初中實驗教學中構(gòu)建生物學概念的策略

哈爾濱市第六十九中學 胡 艷

生物學概念是生物學知識的重要組成部分，在初中生物學學習中占據(jù)極其重要的地位。然而在日常教學中不難發(fā)現(xiàn)，學生在課堂檢測、課后測試等多個教學環(huán)節(jié)中會屢屢出現(xiàn)對生物基礎概念學習不扎實、 理解不透徹的問題。如，對生物知識的內(nèi)在邏輯關(guān)系把握不到位，不能很好地應用有關(guān)的基本概念和原理分析和解決問題，又或者不能很好地在新的情境中使用比較抽象的概念和原理，以及建立概念與概念之間的合理聯(lián)系。實驗教學是生物學課程中的重要一環(huán)，更切合初中生的認知規(guī)律，更符合生物學課程的本質(zhì)特點。在教學活動中要重視學生概念建構(gòu)的主動性，激發(fā)學生的求知欲望，引導學生自我探索、自我感悟、自主構(gòu)建，為將來更高梯度的理解概念、應用概念奠定基礎，優(yōu)化生物課堂中師生間教與學的共同行為。

將實驗教學與概念教學深度融合，能夠有效改善學生概念獲得與概念應用方面的不足。 在概念的教學過程中，針對不同的生物概念要采用適合的實驗教學方式來優(yōu)化課程設計，以實驗教學為依托，是提高初中生物學概念教學質(zhì)量的有效策略。 教師要不斷學習提升、深入理解“內(nèi)容聚焦大概念”的內(nèi)涵和意義，圍繞著大概念組織教學內(nèi)容和開展教學活動。

一、通過觀察實驗，直觀感性建立概念

科學的觀察是指學生通過自己的感官和輔助工具來獲取信息，獲得的資料往往更加真實可靠，簡便易行的觀察實驗更有助于學生對生物知識的掌握。

生物學科本質(zhì)的大概念往往具有高度的概括性和抽象性，學生通過觀察獲得生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理、生態(tài)、遺傳和進化等方面的直觀感性認識， 了解生物的結(jié)構(gòu)和本質(zhì)，將抽象的知識內(nèi)容具象化，把這些感性的形象轉(zhuǎn)變成語言即形成初步的概念，再經(jīng)過形象思維和抽象思維的互動與轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)由特殊到一般、由現(xiàn)象到本質(zhì)的飛躍，抓住生命的特征，從而建立較完整而科學的概念[1]。

例如學生在學習“生物體的結(jié)構(gòu)層次”這一主題時，需要建立“細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一重要概念的基礎[2]。 教師可以通過觀察實驗，開展“觀察細胞的基本結(jié)構(gòu)” 的實驗教學來幫助學生初步建立基本概念，形成對細胞結(jié)構(gòu)的感性認識，引導學生練習制作臨時裝片的同時，借助顯微鏡走進微觀世界。 學生通過觀察不同類型的動植物細胞， 直觀認識到動物和植物都是由細胞構(gòu)成的。在此基礎上，引導學生通過觀察運用比較分析，進一步發(fā)現(xiàn)動植物細胞的共性和差異，找出概念之間的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)區(qū)別，從而完成“動物細胞、植物細胞都具有細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等結(jié)構(gòu)”和“植物細胞具有不同于動物細胞的結(jié)構(gòu)，如葉綠體和細胞壁”兩個次要概念的建構(gòu)，進而將相關(guān)的重要概念、次位概念按照其內(nèi)在邏輯關(guān)系編織成網(wǎng)，使知識結(jié)構(gòu)化，同時使概念的形成更加清晰化和系統(tǒng)化[3]。

二、通過科學家實驗，感悟思維獲得概念

初中生物學教材中提到了多個科學家的經(jīng)典實驗，如海爾蒙特的柳樹苗實驗、普利斯特利的小鼠實驗、巴斯德的鵝頸瓶實驗、孟德爾的豌豆雜交實驗等，都可以作為概念教學的重要素材。

例如教師在幫助學生構(gòu)建“病毒無細胞結(jié)構(gòu)”這一次位概念時，由于病毒個體非常微小，并且很多具有一定的危險性，需要通過專業(yè)的儀器設備才能觀察，無法通過上述的觀察實驗來加以實現(xiàn)。此時教師可以借助俄國科學家伊萬諾夫斯基的病毒發(fā)現(xiàn)實驗對學生加以引導，通過此經(jīng)典實驗過程和實驗現(xiàn)象， 用學生已知的細菌類群作為橋梁，引導學生感知病毒是一種特殊的生物，它區(qū)別于學生所熟悉的其他類群，比單細胞的細菌還要個體微小，從而水到渠成地獲得“病毒無細胞結(jié)構(gòu)”這一概念。

