文獻標識碼】A

【文章編號】1992-7711（2020）31-039-02

初中生物的內容跟人們的日常生活息息相關，尤其是2020年新型肺炎的全球爆發，讓人們更加關注環境衛生和身體健康等生物知識。初中生學習生物，不僅可以豐富自己的科學知識，還能給家人做科普，因此讓初中生愛上生物、學好生物非常有意義。本文通過對“觀察蚯蚓”進行實驗環節設計，讓學生不拘泥于教材，在掌握知識的同時，還能親近自然、做知識的傳播者，從而培養思考、動手、合作、學以致用等綜合能力，進而從一個學習者變成會學者。

本節實驗課內容較多，筆者安排2學時連續進行。為了保證全員參與以及實驗的紀律，筆者在實驗前對學生進行分組?？紤]到女生一般對蚯蚓比較害怕，因此每個小組，男生、女生搭配，每個小組設置組長。為了保證蚯蚓的活性，每條蚯蚓只能用來參與一個實驗環節，實驗結束后，全部蚯蚓放生。

1.實驗環節

1.1 環節一：探究蚯蚓的生活環境

在傳統的“觀察蚯蚓”實驗課上，教師往往在實驗室為學生提供蚯蚓，通過圖片或者視頻向學生展示蚯蚓的生活環境。這種方式對教師來說雖然容易把控課堂紀律、加快教學進展，但會錯失讓學生密切接觸自然的寶貴機會，并且面對司空見慣的圖片或視頻，學生早已失去探索的興趣，因此課堂上表現得不夠積極。在基于核心素養的教學理念指導下，筆者安排學生自己動手尋找并挖出蚯蚓（圖1）。通過對比不同環境下挖出蚯蚓的數量，引導學生回答問題：蚯蚓喜歡在什么環境下生存？該活動極大地提高了學生的探究熱情并能很快得出結論，從而克服機械記憶和容易遺忘等缺點。

1.2 環節二：探究蚯蚓對光線的反應

由于在上一個環節中，大多學生的結論是“蚯蚓喜歡生活在潮濕的土壤中”，而對于“陰暗”這一關鍵詞很少提及，因此筆者組織學生進一步開展“探究蚯蚓對光線的反應”的活動。

取一長紙盒，把盒蓋拉開一小段距離，允許光線進入，制造明亮的環境，另一端則為陰暗的環境。然后在紙盒中間放入5條蚯蚓，觀察蚯蚓的運動方向。經過多次重復試驗，發現蚓都爬向陰暗的一端（圖2），再結合環節一的結論，最終得出蚯蚓的生活環境為“陰暗潮濕的土壤中”。

1.3 環節三：觀察蚯蚓的形態結構

將學生從戶外挖到的蚯蚓帶回實驗室，指引學生觀察。傳統的觀察工具大多是放大鏡，但放大倍數低，導致對剛毛結構的觀察并不清晰，因此筆者在工具上做了改良：將微型放大鏡固定在發卡上，再將發卡用橡皮筋固定手機攝像頭處。觀察的時候，打開手機相機然后放大鏡頭，在手機和微型放大鏡的雙重作用下，蚯蚓的剛毛清晰可見，并且還能隨時拍照或者錄像，既方便又實用。觀察結束后，引導學生回答：蚯蚓的形態結構有什么特點？如何區別前后端？據此可將蚯蚓歸納于何種生物？

1.4 環節四：探究蚯蚓黏液的作用

經過前兩個環節后，不少學生反應蚯蚓的活性降低。為了幫助學生找到原因，接下來迅速開展環節四。本環節分為兩個小實驗，第一個實驗：將蚯蚓放在干沙中，把體壁分泌的黏液及時吸附掉，可以發現蚯蚓很快縮短變粗并出現痙攣（圖3）。當把出現癥狀的蚯蚓在水中清洗后，蚯蚓漸漸恢復正常。提出問題1：為什么蚯蚓的體表不能沒有黏液？考慮到該問題對學生有較大難度，因此筆者在此處為他們提供一些資料供參閱：黏液與蚯蚓的呼吸有關，氧氣先融入體表的黏液，再進入蚯蚓體壁的毛細血管內;蚯蚓產生的二氧化碳經毛細血管進入黏液，再排出體外。因此在觀察蚯蚓的過程中，我們要注意保持體壁的濕潤。為了加深學生的理解，接著進行小實驗二：把含有多條蚯蚓的腐土放在塑料盆里，慢慢的往盆里加水直到淹沒盆底，可以觀察到隨后蚯蚓紛紛從浸水的腐土中爬出。提出問題2：結合本實驗現象，思考為什么大雨過后蚯蚓爬到地面？在上一個問題的幫助下，學生不難找出答案：大雨浸泡的土壤缺乏氧氣，所以蚯蚓會爬出來。本實驗環節進一步說明了蚯蚓的生活環境既不是純粹的干燥也不是充滿水的環境，而是陰暗潮濕的地方;既突破了重難點又培養了學生應用所學知識解釋生活現象的能力。

