例談初中生物學“科學探究”的教與學

章黎黎

摘要：生物課程中的科學探究是學生積極主動地獲取生物學知識，領悟科學研究方法而進行的各種活動，通常包括：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃和得出結論，常用的方法是對照實驗。本文以“探究種子萌發的環境條件”為例來談談“科學探究”的教法與學法。

關鍵詞：科學探究;種子萌發的環境條件;對照實驗

義務教育階段生物學是以實驗為基礎的一門自然科學，實驗教學的開展效果，直接影響到學生知識技能和科學素質的培養。課堂教學是學校教育中進行素質教育的主渠道，根據現代教學理論的發展，教學方法體系的確定應充分考慮兩個方面，一是教學的目標及目標具體化了的教學內容，二是學生，是具有一定的認知結構和情感態度的學生。具體地說，就是根據不同的教學目標、教學內容，考慮學生的認知結構特點，明確科學素質教育應以學生為中心，充分發揮學生在課堂學習中的主體作用。本文以“探究種子萌發的環境條件”為例來談談初中生物學“科學探究”的教學與學習。

現在正是碩果累累的秋季，許多植物都收獲了果實和種子。秋天的收獲源于春天的播種，春播時往往有許多需要注意的事項，例如：許多作物是在春天播種的，天寒地凍不適宜;播種前要往地里澆一些水，使土壤濕潤，如果剛下過一雨，就不用澆水了;但是過于潮濕也不適于播種，因為容易使種子霉爛;播種前還要通過耕和耙使土壤變得松軟。這其中就包含了種子萌發需要的環境條件：適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣。

這些條件是不是種子萌發所需要的嗎？激發了學生的興趣和思考后，就應該引導他們來進行科學探究了。科學探究通常包括：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃和得出結論。常用的科學探究方法之一——對照實驗，即設計諸多因素一致，只有某一因素不同，通過對照比較得出結論。

一、提出問題和作出假設：

這對學生來說很容易，即“種子萌發需要哪些環境條件？”（提出問題一般就是將要探究的內容用一般疑問句的形式表述出來。）和“種子萌發需要適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣。”（作出假設就是對提出的問題給予觀點明確、表述完整的回答;假設可以是肯定的，也可以是否定的。）

二、制定計劃和實施計劃：

（1）、設計對照實驗的注意事項：

制定計劃時常常要設計對照實驗，這是一個難點。可提供一組參考裝置，讓學生觀察思考：這里們有對照實驗嗎？如果有的話，這組對照實驗可以探究什么問題？

學生回答有兩組對照實驗。1號種子和2號種子形成對照可以探究水分對種子萌發的影響;3號種子和2號種子形成對照可以探究空氣對種子的影響。顯然，學生沒有提到1號種子和3號種子可以形成對照實驗，那么它們可以嗎？為什么？當然不能，因為它們獲得的水分和空氣都不同，變量不唯一！最后如果兩粒種子出現不同的結果就無法確定是哪個因素造成的，所以設計對照實驗要注意“變量唯一”。教師應在此處通過板書等形式強調：“設計對照實驗的注意事項：1、變量唯一”。

這個裝置可以形成兩組對照實驗分別探究水分和空氣對種子萌發的影響。在我們的假設中，種子的萌發還需要適宜的溫度，這個裝置能形成對照實驗來證明嗎？如果不能，該如何改進呢？ 根據學生討論出的設計方案，老師再提供一組參考裝置。這組裝置與原來那組裝置的設計基本上是完全一樣的，只是把它放在了0℃的環境中，讓學生比較這兩個裝置，說出左裝置和右裝置中哪些種子符合“變量唯一”這個要求？

學生很容易回答出1號和4號、2號和5號、3號和6號符合“變量唯一”的要求。那么，它們可以形成對照實驗嗎？引導學生分析出：2號和5號可以，1號和4號、3號和6號不行，因為1號和4號都沒有一定的水分，3號和6號都沒有充足的空氣，除變量以外的條件不適宜。對照實驗不僅變量要唯一，而且除變量以外的條件要相同且適宜。教師應在此處通過板書等形式強調：“2、其它條件相同且適宜”。

三組對照實驗：1號和2號、3號和2號、4號和2號，分別可以探究水分、溫度、空氣對種子萌發的影響。如果一段時間以后2號種子萌發了，其它種子都沒有萌發，可以得出結論嗎？即“種子的萌發需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣。”許多學生會給出肯定的答案，教師否定從而引發學生思考和討論——每組實驗都只有一粒種子，可能存在偶然性！例如：1號種子不萌發有可能是缺乏水分，也有可能是種子自身的原因。那么，有什么辦法可以避免偶然性呢？當然是進行重復試驗，比如每組都使用等量的、相同的種子，或者把上述實驗重復幾次。教師應在此處通過板書等形式強調：“3、重復實驗”。

