基于鄉土資源的初中生物學實驗教學探索

南京曉莊學院 李 寧 唐 寧*

2022年，教育部印發《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）。生物學課程圍繞核心素養，體現課程性質，反映課程理念，確立課程目標。新課標明確提出，課程目標是要通過本課程的學習，使學生具備一定的科學思維習慣和能力，初步具有科學探究和跨學科實踐能力，能夠分析解決真實情境中的生物學問題，初步確立嚴謹求實的科學態度，并在附錄中提供了7個生物學教學與評價案例。

新課標指出，生物學的核心素養包括生命觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面。實驗在生物發展過程中起著基礎性的作用，實驗教學對生物教學至關重要。雖然新課標對實驗教學提出了明確的要求，但實際教學中實驗的開展情況卻不容樂觀。近年來，生物實驗教學受到學者廣泛的關注，越來越多的研究者對其進行研究，以探索出解決的方法。馬永建指出，我國初中生物實驗存在生物實驗教學理念落后、生物實驗教學缺乏先進教學模式、評價方式缺乏科學性等問題。陳美平指出，在新課程改革的背景下，培養學生的綜合素質已成為當代初中生物教學階段的主要教學目的，而初中生物實驗教學是生物課程的一個重要組成部分，對提高學生生物能力和綜合素質均有積極作用。陳美平認為，在課堂教學中教師要明確學生的主體地位、規范學生的操作、創新教學方法。陳燕紅認為，在新課標的教育系統下，生物實驗教學十分必要，應對實驗進行分類，構建合理的實驗教學評價。蔣敏對探索新課標背景下提高初中生物實驗教學有效性進行了研究。我國十分注重生物課程的改革及發展，越來越注重跨學科教學，通過科學教育提高學生的綜合素質，培養學生的科學態度、自主學習的能力、創新性思維能力以及實踐能力。本文在連云港市鄉村初中學生和教師中開展問卷調查，研究鄉村初中生物實驗教學開展現狀和問題，嘗試探索以鄉村特有的本土資源為實驗材料設計生物實驗，為教師的實驗教學素材提供教學建議。

一、鄉村初中生物實驗開設現狀

從圖1、圖2可以看出，該鄉村初中共開設27個生物實驗，基本能夠涵蓋教學大綱的要求，這說明學校是重視實驗教學的。但由于各種原因，實驗開設形式有限，61%的實驗采用多媒體演示來教授，16%的實驗是邊動手演示實驗邊向學生講解，7%的實驗是教師口頭教授，只有16%的實驗能夠組織學生動手實際操作。這樣不利于學生對實驗的理解，也不利于培養學生的學習興趣。“探究人體反射活動的神經結構”，由于不需要特殊儀器設備，方便操作，實驗時間短，在教室即可進行，因此開出率最高，達到100%；“探究家鴿適應空中飛行的特征”在鄉村方便取材；“練習使用顯微鏡”，由于初中生物學實驗中需要用到顯微鏡的實驗比較多，很多教學內容需要學生能夠理解顯微結構，因此開出率占比超過50%，但大部分初中顯微鏡臺套數不足，且型號過于老舊，學生只能輪流使用。“探究蚯蚓適應土壤中生活的特征”和“學習制作臨時裝片”在鄉村取材方便，因此開出率介于10%—50%。其他大部分實驗的開出率較低，均不超過10%。95%調查人員認為制約生物實驗開展的因素是學校實驗器材和用品有限，預備實驗耗時太長（68%）、生物課時不夠（57%）、實驗操作復雜（41%）也是主要因素（見圖3）。按照圖3顯示，制約鄉村生物實驗教學開展的因素很多，最主要的還是學校的實驗器材等硬件設施不足。

圖1 鄉村初中生物實驗開設形式

圖2 鄉村初中學生動手操作類生物實驗開出率

圖3 制約生物實驗開展的因素

在調查的14所鄉村初中里，擁有2間及以上生物學實驗室的學校只有2所，擁有1間生物學實驗室的學校有7所（包括與化學公用一間實驗室的2所），還有5所學校沒有專門的生物學實驗室。大部分實驗以教師播放視頻為主，還有一部分實驗是教師在班級教室演示，這對于生物學實驗教學的開展極為不利。即使配備生物學實驗室的學校，專業器材和儀器配備也遠遠無法滿足大部分初中生物學實驗開設的需要。由于連云港市的生物學未計入中考總分，因此有2所初中甚至都沒有專門的生物學教師，生物科目教師為其他科目教師兼任，大部分學校只有1位生物學教師，需要同時上七年級和八年級10—20個班的生物學課。繁重的教學工作量，導致了教師本身不愿意準備實驗，尤其是需要鮮活動物和植物的實驗，同時還要維護顯微鏡等儀器。

二、鄉村初中生物實驗教學建議

（一）轉變傳統觀念，重視實驗教學

學校和教師要摒棄傳統的觀念，更新教學理念，根據新課程改革要求，將生物核心素養貫穿到實驗教學之中。首先，學校要充分意識到開展初中生物實驗教學的重要性，加大對實驗經費的投入，購買生物實驗所需的設備，對生物教師的實驗技能進行培訓與考核。其次，教師要充分利用當地的資源，結合季節，因地制宜，創造條件開展實驗教學。最后，教師要培養學生自覺參與實驗，樂于實驗操作的興趣。教師的實驗教學技能是順利開展生物實驗教學的關鍵，教師要努力提升自身的實驗教學技能，提前定好教學計劃，提前籌備實驗材料。實驗教學之前，教師要先預實驗，驗證實驗是否可行，實驗步驟、實驗用品是否需要進一步改善，確保學生的實驗順利進行。