教師利用生物課堂講好“學科背后的故事”，引導學生通過科學史等資料，了解科學家的探究歷程，體會科學家的實驗和邏輯推理過程， 有利于幫助學生形成嚴謹求實的科學態(tài)度， 認識到科學的發(fā)展是眾多科學家經(jīng)過長期探索、共同努力的結(jié)果。 回顧歷史，那些科學巨匠在物質(zhì)資源匱乏、知識理論不完善的背景下，使用著最簡單原始的儀器和設備，不但發(fā)現(xiàn)了新的物種，而且經(jīng)過多次反復實驗總結(jié)提煉出新的科學知識， 為人類探索世界之路搭建了階梯。

三、通過探究實驗，探索分析理解概念

科學探究是學生學習生物學的重要方式，是學生主動獲得新知的重要途徑，探究實驗活動的開展，有利于落實核心素養(yǎng)內(nèi)涵、提升學生實踐能力。

例如學生在學習“生物與環(huán)境”這一主題時，“探究影響鼠婦分布的環(huán)境因素”是學生在初中階段學習中接觸到的第一個較完整的通過實驗來進行的探究活動，需要學生學習實驗步驟和體驗探究過程。 在探究實驗中，教師要巧設問題，根據(jù)實驗結(jié)果得出實驗結(jié)論之后，引導學生進一步思考，運用“如何保證鼠婦的變化只是由實驗所探究的因素而引起的”“只用一只鼠婦做實驗是否可行？ 為什么”等問題鏈，引導學生主動獲取證據(jù)并做出判斷，為學生建構(gòu)“生態(tài)因素能夠影響生物的生活和分布”這一概念奠定基礎， 幫助學生分析并理解探究實驗中的單一變量的控制，從而概括提煉出更科學的概念。

四、通過驗證實驗，實踐鞏固深化概念

驗證性實驗是生物教學中的一部分，是對研究對象有了一定了解，并形成了一定認識或提出了某種假說，為驗證這種認識或假說是否正確而進行的一種實驗。在驗證過程中，學生對知識的理解經(jīng)歷從“質(zhì)疑”到“頓悟”的過程，從而幫助學生養(yǎng)成勤于動腦、善于動手的好習慣，提高學生的生物學習能力。

例如“植物能利用太陽能（光能），將二氧化碳和水合成為貯存了能量的有機物，同時釋放氧氣”這一次位概念，實際上包含了光合作用的條件、原料和產(chǎn)物三個方面的內(nèi)容。 學生如果能將這三個方面有機地聯(lián)系起來，通過概括光合作用的基本過程，就能基本上掌握光合作用的概念[4]。學生在“綠葉在光下制造淀粉”實驗前對光合作用的產(chǎn)物已經(jīng)有較深的印象和理解，所以采取驗證性實驗更加適合學生概念的自主構(gòu)建，通過碘液來驗證光合作用的產(chǎn)物是淀粉，學生通過客觀存在的實驗現(xiàn)象，為概念的形成提供支撐，為學生提供真實的問題情境，經(jīng)過縝密的辨析過程，幫助學生強化記憶，鞏固深化概念，促使已經(jīng)建構(gòu)的概念更加精準。

五、通過補充創(chuàng)新實驗，拓展延伸應用概念

實驗課程的設計和開展并不僅僅拘泥于教材，教師可以為學生提供更大的自由度和更多的選擇權(quán)，學生可以自主設計實驗來補充實驗教學的延伸，拓展對生物學概念的理解和應用。

例如在“植物的生活”這一主題中，學生通過教材中的“種子萌發(fā)的環(huán)境條件”探究實驗，基本能夠理解“種子萌發(fā)需要充足的空氣、適宜的溫度、適量的水等環(huán)境條件”，但是對于種子萌發(fā)的自身條件“需要完整、有活力的胚”的生物學概念，還沒有形成有效的自主構(gòu)建?；谝陨蠈W情，教師可以為學生搭建自主的探究實踐平臺，為學生分別提供正常的、煮熟的、殘缺的、干癟的、休眠期的常見植物種子作為實驗材料，引導學生找準單一變量，自行探究設計多組對照實驗，通過觀察實驗現(xiàn)象來得出實驗結(jié)論，進一步探索種子的自身條件對其萌發(fā)產(chǎn)生的影響。

生物實驗設計的過程，實際上就是學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展過程。 讓學生主動參與進來，才能點燃學生的創(chuàng)新之火，促進學生的學習和發(fā)展。