“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”的實驗探究

鄭成明

【摘? 要】本文旨在探討初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實驗探究教學(xué)中，以“生態(tài)缸”模擬實驗為例的教學(xué)方法。實驗內(nèi)容以生態(tài)缸類型決定，如“淡水生態(tài)缸”涵蓋了水生植物、小型魚類和水質(zhì)等指標(biāo)的測定，旨在通過實驗幫助學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)的基本概念，掌握穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的關(guān)系，培養(yǎng)科學(xué)分析能力并提高操作技能。

【關(guān)鍵詞】初中科學(xué);實驗;“生態(tài)缸”

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：“鼓勵學(xué)生開展基于實驗的探究互動，探索植物生存、生長的規(guī)律。”生態(tài)缸模擬實驗作為初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實驗探究教學(xué)的一種方法，通過建立一個模擬小型生態(tài)系統(tǒng)，在調(diào)整不同條件下生態(tài)缸內(nèi)環(huán)境的變化、觀察生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的反應(yīng)變化等過程中，學(xué)生能夠更深入地理解生物體如何維持自身內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定，并對外界環(huán)境發(fā)生變化時做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)反應(yīng)，能夠讓學(xué)生在實踐中深入了解生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作規(guī)律，以及生物體內(nèi)部和外部環(huán)境之間的相互關(guān)系。通過這個實驗，學(xué)生可以了解生態(tài)平衡、食物鏈、養(yǎng)分循環(huán)等基本概念，同時還能夠感受到自然界的神秘和復(fù)雜性。此外，通過實施生態(tài)缸模擬實驗，學(xué)生還能夠培養(yǎng)動手能力、觀察力和數(shù)據(jù)分析能力，從而更好地理解生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)知識，進(jìn)一步提升科學(xué)素養(yǎng)和環(huán)保意識。生態(tài)缸模擬實驗是一種非常有價值的教學(xué)方法，也是幫助學(xué)生加深對生態(tài)系統(tǒng)理解的重要途徑。因此，本文將圍繞“生態(tài)缸”模擬實驗，探討如何開展初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實驗探究教學(xué)。

一、整合實驗教學(xué)內(nèi)容

整合實驗教學(xué)內(nèi)容，將實驗內(nèi)容分為“基礎(chǔ)技能實驗”與“綜合實驗”兩大板塊，建立一個具有梯度、復(fù)合型的實驗教學(xué)體系。在實驗內(nèi)容類型挑選方面，在初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實施實驗探究教學(xué)中，“生態(tài)缸”模擬實驗的生態(tài)缸是一種模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的水族箱，常見的生態(tài)缸類型包括：淡水生態(tài)缸：以淡水為基礎(chǔ)水質(zhì)的生態(tài)缸，適合飼養(yǎng)淡水魚類、龜、螃蟹等;海水生態(tài)缸：以海水為基礎(chǔ)水質(zhì)的生態(tài)缸，適合飼養(yǎng)海水魚類、海星、珊瑚等;模擬河流生態(tài)缸：通過設(shè)置水流、瀑布、石頭、沙子等模擬河流環(huán)境，適合飼養(yǎng)溪流魚類等;降低氮循環(huán)生態(tài)缸：通過植物和微生物來降低水中氮化合物濃度，適合飼養(yǎng)敏感魚類;風(fēng)景生態(tài)缸：將水族箱布置成各種景觀，如山水、花園等，既可以觀賞美景，也可以飼養(yǎng)小型魚類?？紤]到初中生的認(rèn)知特征與全體學(xué)生經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，建議在初中科學(xué)“生態(tài)缸”模擬中主要采取成本最小，最容易操作的“淡水生態(tài)缸”作為實驗對象，下文也是圍繞“淡水生態(tài)缸”的“基礎(chǔ)技能實驗”與“綜合實驗”兩大板塊展開。

（一）重視基本操作技能培養(yǎng)

