借助实验促进学生对初中部分生物重要概念的理解

杨青青

1 重要概念的提出

2011年新颁布的《义务教育生物课程标准》首次提出“重要概念”，首次提出让学生通过掌握重要概念来把握生物学科本质和核心内容。初中生物学课程总共有10个主题，每个主题下设重要概念，每个重要概念下又设有支撑重要概念的核心内容。初中生物学重要概念共50个。研究新课标发现，有些重要概念容易理解，如科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径;有些重要概念比较抽象、微观，如：动物细胞、植物细胞都具有细胞膜、细胞质、细胞核和线粒体等结构，以进行生命活动;生产者通过光合作用把太阳能（光能）转化为化学能，然后通过食物链（网）传给消费者、分解者，在这个过程中进行着物质循环和能量流动。这些抽象的重要概念仅仅依靠传统的教师讲授或者展示模式图片的方式很难让学生对其深刻理解。

2 实验对促进学生对重要概念理解的重要价值

生物学科同其他自然科学一样都是以实验为基础的科学，在课堂教学中教师应该重视实验教学。新课改的重要理念就是培养学生的科学素养和终生学习的能力，实验教学恰恰是一个培养学生动手、动眼、动脑的科学研究过程。随着义务教育生物新课标的颁布，更加强调了生物实验教学的重要价值和教育教学功能。学习生物学科中这些抽象、不容易理解的重要概念时，教师需要借助实验的手段显性化和具体化。比如对细胞膜的选择透过性这个重要概念，教师可以借助植物细胞质壁分离与复原实验加以展示;另一方面，在生物课堂教学实施的某个环节，需要借助实验的手段将某个知识点让学生理解，以便进行后期的教学过程。

教师借助实验促进初中学生对重要概念的理解可以从两个方面体现：有的重要概念包含的知识内容深奥，除了实验教学没有更好的教学手段，因此可以借助实验过程的展开，层层剖析重要概念的内容，将概念逐一分解、细化，符合学生的认知发展规律;还有一些重要概念，不是在整个教学过程中都需要借助实验的手段，而是在教学实施的某个环节中，利用实验促进学生对其理解，具有画龙点睛的作用。当然，这两种情况的实验手段和方法并不局限于一种实验类型，可以是演示实验，可以是验证实验，也可以是探究实验或者其中的某几种，需要根据教师的课堂教学目的进行灵活选择。

3 借助实验促进学生理解重要概念的教学案例分析

案例1：骨的结构与成分。

教材分析：“骨的结构和成分”是北京版初中生物教材第二册第八章“生物的运动”第二节“运动的形成”中第二课时内容。在第一节学习“动物运动方式”的基础上，第二节进一步探讨动物运动的形成，为后面学习动物的行为打下基础。“骨的结构和成分”这节课中，教师首先让学生通过观察长骨的内部结构，分析其作用，使他们建立“长骨是一个中空的坚实的生活器官”的概念;再通过探究鱼骨的成分，增强学生对骨的成分和特性的感性认识，推理得出骨的成分和特性的关系。并且教师阐述人的一生中骨的成分的动态变化，从而使学生增强体育锻炼的思想意识，为后面学习运动的实现打下基础。

教师对学生认知的分析：

（1） 知识方面：

学生已有知识：学生已经知道人体的运动离不开骨，并且对骨的坚硬性有一定认识。

待解决的问题：骨的内部结构;骨是否是生活器官;骨的成分和特性。

（2） 能力方面：

学生已有能力：按实验步骤进行实验操作，学会了用一定的方法进行观察。

仍需训练的能力：依据一定的实验材料用具进行实验设计的能力;运用表格进行分析、类比归纳的能力;小组合作交流，探索知识和解决问题的能力。

教学实施过程：

小游戏引课：教师说出肱骨、股骨、尺骨等骨的名称。学生两人为一组站在前面，一位学生根据教师所说的骨名称快速在另一位学生身上指出来。其他学生观察、判断。

教师提问：从形态方面看，刚才我们指出的骨都是什么骨？长骨在人体主要起什么作用？结构和功能是适应的，什么样的结构使长骨具有这样的功能呢？这节课我们就来学习骨的内部结构。

