例談核心素養背景下的初中生物探究實驗改進與反思

朱雪

【摘要】核心素養和關鍵能力的培養是新課程理念結合新時代發展對學科教學更深層次的要求。學科核心素養是學科的思維品質和關鍵能力的體現，生物學科素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的必備品格和關鍵能力，如何在實驗探究中落實核心素養，培養學生的關鍵能力，是一線教師們所追求與思考的。本文以《觀察溶液濃度的大小對植物吸水的影響》一節為例，探究核心素養下如何對教材中的探究實驗進行恰當的改進，實施，以及實施教學后的教學反思。

【關鍵詞】核心素養? 實驗改進? 教學反思

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）42-0123-03

一、探究實驗改進的背景

《觀察溶液濃度的大小對植物吸水的影響》是蘇科版《生物學》七年級上冊，第4章第2節《植物的生長需要水和無機鹽》的第2 課時。本節圍繞“溶液”“濃度”兩個概念展開，探究植物吸水、失水與溶液濃度的關系，是下一節學習植物根對水和無機鹽的吸收的基礎。課本上以兩個問題和一個觀察實驗來呈現該部分的內容，兩個問題：“根是如何吸水的呢？”“與土壤溶液濃度的大小有關嗎？”;一個觀察實驗：“觀察溶液濃度的大小對植物吸水的影響”。對于七年級的學生來說，教材上這樣的安排稍顯突兀，容易給學生的學以及教師的教都帶來困難和疑惑，分析原因主要有以下三點：

1.于教材本身來說：本課時的內容是下一課時學習的基礎，只有弄懂了植物吸水、失水的原理，才能繼續學習下一部分根對水和無機鹽的吸收，才可能表述清植物根吸水的根本原因、吸水的過程，進而解決生活生產中的相關實際問題（如：“燒苗”現象的解釋以及補救工作;鹽堿地植物的生長分析等），達到新課標對本節所提出的能力要求。同時，該部分內容是本書乃至整個初中生物教學的重點、難點之一，是各種考試、考查的重要考點。此外，該部分的內容與高中教學中細胞的質壁分離與復原部分知識是直接相關聯的，學好本部分的內容是做好初高中生物科學知識的銜接、更有利于學生進入高中之后的學習。

2.于學生來說：“溶液”“濃度”“溶液濃度大小”這些化學概念，對于七年級沒有化學基礎的學生來說，難度較大。七年級學生感性認識發展迅速而理性思維發展不足，他們對生活中的生物科學現象充滿了興趣，但對現象的本質缺乏一定的思考和理解力，前置知識和生活經驗的不足也是影響他們理解本節中有關吸水和失水原理的一大障礙，在這樣的條件下僅憑課本上的幾行文字和觀察實驗，很難讓他們徹底地弄清植物吸水、失水的原因。另外，七年級的學生剛開始系統地學習生物學，經過近一個學期的努力對生物已培養起一定的興趣，但也易因本節內容難度較大而產生畏難情緒，處理不當，易讓學生對生物學習失去興趣。

3.于教師來說：教師在處理該部分內容時，如果不能考慮到學生的前置知識及生活經驗的話，而以本為本，就書講書的話，往往會將學生引入“溶液”“溶液濃度大小的比較”這樣的混亂概念理解中，效果難說，還容易給教師本身帶來困擾，所以如何能將難化易，由淺入深地展開本節教學，于教師本身也是一個值得挑戰的事。

二、基于核心素養的探究實驗改進

基于以上三大點的分析，在完成實驗目的：觀察溶液濃度大小對植物吸水的影響，闡明細胞吸水、失水的原理的同時，解決教材安排的不足之處，更關注于生物學科素養和學生關鍵能力的培養，對該探究實驗進行如下的改進設計：

1.聯系生活，激發興趣

圖片展示“糖拌番茄”“腌黃瓜”，提問：盤子里的水從哪里來？你想過為什么嗎？這樣的生活現象，學生再熟悉不過，但對于其中的原理卻知之甚少，甚至是大部分的普通家長在孩子問起時也難以給出科學的回答，在課堂開始時提出這個問題，從學生的生活經驗出發，關注學生的生活實踐，不僅很好地詮釋了生物科學從生活中來，解決生活中的問題，更能激發學生探究學習的興趣。