在“基礎(chǔ)技能實驗”中，注重引導(dǎo)學(xué)生掌握實驗器材的使用方法，如測試工具、植物栽種等技能;同時強(qiáng)化安全意識，確保實驗過程的安全性。為了讓學(xué)生更好地掌握實驗器材的使用方法，教師可以在實驗前進(jìn)行相關(guān)技能培訓(xùn)，如使用水質(zhì)測試工具、調(diào)節(jié)缸內(nèi)溫度和光照等。在實驗過程中，教師應(yīng)重點指導(dǎo)學(xué)生合理安放植物和魚類，以及添加適量餌料等，同時提醒學(xué)生注意可能出現(xiàn)的問題，如水質(zhì)污染或動物死亡等。在“生態(tài)缸”模擬實驗中，老師應(yīng)該重視基本操作技能的培養(yǎng)，包括：植物栽種技能：教授學(xué)生如何種植水生植物，以及如何將植物放置到透明容器中;測試工具使用技能：介紹測試儀器的使用方法，如PH試紙、溶氧儀等，并教會學(xué)生如何進(jìn)行精確測量;安全意識強(qiáng)化：提供安全規(guī)范，如禁止用手觸碰魚類或植物，防止受傷;同時保證實驗場所整潔，減少危險因素。通過實踐操作，學(xué)生將能夠逐步掌握實驗技能，同時增進(jìn)對生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識和理解，更好地理解“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”的知識點。

（二）組織課后綜合實驗

為了鞏固學(xué)生對于穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的理解，鼓勵學(xué)生利用自己身邊的環(huán)境資源進(jìn)行課后實驗，并要求學(xué)生撰寫實驗報告，分享自己的發(fā)現(xiàn)。為了鞏固學(xué)生對于穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的理解，可以組織一些課后實驗，讓學(xué)生利用自己身邊的環(huán)境資源進(jìn)行探究。以下是一些實驗的示例：穩(wěn)態(tài)：要求學(xué)生在同一時間、同一地點下，記錄不同天氣條件下缸內(nèi)溫度的變化情況，并分析各種因素對于缸內(nèi)溫度的影響;調(diào)節(jié)：要求學(xué)生觀察植物在不同光照、水分、溫度等條件下的生長情況，并分析這些因素對于植物生長的影響;穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)的關(guān)系：要求學(xué)生在盛夏季節(jié)，將水龍頭調(diào)至不同檔位，觀察水流出口水溫的變化情況，并嘗試找出影響水溫變化的因素。在實驗過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真記錄實驗數(shù)據(jù)、珍惜實驗機(jī)會，并鼓勵他們積極思考、提出問題、探索答案。在實驗結(jié)束后，要求學(xué)生撰寫實驗報告，分享自己的發(fā)現(xiàn)和心得體會，同時給予及時的評價和指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生的成長和進(jìn)步。

二、采取項目式教學(xué)方法

通過這種項目式的教學(xué)方法，學(xué)生可以在實踐中學(xué)到很多知識和技能，并且培養(yǎng)出更強(qiáng)的動手能力和科學(xué)思維。生態(tài)缸也可以作為一個長期的活動，讓學(xué)生逐漸形成對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識和責(zé)任感。

