滲透健康教育的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和教學(xué)

摘 要：本文通過比色法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過情境變換和問題變化，將模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)并利用可樂滴定法，引導(dǎo)學(xué)生辨析偽科學(xué)內(nèi)容，理解內(nèi)環(huán)境的緩沖能力具有一定限度。本文在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透健康教育的內(nèi)容，能充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性、互動(dòng)性、體驗(yàn)性和生成性，使健康教育的培養(yǎng)落到實(shí)處，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和生命觀念。

關(guān)鍵詞：健康教育；探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)；內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)

文章編號：1003-7586（2024）09-0062-04 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

2016年10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》指出，以中小學(xué)為重點(diǎn)，建立學(xué)校健康教育推進(jìn)機(jī)制；構(gòu)建相關(guān)學(xué)科教學(xué)與教育活動(dòng)相結(jié)合、課堂教育與課外實(shí)踐相結(jié)合、經(jīng)常性宣傳教育與集中式宣傳教育相結(jié)合的健康教育模式。2021年，教育部印發(fā)的《生命安全與健康教育進(jìn)中小學(xué)課程教材指南》（以下簡稱《指南》）指出，應(yīng)選取生命安全與健康教育相關(guān)內(nèi)容作為學(xué)科教學(xué)素材，有機(jī)整合融入學(xué)科教學(xué)，注重趣味性、互動(dòng)性、體驗(yàn)性、生成性，提升教育實(shí)效性。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）在教學(xué)建議處提出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要支撐。 ［1］因此，教師可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透健康教育相關(guān)內(nèi)容，并充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性、互動(dòng)性、體驗(yàn)性和生成性，使健康教育落到實(shí)處，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和生命觀念。

“模擬生物體維持pH的穩(wěn)定”實(shí)驗(yàn)是人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》（以下簡稱“教材”）中的重要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對應(yīng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中大概念“生命個(gè)體的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)，各結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同完成復(fù)雜的生命活動(dòng)，并通過一定的調(diào)節(jié)機(jī)制維持穩(wěn)態(tài)”。

然而，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中通常會出現(xiàn)以下問題：①利用pH試紙進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠直觀、準(zhǔn)確，且耗時(shí)較長；②實(shí)驗(yàn)通過加酸或者加堿后進(jìn)行測定，實(shí)驗(yàn)過程缺乏趣味性；③與生活情境聯(lián)系度較低，學(xué)生較難理解實(shí)驗(yàn)的目的。綜上所述，教材原實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的教學(xué)效果，難以充分培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

因此，在滲透健康教育的理念下，教師合理設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施路徑，能夠?qū)崿F(xiàn)本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的高效開展，同時(shí)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，并幫助其建立健康生活的意識。

1 基于健康教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施路徑

教師通過設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施路徑，能夠在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提升學(xué)生的健康素養(yǎng)。首先，教師應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的健康素養(yǎng)目標(biāo)，使健康教育的教學(xué)設(shè)計(jì)更具有針對性。其次，教師需要深入挖掘教材相關(guān)的知識，尋找健康知識與學(xué)生生活實(shí)際聯(lián)系的切入點(diǎn)，進(jìn)而創(chuàng)設(shè)解決真實(shí)問題的情境，展開實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可將真實(shí)問題轉(zhuǎn)化為可在課堂探究的模擬實(shí)驗(yàn)情境，再回歸到真實(shí)問題情境，為學(xué)生創(chuàng)造“沉浸式”體驗(yàn)，最終內(nèi)化知識的核心概念。 ［2］在此基礎(chǔ)上，教師依據(jù)健康素養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)與之相匹配的課后任務(wù)，如情境體驗(yàn)、虛擬仿真、演練操作等。最后，教師通過評價(jià)量表，綜合評價(jià)學(xué)生健康素養(yǎng)的達(dá)成情況，發(fā)揮評價(jià)診斷對學(xué)科育人的促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施路徑如圖1所示。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過實(shí)驗(yàn)操作，了解生物體內(nèi)環(huán)境具有一定的緩沖能力，在理解生物體維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定機(jī)制的基礎(chǔ)上，深化結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

（2）通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解模擬實(shí)驗(yàn)與人體調(diào)節(jié)機(jī)制的不同，并試著從生命系統(tǒng)整體性的角度解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)批判性思維、創(chuàng)造性思維和建模思維。