2.親身體驗，感性認識

小組實驗過程設計：

1.配制不同濃度的食鹽溶液

（1）取5個一次性紙杯，編號A、B、C、D、E，分別注入30ml飲用水。

（2）分別向A、B、C、D中加入1勺、2勺、3勺、4勺食鹽，得到食鹽溶液。E紙杯中不加入食鹽。

（3）品嘗A、B、C、D、E中溶液的味道。

2.思考回答下列問題：

（1）你是如何得到一杯食鹽溶液的？

（2）品嘗食鹽溶液，A、B、C、D、E的咸度有什么不同？說明了什么？

（3）你是如何理解濃度的？A、B、C、D、E中食鹽溶液的濃度一樣嗎？如果不一樣，哪一杯的濃度最大？哪一杯的濃度最小？設計E組有什么作用？

（4）你能否做一些不同濃度的蔗糖溶液呢？如何做？

設計理念：對于“溶液”“濃度”“溶液濃度大小”這些化學概念，教師的“講”和“解釋專業術語”不如學生的“動手做”與“品嘗”來得更為直接，讓學生動手做了加1勺、2勺、3勺、4勺、不加食鹽的5杯食鹽溶液，將溶液濃度大小簡化為1勺、2勺、3勺、4勺不等量的食鹽;然后小組同學品嘗，講述感受。A、B、C、D中的溶液品嘗起來越來越咸，即放入的食鹽越多，嘗起來就越咸，也就是說它的濃度越大。通過動手、動口這樣的體驗，以感性認識來建構“溶液”“濃度”“溶液濃度大小”的概念，以真實情境中的體驗來發展關鍵能力和落實學科核心思維方式。

3.實驗探究，宏觀感知

設計理念：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”在理解了“溶液”“濃度”“溶液濃度大小”的基礎上，小組合作完成課本上的探究實驗。在實驗中，給學生提供不同的實驗材料，各小組根據自己的喜好選擇不同的材料進行實驗，處理的方法也會不同，實驗的現象也自然會有差異，在完成實驗后，通過分析、討論，不僅讓學生在自己動手中體會到科學探究的樂趣，還能感受到大膽猜測、以及通過實驗來驗證自己假設帶來的成就感。一段時間后通過動手測量蘿卜條的長、寬、高、體積、感受硬度的變化，將定量與定性實驗融入其中，從宏觀上直接體悟到蘿卜條的變化，更能從數據量化上將實驗的單一變量與細胞吸水、失水建立起直接聯系。

另外，學生在實驗過程中往往只注意本組的實驗，而忽略全班也可以看作是一個大組的事實，教師及時提醒學生注意小組之間的差異，引導學生對全班的實驗進行比較得出一般性的結論，這本身也是對待科學探究必須要科學和嚴謹的表現。

4.觀看動畫，微觀體悟

本部分是對課本實驗的深入和補充，從微觀上解釋學生實驗出現的“變軟”“變得硬挺”的原因，學生觀看動畫，在教師的引導下形成細胞吸水、失水與溶液濃度的關系，徹底突破了本節課的重難點。

5.聯系生活，深化理解

回應上課開始時提出的“糖拌番茄”“腌黃瓜”的問題，用本節課學到的知識對生活中的一些類似現象作出解釋，真正讓生物從生活中來，再走回生活中去;從課外走向課堂，再從課堂走向課外，將核心素養真正落實在學生的生活與實踐中。

三、探究實驗改進的反思

1.以感性認識建構概念

概念教學是中學生物教學中最重要的部分之一，通過概念教學幫助學生理解他所探究的是什么，在此基礎上才能去思考該如何去探究，可能會有怎樣的現象和結論。傳統的“講授”“解釋”對概念教學有一定的效果，但效果如何，卻令人擔憂。在教學中我們常常發現概念文字背誦很熟悉的學生，仍然會出現不會應用概念解決實際問題的現象。究其根本，仍在于沒有真正理解概念。在本節教學中筆者將概念文字感知體驗化，將課本實驗加以改進，增加了兩個小實驗：“食鹽溶液的配置”“食鹽溶液的品嘗”，通過學生動手、動口，結合自己的生活經驗“鹽放多了，更咸”“糖放多了，更甜”幫助學生依靠感性認識完成化學概念的建構，效果很好。

2.不加限制，更易激發思維的火花

智慧來源于思維火花的碰撞，而思維的碰撞需要寬松不設限的環境，本節課里筆者多次努力創設出不設限的寬松氛圍，都旨在激發學生思維火花的碰撞。首先，對材料的選擇上，不受課本的限制，可為學生提供多種可選的材料，如：白蘿卜、黃瓜、馬鈴薯、胡蘿卜、甚至是幼小的植物苗等，至于哪一種材料更適合實驗觀察，由學生來發現。