（一）動員學(xué)生參與實驗項目

在教師指導(dǎo)下，分組制作生態(tài)缸、添加植物和魚類等，動員學(xué)生積極參與，培養(yǎng)團(tuán)隊合作能力。采用項目式教學(xué)方法，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維。首先，確定項目主題，如，設(shè)計一個生態(tài)缸，探究水中植物和魚類之間的相互作用。其次，分組制作生態(tài)缸。要求學(xué)生分組制作生態(tài)缸，包括選購適合生態(tài)缸的容器（如水盆、廢棄塑料瓶、玻璃缸）、添加液體肥料和泥土、挑選適合的水中植物和魚類等。動員學(xué)生積極參與，在教師的指導(dǎo)下，要求學(xué)生積極參與制作過程，培養(yǎng)團(tuán)隊合作能力，并根據(jù)自己的興趣和特長分工合作。在生態(tài)缸建成后，要求學(xué)生記錄水溫、PH值、氧氣含量和亞硝酸鹽含量等參數(shù)，并觀察水中植物和魚類的生長情況。在實驗結(jié)束后，要求學(xué)生分析實驗結(jié)果并撰寫報告，介紹生態(tài)缸的設(shè)計、實驗過程、結(jié)果和結(jié)論等，并討論可能存在的誤差和改進(jìn)措施。在實驗過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、記錄實驗數(shù)據(jù)，并對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行及時的評價和指導(dǎo)。在實驗結(jié)束后，要求學(xué)生撰寫實驗報告，分享自己的發(fā)現(xiàn)和心得體會，同時展示自己的成果和創(chuàng)意。這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，增強(qiáng)他們的實踐能力和科學(xué)素養(yǎng)。

（二）跟進(jìn)實驗進(jìn)程

老師要跟進(jìn)實驗進(jìn)程，檢查學(xué)生對實驗過程的理解，及時糾正錯誤。在采用項目式教學(xué)方法時，老師需要跟進(jìn)實驗進(jìn)程，及時檢查學(xué)生對實驗過程的理解，并糾正錯誤，以保證實驗順利進(jìn)行。首先，老師要定期與學(xué)生交流，了解他們對實驗的理解和進(jìn)展情況，協(xié)助他們解決遇到的問題。主動檢查學(xué)生記錄的實驗結(jié)果，并幫助他們分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)可能存在的誤差和改進(jìn)措施。同時，老師要監(jiān)督學(xué)生操作過程中的安全問題，確保實驗進(jìn)行時不發(fā)生意外情況。當(dāng)學(xué)生遇到突發(fā)狀況時，老師要及時糾正學(xué)生實驗中可能存在的錯誤，如添加肥料、調(diào)整水溫等因素。提供及時的反饋和指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生持續(xù)改進(jìn)，以達(dá)到更好的實驗效果。通過跟進(jìn)實驗進(jìn)程，老師可以與學(xué)生深入溝通、激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)、增強(qiáng)實驗技能和思考能力，從而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

（三）監(jiān)督學(xué)生實驗講解工作

鼓勵學(xué)生相互交流和分享實驗結(jié)果，學(xué)生之間進(jìn)行實驗講解，促進(jìn)彼此的學(xué)習(xí)成果。在項目式教學(xué)方法中，學(xué)生之間的相互交流和分享實驗結(jié)果十分重要，可以促進(jìn)彼此的學(xué)習(xí)成果。老師應(yīng)該鼓勵學(xué)生在實驗過程中相互交流和分享經(jīng)驗，幫助他們更好地理解實驗原理和數(shù)據(jù)分析，并嚴(yán)格監(jiān)督學(xué)生實驗講解的質(zhì)量和完整性，確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確地表達(dá)自己的實驗結(jié)果和結(jié)論。此外，老師可以組織小組討論，讓學(xué)生分享經(jīng)驗和心得，增進(jìn)彼此之間的了解和團(tuán)隊合作意識。通過監(jiān)督學(xué)生實驗講解工作，老師可以加強(qiáng)學(xué)生的表述能力、提高學(xué)生對實驗的理解和掌握程度，從而更好地達(dá)到項目式教學(xué)方法的目的。