教师请学生观察已经锯开一段的长骨，并提出：观察方法是一看二摸;观察顺序是从外到内，从上到下。

教师和学生一起总结骨的结构和功能，展示图片，并提出以下问题：

（1） 姚明的长骨中是黄骨髓，为什么还能捐献骨髓造血干细胞？如果配型相合，从那里取骨髓？

（2） 你为什么能够不断长高？

（3） 骨折后使骨愈合的结构是什么？

（4） 为什么老人比小孩更容易发生骨折呢？

教师过渡：老人比小孩更容易发生骨折是因为他们骨的特性不同，接下来我们学习骨的特性。请学生以小组为单位观察鱼肋骨，感受骨的坚硬和弹性，并提出问题：为什么骨既坚硬又有一定的弹性，这和什么有关呢？你知道骨中都有什么物质吗？

教师展示骨粉的营养成分表。学生从表格里获取信息，得出骨的组成物质可以分为两大类：有机物和无机物。

教师引导学生提出假设：骨的成分决定了骨的特性。并要求学生思考：骨中有有机物和无机物两种物质，是两种成分一起决定了骨的特性呢还是其中一种成分决定了骨的特性？应该如何进行研究？

学生提出可以把两种物质分开，单独地、直接地研究其中一种物质的作用。

教师提出问题：显然鱼肋骨的有机物和无机物我们无法直接分开，怎么办呢？

学生提出：可以去除一种物质，单独研究剩下的另一种物质的作用。

教师请学生根据实验材料用具，设计实验以探究骨的成分和特性之间的关系。然后演示碳酸钙粉末遇盐酸后溶解的实验现象，展示小麦种子燃烧的实验图片。并引导学生分析实验中的变量以及第三根鱼肋骨的作用，提出问题：你知道在实验中都要注意哪些安全问题吗？

根据学生回答，教师出示：endprint

（1） 正确使用酒精灯和火柴。

（2） 盐酸对皮肤、眼等有伤害，请不要直接接触。

（3） 小心使用玻璃器具。

教师请学生根据设计思路进行实验，观察实验结果，同时出示用羊肋骨做的实验结果：用煅烧过后的羊肋骨一敲即碎，用醋酸浸泡5 d左右的羊肋骨可以打个结。

教师出示学生课堂上标准的坐姿图片，提出问题：为什么老师上课要求正确的坐姿？并出示公共汽车上年轻人未给老人让座的图片，请学生对该图片加以评述，说明其科学道理。

案例分析：“骨的结构与成分”这节课从表面上看是要求学生掌握骨的结构与特有的成分，实则作为传递生物学非常重要的观念——结构决定性质，性质决定功能的课程载体。本节课的教学质量直接影响学生对动物行为相关知识内容的掌握。“骨”其实存在学生的日常生活中，但学生没有过多关注，教师首先通过大家摸骨和说骨的小活动，提高学生的学习积极性。随后通过燃烧实验和盐酸消化实验两个实验，让学生了解骨的成分，因为成分是看不见的，但教师可以借助实验让学生对骨的成分有感性认识。在学习了相关的化学知识基础上，学生可以总结出燃烧实验中消耗的有机物，最终留下粉末;盐酸消化实验让学生体会钙是骨的主要成分。教师通过这两个简单实验，让学生对骨的成分有了清晰认识，随后列举了老人和小孩的故事，让学生的骨的知识有所升华——不同年龄段的人的骨的成分不同，进而对学生进行道德层面的教育，与生活实际联系，将知识运用到生活中。

案例2：种子萌发的环境条件。

教学实施过程：上课之前，教师事先发给学生不同的种子，鼓励学生大胆尝试，学生用菜豆、玉米、绿豆和自己搜集的种子自己动手实践。在实验过程中，学生已经认识到了种子萌发需要水、温度、空气等条件。但是有些学生仍然有一些疑惑。“老师，我发现了一个问题，”班中的小文说，“我利用绿豆种子做实验，把绿豆分成等量的两组，一组放在有空气的瓶子里，另一组放在全是水的瓶子里。按道理讲，后者没有空气，不应该萌发，可是为什么两组都萌发了呢？种子萌发是不是不需要空气啊？”“提出一个问题比解决一个问题更重要。探究的目的就是要训练学生发现和提出问题吗？”

