初中生物實驗教學的有效開展初探

《普通高中生物課程標準（2017 年版）》提出了生物學學科核心素養，倡導探究性學習，力圖改變學生的學習方式，幫助學生領悟科學的本質，引導學生主動參與、勤于動手、積極思考。在這樣的教學改革的背景下，在生物學科教學中，并不能僅僅限定于生物學科本身的知識傳授和它的教育價值，而應該體現學科價值、以及對社會的價值和是否能促進個體發展。因此，初中生物實驗課的有效開展對學生的個體發展尤為重要。生物學是一門實踐性很強的科學，有些能讓學生親手完成的實踐活動或實驗就應該讓學生親自去做。因為實驗可以培養學生動手能力和實踐能力，調動學生的各種感官，激發學生的思維能力，讓學生在實踐中運用知識，學習知識，理解知識，體驗知識。

一、實驗設計的整合優化

把初中生物實驗課進行統計并歸類，確定適宜做建模微課的實驗內容，并對學生學情進行分析；在初中階段開始滲透高中的實驗探究，以便更利于初高中生物知識的銜接。讓學生從作出假設，到自主去探究、去發現，體驗并領悟科學家探究活動的思想觀念、科學方法和科學精神，體驗科學家的思考活動，幫助學生建立基礎的探究實驗模式。為了妥善解決課堂時間問題，我們通過對實驗設計的整合優化，利用我校學生全寄宿的優勢，讓他們利用社團學習時間走出課堂走進實驗室，從作出假設到自主地去探究去設計，分工，以及材料的選擇來分組完成實驗，并用手機拍攝實驗過程每一個不同的變化，從一個個微小的視頻通過剪輯，形成一個動態變化過程視頻，課堂上將分組實驗、建模教學以微課的形式分組匯報展示出來，讓學生通過自己設計的實驗去發現自己的“誤區”，對所學的生物知識得到更深入的了解。一邊動手操作一邊思考領悟科學原理，親自實踐的過程中掌握知識，更學會探索生物科學的方法技能。

在“使用高倍顯微鏡觀察細胞的多樣性”實驗時同學們看到黑藻中的葉綠體進行環形流動，還有一些小顆粒進行不規則的運動，就提出系列問題：一方面：在細胞中除了胞質環流以外是否還有其他的流動方式？出現不同的流動方式的原因仕么？另一方面：一些同學提出究竟有哪些因素會影響細胞質流動呢？溫度、光照、酸堿度的不同細胞質的流動速度是不是就不同呢？圍繞提出的問題，我校的生物學科社團成員分成兩個小組，確定了其中一個實驗主題為“探究細胞質的流動方式”，另一個實驗主題為“探究影響黑藻細胞質流動的因素”分別開展不同的探究實驗。

學生們通過查閱大量的資料，“探究細胞質的流動方式”確定用黑藻來觀察細胞質環流、布朗運動，多毛絨泡菌是作為觀察穿梭流動最好的的實驗材料。多毛絨泡菌是一種黏菌，是多核的原生質團，沒有細胞的分隔而是形成一整團的原生質（或叫合胞體），其中會有很多的細胞核。黏菌的外緣是凝膠樣的外質，核心是溶膠樣的內質。在內外質中含有許多葉脈狀的微細分支，在中央集攏在一起成為主脈，細胞質就從支脈向主脈流動。讓學生動手從培養菌體到制作裝片，開始時在培養皿培養的多頭絨泡菌蔓延生長很快，在制作臨時裝片時無法分離完整的菌體而失敗告終。嘗試改為讓多頭絨泡菌直接在載玻片上培養，因載玻片較厚無法長時間保持濕潤，發現菌體難以生長，學科委同學們經過不斷探索，后來嘗試讓多頭絨泡菌直接蓋玻片上滴水培養，經過一個晚上的培養，菌體變成網狀結構，制作臨時裝片時反扣在載玻片上，終于成功地在數碼顯微鏡下清晰地觀察到了多頭絨泡菌的穿梭流動。看起來很簡單的培養、制作裝片過程卻要經歷多次失敗，小組成員們不斷思考研討和實踐探索，收獲科學實驗成功的喜悅。實驗方法是探索自然奧秘和發明新物品的必由之路。實驗是檢驗真諦的唯一標準。通過實踐提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生勇于探索、嚴謹求實、團結協作的精神。

在學習了高等植物間的胞間連絲是相鄰兩個細胞之間形成的通道，生物學科委的同學經過查閱資料了解到青椒和大白菜的柄是觀察胞間連絲的好材料，嘗試觀察在細胞間物質的流動方式與多毛絨泡菌的穿梭運動進行對比。學習小組通過觀察黑藻的胞質環流、布朗運動，多頭絨泡菌細胞內和大白菜細胞間的穿梭流動，對其流動的原因結合有限的物理知識同學們進行了大膽的猜測，如細胞質環流由于大液泡的存在，細胞質被擠成薄層而沿著細胞質膜環流運動，而帶動葉綠體的運動；布朗運動是細胞中的微小顆粒進行不規則的運動，推測是顆粒受到周圍水分子的不平衡的碰撞而導致。多毛絨泡菌向相反方向來回穿梭，推測可能絨泡菌外緣存在凝膠樣物質，使其受到阻礙，只能往返運動。高等植物大白菜通過胞間連絲實現穿梭運動，推測是因為細胞間的物質交換和信息傳遞。