（3）基于不同的實(shí)驗(yàn)原理，分析并確定因變量的測定指標(biāo)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和深入挖掘，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程，提高動(dòng)手操作能力、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shù)據(jù)分析能力。

（4）通過對生物體維持穩(wěn)態(tài)機(jī)制的學(xué)習(xí)，理解食物不是影響內(nèi)環(huán)境pH的決定因素，進(jìn)而駁斥生活中遇到的偽科學(xué)，樹立正確的健康意識，為健康生活提出建議。

3 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：組織勻漿、雞蛋清稀釋液、自來水、磷酸緩沖溶液、可樂、肝臟勻漿稀釋液、牛血清。

實(shí)驗(yàn)試劑：0.1mol／L的鹽酸溶液、0.1mol／L的氫氧化鈉溶液、萬能指示劑。

實(shí)驗(yàn)儀器：便攜式pH計(jì)。

4 教學(xué)過程

基于健康教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程整體設(shè)計(jì)如圖2所示。

4.1 真實(shí)情境，引發(fā)健康關(guān)注

教師創(chuàng)設(shè)問題情境：“酸堿體質(zhì)理論”認(rèn)為酸性體質(zhì)是“萬病之源”，人體若要健康，應(yīng)多攝入堿性食物以中和體內(nèi)的酸性。一些商家在售賣飲用水時(shí)，宣稱“堿性水”為健康水，請基于此理論進(jìn)行討論與思考。

學(xué)生已知血漿的pH為7.35～7.45，并結(jié)合概念“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件”進(jìn)行思考討論。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下提出待解決的科學(xué)問題：生物體如何維持體內(nèi)pH的穩(wěn)定？教師介紹“模擬”的探究方式，通過“模擬”可將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)難題轉(zhuǎn)換為在課堂上即可探究的實(shí)驗(yàn)情境。

設(shè)計(jì)意圖：教師創(chuàng)設(shè)與實(shí)際生活相關(guān)的問題引起學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生以探究者的身份體驗(yàn)解決問題的具體過程。學(xué)生能否利用已有的健康知識對生活中的偽科學(xué)提出疑問，是培養(yǎng)其健康素養(yǎng)和生命觀念的教學(xué)落腳點(diǎn)。

4.2 探究實(shí)踐，體驗(yàn)健康意義

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)提出的問題進(jìn)行假設(shè)：生物體內(nèi)環(huán)境具有一定的緩沖能力，可以降低外界酸或堿帶來的影響，并將教材實(shí)驗(yàn)拓展為探究性實(shí)驗(yàn)。教師接著通過問題串引導(dǎo)學(xué)生梳理實(shí)驗(yàn)思路：實(shí)驗(yàn)對象是生物體嗎？對照實(shí)驗(yàn)需要幾組，如何設(shè)計(jì)？學(xué)生經(jīng)思考分析后認(rèn)識到：本實(shí)驗(yàn)是模擬實(shí)驗(yàn)，因此需選擇生物材料（如組織勻漿）作為實(shí)驗(yàn)對象，同時(shí)需要設(shè)計(jì)陰性對照組（自來水）和陽性對照組（緩沖溶液）。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師介紹萬能指示劑，繼而提出問題串：在滴加酸堿的過程中能觀察什么現(xiàn)象？生物材料緩沖能力的大小如何體現(xiàn)？學(xué)生通過思考分析，將剛剛習(xí)得的自變量和因變量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論應(yīng)用到“顏色反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，在解決問題的過程中明確實(shí)驗(yàn)操作的流程，提高自身的科學(xué)思維。接著學(xué)生進(jìn)行分組討論，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，教師提供指導(dǎo)并完善實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案。

設(shè)計(jì)意圖：教師以層層遞進(jìn)的問題串，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完善其中各個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過親自實(shí)踐完成實(shí)驗(yàn)，提高科學(xué)探究能力。教師引入萬能指示劑，使枯燥的實(shí)驗(yàn)操作變得生動(dòng)有趣，同時(shí)為比色法的拓展教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

4.3 分析推理，闡明健康知識

教師和學(xué)生共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格，并記錄課堂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。首先，師生測試生物材料的初始pH，并將其填寫至表1對應(yīng)的位置，每一個(gè)箭頭跨度代表pH變化的范圍，上方括號內(nèi)的數(shù)值代表發(fā)生對應(yīng)pH變化所需的酸或堿的量。