其次，對實驗材料的處理，我采取了“不聞不問”的態度。實驗中，幾乎所有的小組都出現了這樣的問題，學生在“切出大小粗細相同的兩根長條”處不知所措，紛紛問道“怎么切”“切多大”“切成什么樣的”我一律不作回答只是提醒切出來的兩個長條要一樣，保證變量的單一。我的“不聞不問”的態度反而收獲了意外的驚喜，學生切出來的長條有大有小、有厚有薄、有帶皮的有不帶皮的、形狀也各不相同。其后的實驗現象的差異可想而知。

最后，對于實驗結果的分析，在各小組得出結論的同時，我提醒將全班的實驗小組作為一個大的實驗來分析，引導學生分析其中的相同點和不同點，學生通過討論得出的結論也是讓人感到驚喜的，如：濃鹽水中的材料全都變軟了，但是大小、形狀不同，變軟的先后時間、程度不同，有的5分鐘之后就開始變軟了，有的15分鐘之后才能感覺出來變軟了;小而薄的材料更易變軟、變硬挺;差不多大小的狀態下，黃瓜比蘿卜變化的現象更明顯。所有的學生，在教師提供的輕松的環境中，自由的討論，這其中必有思維與思維的碰撞，必有智慧火花的產生，所謂核心素養的落實必于無形之中在學生的心里生根發芽。

3.立足定性，嘗試定量，定性定量相結合方顯科學

新課程標準中關于加強和完善生物學實驗教學的實施建議中明確提出：在重視定性實驗的同時，也應重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質。本實驗中，蘿卜條變軟通過用手觸摸、捏一捏是可以明顯感受到的，但是其體積是不是真的變化了呢，所以讓學生測量前后體積，通過比較，學生很容易就知道了蘿卜條在清水中體積是變大的，在濃鹽水中體積是變小的。蘿卜條體積變大是因為吸水的緣故，而蘿卜條在清水中能吸水是因為此時細胞液的濃度比清水要大;反之，濃鹽水中蘿卜條的體積縮小了，是其失水的緣故，而蘿卜條在濃鹽水中失水是因為此時細胞液的濃度要比濃鹽水小，這樣，在對量的前后變化和分析中，學生了解了細胞吸水、失水的原理，真正從本質上了解了事物。在整個實驗操作中，學生還收獲了一些意外，如：黃瓜條的體積變化比土豆條、胡蘿卜、白蘿卜條都明顯，體積變化最不明顯的是胡蘿卜條;同樣是黃瓜條，不帶皮的黃瓜條比帶皮的黃瓜條體積變化明顯，分析原因是黃瓜皮對黃瓜有很好的保護作用，能在一定程度上防止黃瓜細胞吸水或是失水。此外，整個實驗過程中，學生通過切、量、觀察、記錄、思考、討論、得出結論、交流展示，將定性與定量很好的結合，在結合中、在動手中、在思考中，他們的思維能力得到了訓練，智慧的火花得以閃爍，是所謂“兒童的智慧在指尖”。

4.知其然，知其所以然，才是對科學的負責

在課本實驗的基礎上，增加一個播放動畫——兩種不同濃度溶液中水的運動，這也是對課本實驗的改進之三，旨在幫助學生弄清細胞吸水、失水的原理，從細胞的角度層層深入、層層顯現出植物吸水、失水的原因，將本節課的重難點徹底突破，真正讓學生知其然，知其所以然。在實踐應用與技能提升環節，學生出色的表現足以說明這一點。

四、總結語

從日常生活中的現象出發，提出問題，通過感性認識、建構概念、分組探究、弄清原理，到最后應用所學知識解決開始提出的問題，整堂課一氣呵成。學生手、眼、口、腦并用，全身心投入，有個人活動，有小組合作，有獨立思考也有思維碰撞。在培養學生關鍵能力，落實學科核心素養的主陣地——課堂教學與實踐活動中，學生在體驗、在動手、在思考中，在解決真實情境中的實際問題中，所培養起來的科學探究品格和關鍵能力，以及科學的思維方式，我想，這正是一線教師們所致力追求的學科核心素養的生根與發芽吧！

參考文獻：

[1]《義務教育初中生物課程標準（2011版）》.人民教育出版社

[2]《義務教育學科核心素養·關鍵能力：測評與教學（初中生物學）》.江蘇鳳凰科學技術出版社