通過本次實驗加深了學生對細胞質流動方式的認識，拓展學生的視野、培養學生的生物學科素養。學生通過感受細胞是動態的生命系統，逐步形成細胞結構與功能相適應的生命觀念。

“探究影響黑藻細胞質流動的因素”實驗中，同學們查閱資料，老師指導實驗原則，小組合作討論設計不同的實驗方案，履清實驗操作流程，設定了15℃、25℃、35℃三組不同的溫度；有強光、弱光、自然光不同的光照強度，還有設定了pH為5、7、12的不同酸堿度。剛開始對于初中學生對實驗變量的控制理解不透，如何控制單一變量、控制無關變量、如何設計對照組和實驗組。經過大家的不斷探討，對如何提高實驗的科學性有了深刻的理解。通過在數碼顯微鏡拍下的視頻對比各個條件下黑藻細胞質流動的速度，每一組的對比實驗觀察、記錄評價，每組成員代表上臺進行總結匯報。經過試驗探究，發現細胞質的流動速度在不同的溫度、光照以及pH均受到影響，其中在25℃、強光下細胞質的流動速度最快，而在酸性或堿性條件下，細胞質均停止流動，盡管馬上滴加清水，細胞質也不再流動了，可能細胞已經失去活性。

二、實驗教學過程的問題驅動

“微課引領——問題驅動”讓學生自主構建科學探究的知識框架；以問題為基點，以學生活動為中心，發揮教師的主導作用，利用“問題支架”引導學生設計探究方案，達成生物課堂的高效教學。例如，在上八年級上冊《脊椎動物——魚類》這一節課時，魚類對于八年級的學生來說并不陌生，有一定的感性認識，但是魚適于水中生活的形態結構特征，尤其是魚鰭在游泳中的作用和鰓的特點，學生只有膚淺的認識，通過設計問題讓學生帶著問題來完成觀察魚的外形和運動、捆綁魚鰭、在口的前方滴蔬菜汁等實驗，幫助學生由感性上升到理性，自主觀察，問題驅動，①鯽魚的身體分成哪幾部分？②鯽魚的體型、體色、體表、運動器官，結合魚的外形圖，啟發學生魚為什么能夠適應在水中生活。③觀察魚鰭在游泳中的作用微實驗了解每一種鰭發揮的作用。“為什么要用兩條魚？”“為什么要分別處理各種不同的鰭？”④“觀察魚鰓及魚的呼吸微實驗”播放學生制作的觀察視頻，并出示問題：1.水流入魚口后，從什么地方流出？2.流入的水和流出的水，溶解的氣體成分會有哪些變化？3.口和鰓蓋后緣是同時張合，還是交替張合？出示魚鰓結構圖并提問題：它有哪些特點適于水中呼吸？鰓為什么是鮮紅色的？鰓絲為什么既多又細？

通過設計探究活動，出示觀察的問題，利用“微實驗”的直觀、形象，引導學生通過觀察、思考、合作、交流、展示，進行自主學習。利用問題展示，讓學生積極思考回答，培養學生的歸納總結能力。把課堂還給學生，給學生以充分的自主權，激發學生潛能，提高學習效率。將實驗觀察得到的結論系統化，強化生物體結構與功能相適應、生物與環境相適應的觀點。

三、實驗結果評價的資源利用

在互聯網+時代，可以利用互聯網，采取網絡化的教學方式 ， 以現代信息技術軟件為教學手段，讓學生把分組拍攝的實驗過程上傳到班級小組釘釘群，利用問卷星對實驗結果進行收集實驗數據，教師可以在后臺對學生的課堂表現和學習結果進行統計分析，使評價更客觀、全面。學生制作的實驗視頻可以作為生成性教學資源，進行分類處理，針對學生暴露的問題，可以進一步開展調查和教學，對表現優良的學生和小組，可以進行展示和表彰，建立獎勵機制。通過設計任務評價單供學習小組對實驗成果進行展示匯報：視頻、講解、疑惑、反思……課后教師可以再通過拍攝作品對小組進行全面客觀評價。同時這些影像資料可以作為生成性資源為以后的教學服務和利用。這樣就能夠更有效地達成教學目標，激發學生的學習興趣和創新潛能。探究就是學生在教師的指導和任務的驅使下，進行自主學習和探究的過程。教師按照課標要求建立學習內容的框架和程序，然后將學生引入一定的問題情境，讓學生獨立在校園網、局域網或教師主頁上搜索，查詢、歸納、整理信息源和理順知識關系，然后再通過小組之間合作學習、研討互助，達到知識的掌握和運用。

參考文獻：

[1]汪忠.生物新課程教學論[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]教育部.全日制義務教育生物課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

責任編輯 徐國堅