三、改進(jìn)實驗教學(xué)手段

（一）實驗多媒體課件制作

通過多媒體課件加深學(xué)生對相關(guān)知識點的認(rèn)識，以視覺化呈現(xiàn)實驗過程及原理，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。為了改進(jìn)實驗教學(xué)手段，可以制作實驗多媒體課件，以視覺化的方式呈現(xiàn)實驗過程和原理，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。在利用多媒體制作課件時，要根據(jù)實驗的主題和課程目標(biāo)，確定課件的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，包括實驗過程、實驗原理、實驗數(shù)據(jù)分析等。同時要選取高質(zhì)量的圖片、視頻和圖表等素材，以直觀形式呈現(xiàn)相關(guān)知識點，引導(dǎo)學(xué)生深入理解和掌握。對于課件的呈現(xiàn)應(yīng)設(shè)計美觀、簡潔、易于操作的界面，使學(xué)生能夠輕松地瀏覽和使用。在課件中加入互動環(huán)節(jié)和問題解答，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考，并提供及時的反饋和指導(dǎo)。因“生態(tài)缸”模擬實驗時間較長，所以要定期更新和完善課件內(nèi)容和功能，保持與實驗教學(xué)同步，并符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。通過制作實驗多媒體課件，不僅可以更好地呈現(xiàn)實驗過程和原理，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對相關(guān)知識點的認(rèn)識和理解。

（二）項目成果展示

鼓勵學(xué)生形成小組，制作有關(guān)實驗的項目成果，如海報、PPT等，并在班級內(nèi)進(jìn)行展示，加強(qiáng)學(xué)習(xí)成果的鞏固。作為一個教育者或者指導(dǎo)者，應(yīng)該鼓勵學(xué)生在課堂上積極參與實驗，并且在實驗結(jié)束后將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實際的項目成果。這可以幫助學(xué)生更好地理解實驗原理和方法，并鞏固他們的學(xué)習(xí)成果。學(xué)生可以在實驗結(jié)束后，用圖片、圖表等方式制作海報，展示實驗過程和結(jié)果。海報可以突出重點，讓觀眾更加直觀地了解實驗內(nèi)容，也可以根據(jù)實驗進(jìn)行PPT展示，通過文字、圖片、視頻等多種形式，全方位呈現(xiàn)實驗過程和結(jié)果，并向同學(xué)和老師展示自己的認(rèn)識和思考。教師應(yīng)組織演講分享活動讓學(xué)生可以利用班級內(nèi)部課程時間或者其他場合進(jìn)行演講分享，介紹實驗的目的、過程和結(jié)果，同時向其他同學(xué)分享自己的感受和收獲。最終，這些展示成果不僅能夠加深學(xué)生對實驗的理解，還可以激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作。

四、結(jié)束語

綜上，通過初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實驗探究教學(xué)，學(xué)生對生態(tài)系統(tǒng)中生物體穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)機(jī)制有了更深入的認(rèn)識。通過模擬“生態(tài)缸”實驗，學(xué)生可以清晰地看到環(huán)境因素對生態(tài)缸內(nèi)生物體種群數(shù)量和分布的影響，加深了學(xué)生對生物體生存狀況受環(huán)境因素影響的理解。同時，通過實驗探究，學(xué)生也明白了生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間的相互作用是非常復(fù)雜的，每個生物都在維持自身穩(wěn)態(tài)的同時，也不斷地對周圍環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。這就需要學(xué)生更加重視生態(tài)保護(hù)，合理利用資源，減少對自然環(huán)境的破壞，讓生態(tài)系統(tǒng)能夠得以平衡與發(fā)展?？傊ㄟ^這次實驗探究，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到了科學(xué)知識，還培養(yǎng)了動手實驗、觀察、思考和創(chuàng)新的能力，更重要的是樹立了珍愛生態(tài)環(huán)境的意識，為今后進(jìn)一步探究生態(tài)系統(tǒng)的奧秘打下了堅實的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馮憲美.巧用科學(xué)探究實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].教育探索，2014（3）：61-62.

[2]胡美馨.基于STEAM教育的初中科學(xué)實驗活動設(shè)計——以“探究光的折射規(guī)律”為例[J].好日子， 2021（9）：1-1.

[3]鮑思思.初中科學(xué)實驗課外拓展的實踐研究[D].金華：浙江師范大學(xué)，2015.