（2）、實驗組和對照組：

人教版初中生物學七年級上冊p89-90，設計方案中有三組對照實驗，每一組對照實驗的實驗組和對照組分別是幾號瓶？學生填寫表格：（1、2、3、4號瓶分別裝入等量的、相同的種子，1號瓶中不灑水，2、3號瓶中灑一點水使里面的紙變得潮濕，4號瓶中倒入較多的水使種子完全浸沒的水中。然后把1、2、4號瓶放到櫥柜中，3號瓶放到冰箱里）

讓學生通過實物投影儀等方式展示填好的表格并作出說明]：1號瓶和2號瓶形成對照，探究水分對種子萌發的影響，其中1號是實驗組、2號是對照組。3號瓶和2號瓶形成對照，探究溫度對種子萌發的影響，其中3號是實驗組、2號是對照組。4號瓶和2號瓶形成對照，探究空氣對種子萌發的影響，其中4號是實驗組、2號是對照組。如何區分實驗組和對照組？有什么規律嗎？一般情況下，自然、正常情況的為對照組，其它為實驗組。

實驗方案完成。播放課前錄制的視頻資料，生物興趣小組的同學實施了此方案。

三、實驗結果和實驗結論：

通過視頻學生看到了整個實驗的過程，要求根據最后呈現的畫面說出每組對照實驗的結果和結論，填寫如下表格：（視頻畫面：1、3、4號瓶種子沒有萌發，2號瓶種子萌發了）

實驗結果為1、3、4號瓶種子沒有萌發，2號瓶種子萌發了;實驗結論是種子的萌發需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣。科學探究中得出實驗結果和實驗結論也是有方法的。實驗結果就是對實驗中看到的現象進行直接的描述;實驗結論就是根據實驗結果回答之前提出的問題，要求觀點明確、表述完整。

教師進一步質疑：視頻中實驗小組的同學將1、2、4號瓶放進櫥柜，3號瓶放進冰箱，書上的方案也是這么要求的。3號瓶放進冰箱是為了給一個不適宜的溫度，但是1、2、4號為什么一定要放進櫥柜呢？櫥柜中也是常溫，為什么不直接放在環境中？

引導學生思考、討論出：冰箱和自然環境之間有兩個變量：溫度和光。如果把1、2、4號放在自然環境中，哪粒種子最后和3號出現不同結果就無法確定到底是溫度的原因還是光照的原因，因為變量不唯一。那么，種子的萌發到底需不需要光呢？這也要通過實驗來證明，組織學生討論設計實驗方案，并提供一組數據作為參考（即人教版初中生物學七年級上冊p94，課后練習第3題）。

（4）、補充資料：

研究發現，種子萌發的外界條件除了需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣外，有時還需要一些其他條件。下表是蠶豆、煙草和莧菜的種子在見光和不見光條件下的發芽率，請根據該表數據回答，這三種種子的萌發與光照有什么關系。

學生能分析出：蠶豆種子的萌發與光照無關;煙草種子、莧菜種子的萌發與關照有關。煙草種子的萌發需要光照，莧菜種子的萌發不需要光照。事實上，光照并不是所有種子萌發必須的條件。有的種子萌發需要光照，比如煙草種子，大多數種子的萌發不需要光照。所以，我們常常把種子埋在土壤里、見不到光，滿足了其它條件后種子也能萌發。

新編中學生物教學大綱指出：通過生物學知識的學習，要讓學生初步具有科學態度，掌握一些科學方法，要通過科學方法的訓練，培養學生的科學素質。通過補充資料引導學生探究種子萌發是否需要其它的環境條件，是在初中生物學實驗教學中，重視與加強對學生科學素質的培養，激發他們進一步探究的興趣和能力。

當今世界，科學探究的產物比比皆是，科學技術的成果滲透在我們身過各個角落，影響著每個人的生活。社會的科技化和科技的社會化要求每個人都應該具有良好的科學素養，而具有一定科學素養的人才能夠在日常工作和生活中運用科學知識作出適當的決策，能夠參與社會上牽涉到科學技術的重大問題的活動而不至于在科技的大潮中無所適從或迷失自我，所以初中生物學教師在教學中要借助實驗教學這塊得天獨厚的平臺，發展學生觀察、思考和探索的能力，進而培養學生的熱愛科學的良好品質。

參考文獻：

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