基于“顏色反應(yīng)”的結(jié)果，教師和學(xué)生共同分析數(shù)據(jù)，并提出以下問題：生物材料是否具有抵抗酸堿的緩沖作用？不同生物材料對酸或堿的緩沖能力一樣嗎？可能是什么原因?qū)е碌模繉W(xué)生通過思考，剖析人體內(nèi)環(huán)境具有緩沖能力的原因及其影響因素，推測原因可能是緩沖物質(zhì)的種類或含量不同。

表1 對不同材料加入酸或者堿pH變化所需要的滴數(shù)

接著教師提供資料：血漿的pH、PaCO2含量及HCO －3含量的正常范圍分別是7.35～7.45、35～45mmHg和22～27mmol／L。學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，理解生物體的緩沖能力具有一定限度，當(dāng)超過限度時(shí)，內(nèi)環(huán)境可能會出現(xiàn)相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)失調(diào)癥狀，進(jìn)而認(rèn)同內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，在“回答問題—產(chǎn)生新問題—回答問題”的循環(huán)中不斷解決問題，不斷加深對生物體維持內(nèi)環(huán)境pH穩(wěn)定機(jī)制的理解，進(jìn)而發(fā)展自身的生命觀念。

4.4 情境遷移，促進(jìn)健康態(tài)度

教師通過“顏色反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)情境，深化學(xué)生的健康意識，但學(xué)生能否將習(xí)得的知識和技能應(yīng)用于解決問題的實(shí)踐中，則需要教師進(jìn)一步設(shè)計(jì)與生活關(guān)聯(lián)的活動(dòng)情境。教師根據(jù)學(xué)生喜歡喝可樂的習(xí)慣，設(shè)計(jì)活動(dòng)情境：可樂對生物體內(nèi)環(huán)境的pH有什么影響？

教師展示視頻并介紹便攜式pH計(jì)的使用規(guī)范及注意事項(xiàng)，分析實(shí)驗(yàn)自變量和因變量。教師接著引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)，將可樂滴加到豬肝臟研磨液和小牛血清中，在表格中記錄滴加可樂的滴數(shù)與兩組材料的pH變化（見表4）。結(jié)果顯示，肝臟研磨液和血清對可樂均有一定的緩沖能力。教師追問：大量飲用可樂是否健康？學(xué)生思考得出結(jié)論，大量飲用可樂不利于健康，除了考慮其對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的影響外，還需綜合考慮其他方面，如升糖、鈣質(zhì)流失等健康問題。

設(shè)計(jì)意圖：教師將課堂教學(xué)的情境轉(zhuǎn)換至真實(shí)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生利用已有的健康知識和技能，解決真實(shí)情境的健康問題，促進(jìn)其健康生活態(tài)度的培養(yǎng)。

4.5 批判思維，增強(qiáng)健康責(zé)任

教師進(jìn)一步提出問題：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生物組織的緩沖能力不如緩沖溶液，那么生物內(nèi)環(huán)境的緩沖能力是否不如緩沖溶液？教師用實(shí)證結(jié)果引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生思考內(nèi)環(huán)境維持酸堿平衡的機(jī)制是多種緩沖機(jī)制的共同作用。學(xué)生根據(jù)歸納總結(jié)，建立模型，深化了穩(wěn)態(tài)與平衡觀，深化器官、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的基本理念（見圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：教師在課堂開始時(shí)引導(dǎo)學(xué)生理解模擬實(shí)驗(yàn)的必要性，在課堂結(jié)束時(shí)理解模擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)情況的不同，帶領(lǐng)學(xué)生從生命系統(tǒng)的整體性角度理解生命系統(tǒng)的復(fù)雜性，促進(jìn)學(xué)生遷移和利用知識，發(fā)展生命觀念，成為健康中國的促進(jìn)者和實(shí)踐者。

5 教學(xué)反思

基于健康教育理念，合理設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施路徑，是進(jìn)行健康教育的有效途徑。高中階段的健康教育主要強(qiáng)調(diào)培育學(xué)生的生命觀念和社會責(zé)任，以及發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問題的能力。筆者對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，使之操作更加簡單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果便于記錄分析，有利于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］李慧，李欣桐，宋潔蓮.“雙新”背景下生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“情境-問題”模式的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.生物學(xué)教學(xué)，2022，47（6）：56-58.