1.5 環節五：觀察蚯蚓的運動

將同一條蚯蚓分別放在毛玻璃的兩面，記錄并比較蚯蚓在光滑和粗糙平面上運動相同的距離所需要的時間，更換不同的蚯蚓多次重復試驗。操作結束后筆者提出問題：根據實驗數據的分析結果，你的結論是什么并解釋。學生往往能很快得出結論：蚯蚓在粗糙的平面上運動的更快。由于此時學生還未學到物理學科中“摩擦力”的相關內容，因此對該結論的解釋還需要由筆者引導完成：蚯蚓能利用肌肉和剛毛在粗糙平面上找到著力點，從而前進。該環節充分體現了不同學科間的交融性。

1.6 環節六：探究蚯蚓運動痕跡是否殘留“標記信息”

受“螞蟻靠氣味識別路線”的啟發，筆者安排學生探究“蚯蚓運動過的痕跡是否殘留標記信息”。首先，讓一條蚯蚓在平面上自由運動，保留運動軌跡，軌跡所在區域的對應一邊保持干凈。取另一條蚯蚓放在兩個區域的中間，觀察蚯蚓的運動方向（圖4），用多條蚯蚓重復實驗，小組交流并得出結論。雖然操作結束后各小組觀察的結果不盡相同，也無法得到一致的結論，但該環節作為實驗內容的發散和延展，為培養學生的創新思維以及科學態度提供了一定的牽引力。

1.7 環節七：制作蚯蚓模型

探究活動結束后，為了繼續提高學生的參與度、動手能力并鞏固已學知識，筆者組織學生用橡皮泥捏制蚯蚓，看誰捏的最像。對優秀的作品進行表揚并收藏在生物實驗室，屆時展覽公示，以提高學生的制作熱情（圖5）。在捏制的過程中，學生將蚯蚓的形態特征更加熟練于心。

2.設計反思

1）創造了大量的動手機會，極大地調動了學生的熱情參與度，寓教于樂。

2）對教材內容進行拓展，有深度，有難度，利于學生的長遠發展，體現了學科的核心素養。

3）實驗環節眾多，因此在時間分配上有些倉促，個別組未能在規定的時間內完成操作。

4）由于實驗次數有限，在“探究蚯蚓運動痕跡是否殘留標記信息”操作中，學生不容易得到明顯的結論。

5）實驗環節基本上是教師預設的，缺乏學生主動生成部分。

基于核心素養的實驗課必定要求一定的發散思維和創新精神，作為教師，需要不斷夯實自身專業知識并勤于學習和思考，在積極為學生創設更加豐富實驗條件的同時，如果能呈現出更直觀、更真實的實驗材料和實驗情景，學生將對學科的興趣大大提高。雖然這樣的一節實驗課會讓教師的工作量倍增，也可能讓課堂出現一些不可預料的狀況，但這卻是一個教育工作者該有的自覺和責任。

【參考文獻】

[1]宋泉穎. 巧用探究性實驗帶動初中生物課堂——以“探究蚯蚓的生活習性”為例[J]. 中學生物學，2018，34（04）：46-47.

[2]王娣英. “觀察蚯蚓的運動”實驗的探索和改進[J]. 生物學通報，2017，52（08）：54-55.

[3]王駿. 初中生物學“蚯蚓”一節的實驗探究[J]. 中學生物教學，2017，（16）：36.

[4]李沁晏. “觀察蚯蚓的運動”實驗的改進[J]. 生物學通報，2017，52（08）：52-54.

[5]國進麗. 一路觀察，一路剖析“蚯蚓”的問題[J]. 中學生物教學，2018，（24）：59-60.