教师感到很高兴，提出这位学生的疑惑，请其他学生帮忙想办法，并提醒学生在想办法的过程中要注意体现出如何控制变量，如何设计对照实验。”学生们都陷入了沉思，5 min后，班中的小光说道：“我们可以找两个塑料袋，将其中的一个塑料袋的所有空气都挤出去，这样就达到密封的效果了，向一个塑料袋中吹入空气，作为对照，然后将等量的绿豆种子分别放入两个塑料袋中，提供适宜温度、水分，看看哪个塑料袋中的种子萌发。这样就可以验证种子萌发需不需要空气了。”

教师听后满意地点了点头说道：“小光提出的办法不错，能够完全将空气这一单一变量因素控制好，那么大家还有没有别的方法能够验证种子的萌发是否需要空气呢？”学生们又陷入了沉思，这时班中的小华提出了用罐头瓶的方法，“我们可以用罐头瓶做实验，”这时他故作神秘的顿了一下。学生们都开始好奇起来。小华接着说道：“我们可以选择两个相同大小的罐头瓶，将其中一个罐头瓶中放入燃烧的蜡烛，蜡烛燃烧需要消耗氧气，这样就能把罐头瓶中的氧气完全消耗，达到一个无氧的环境了。”听了小华的发言，教师发现了学生的想象力是相当丰富的，今后的教学中要多提供训练学生思维的空间。

有的学生还提出不同绿豆做实验，或用较大的菜豆种子来做实验。经过学生们的一番思考，小文也找到了实验失败的原因：由于绿豆种子小，因此只需要少量的氧气就能萌发;如果提供多些材料，或是严格控制单一变量，种子就可以萌发。最后全班学生达成共识：种子的萌发需要充足的空气。

除此之外，教师还开展了系列的探究活动，将萌发的种子移栽到花盆里，让学生每天观察并记录幼苗的生长发育情况：幼苗从子叶脱落，到开始长出幼叶;从植株长高，到开花，最后结出了“豆角”。植物在学生细心呵护下茁壮成长，学生不但观察到种子萌发、生长、开花、结果、死亡等不同阶段，同时体会了关爱生命的情感，为最终深入理解绿色开花植物的生命周期的核心概念奠定了基础。

案例分析：绿色开花植物的生命周期包括种子萌发、生长、开花、结果、死亡等阶段。这是课程标准中第四个主题生物圈中的绿色植物主题中的重要概念。教师怎样才能使学生深入理解这一概念？带领学生进行探究实验是最好的选择。新课程标准的最大变化在于关注重要概念的学习，教师在概念教学时切忌让学生死记硬背，而是用描述概念内涵的方式来传递概念，这样可以更好的围绕生物学重要概念来组织并开展教学活动，利用实验教学可以更加有效地提高教学效益，有助于学生对于知识的深入理解和迁移应用。在本节课中，教师通过让学生不断思考、不断提问、不断解决问题，流畅实施教学过程的时候，利用实验方法让学生发现问题、提出问题，而不是灌输给学生，在实验的同时，培养了学生怀疑、创新的精神，这也是新课标提倡的科学素养的重要组成部分。

4 结语

实验教学很重要，不仅仅是由于实验本身的教育价值，或者实验过程中传递给学生的科学态度和科学思维方式方法，而且教师借助实验课程的教育教学可以促进学生对生物学核心概念更直观更深刻的理解。即实验是促进学生对重要概念深刻理解的重要教学方式和手段，同时借助实验教学的直观性和外显性，教师还可以培养学生学习能力。教师从实验课程的角度培养学生的生物学科素养，使他们能将生物知识学以致用，同时能将该方法迁移应用到今后的学习中。教师要是都能很好地利用实验教学这一法宝，可以让生物新课标中的重要概念在提高学生知识结构的逻辑性方面更加地绽放光彩。endprint