（二）利用鄉土資源，改進實驗材料

與城區中學相比，鄉村中學的實驗設施與實驗器材不夠完備，但他們也有自己獨特的鄉土資源。生物教師應該充分利用鄉村資源，積極尋找適宜的實驗替代材料，使生物實驗和探究活動能夠順利進行。譬如，指導學生進行“探究植物細胞的吸水和失水”實驗時，按照教材中的示例，實驗材料可以采用紫色洋蔥鱗片葉外表皮，但是考慮到在撕取洋蔥外表皮細胞過程中，難以撕去薄層，往往附著大量葉肉細胞，以致顯微鏡下細胞堆積，不易觀察，實驗效果不明顯。因此，建議使用馬齒莧代替。一方面，馬齒莧在鄉村中特別常見，易于獲取；另一方面只要將嫩莖折斷，向一端撕拉，獲得莖表皮組織，再制成裝片，即可觀察實驗，便于學生動手操作，實驗也能得到更好的效果。改進實驗材料，不僅要考慮節約實驗成本，還要能夠激發學生的學習興趣，培養學生的創新精神。再如，“探究家鴿適應空中飛行的特征”這一探究實驗，通常教師會利用家鴿的標本進行教學，但學生對于家鴿適應空中飛行的特征中的雙重呼吸不能很好理解，對此教師可以使用塑膠手套進行直觀教學。用塑膠手套的手掌模擬家鴿的肺，手指模擬家鴿的氣囊，當向手套充入氣體（即家鴿吸氣），手掌（肺）進行第一次氣體交換，多出的氣體直接進入手指（氣囊）；當氣體沖出手套的時候，手指（氣囊）中的氣體第二次經過手掌（肺）進行第二次氣體交換。這樣的設計簡單易懂，能夠讓學生在設計模型時，構建雙重呼吸概念。

生物實驗要求實驗材料和器材跟得上，但鄉村中學因經費等問題，實驗材料也不充足，這就為實驗的順利開展帶來了挑戰。同時，也應認識到有的實驗可以利用鄉土資源開展（見表1）。邱兩慶在《利用鄉土資源設計生物探究性實驗》一文中，利用鄉土資源設計了兩個實驗，一是用來講解微生物在生物圈的作用，二是觀察鳥胚的實驗。新課標和老課標的第一個推薦實驗均為“探究影響鼠婦分布的環境因素”，這個實驗在鄉村初中開設起來更加便利，反倒是主城區尤其是城市的核心區域因為不易找到鼠婦，近三年部分市區內的中學不得不將這個實驗改為教師演示。

表1 適合利用鄉土資源開展的實驗

（三）結合鄉村生活，拓展實驗內容

為了培養學生的生物科學素養，教師可以利用鄉土資源，結合本地習俗，拓展實驗內容。在鄉村的生活中，有著許許多多的生物學現象。如在教授“種子的萌發”這一課時，教師可以結合學生熟悉的花生種植時需要覆蓋薄膜，請學生思考：“覆蓋薄膜和不覆蓋薄膜的花生，出芽時間是否有差異？為什么？”從而使學生將書本上所學的種子萌發需要的條件與生活實際相結合，加深理解。

（四）轉變實驗模式，重視實驗過程

教師以往的實驗教學以驗證實驗為主，而驗證本身也是一個探究的過程。教師可以轉變教學模式，多組織學生開展探究實驗，讓學生親自參與到生物中，充分發揮學生的主動性和積極性，讓學生在思考和動手實踐的同時，提高分析和解決問題的能力。開展實驗教學之前，教師應讓學生提前熟悉實驗材料和儀器的使用方法，參與實驗的準備環節。實驗中，教師只需對學生進行指導，不直接告訴學生下一步實驗該如何操作，更不應該代替學生進行操作。在整個教學過程中，充分發揮學生的主體作用，教師起引導作用即可。實驗結束后，教師要組織學生根據實驗結果進行思考和討論，得出自己的結論。這樣，生物實驗就變成了學生的自主探究實驗，不僅能體現學生的主體地位，還能激發學生的積極性，提高他們的動手能力和思考能力。教師在組織實驗教學時，要注重學生的實驗過程，觀察他們儀器的使用是否正確，實驗步驟是否恰當。實驗過程與實驗結果同等重要，在開展生物實驗教學的過程中，教師不應該只重視實驗結果是否正確而忽視實驗過程是否準確。

生物學實驗教學是培養學生觀察能力和動手能力的一種重要手段。鄉村初中生物學教師可以充分利用當地鄉土資源開展適宜的實驗教學，只有真正意識到生物實驗教學的重要性，才能夠更好地完成生物新課程改革標準的要求，提高教學質量。根據《國務院辦公廳關于印發鄉村教師支持計劃（2015—2020年）的通知》，江蘇省積極推進鄉村定向教師計劃，目前已經連續招生7年時間，前期的鄉村定向教師中生物師范類招生計劃較少，近3年呈逐年增加趨勢。隨著國家對鄉村教育的重視，隨著越來越多的省市將生物學計入中考總分，相信生物學實驗的開出率也將逐步升高。