初中生物学探究性实验教学新模式的建构

王本华

(1安徽师范大学生命科学学院 芜湖 241000； 2安徽省怀宁县石牌初级中学 246100)

教学模式是在现代教育理论指导下，为达到一定的教学目标，参与教学活动的各要素相互作用，形成的比较稳定的范式教学结构[1]；它是一套能显著提高教学效果的操作程序，现已成为一线教师研究的热点问题。探究性实验是初中生物学实验教学中的重要组成部分。因此，建构初中生物学探究性实验教学模式，不仅有助于开展实验教学，而且还有助于培养学生的科学探究能力、实践能力及创造精神。本文对初中生物学探究性实验教学传统模式的弊端进行了分析，建构了新的教学模式，并对这种教学模式在教学实践中的应用效果进行了探索与思考。

1 当前初中生物学探究性实验教学模式存在的主要问题

当前初中生物学探究性实验一般教学模式是：提出问题—做出假设—制定计划—实施计划—得出结论—表达与交流。该模式运用于探究性实验教学时，由于没有对实验各环节做出具体要求，因此教师在实施教学过程中容易出现偏差，没有分清实验环节的实施主体是学生还是教师，这就使得实验中学生有探无究，只是按照教师设计好的实验框架进行实验，学生仅限于动手，没能真正参与到实验探究中。这种探究只是一种“浅表的、外显的探究”，实际上还是一种“验证性探究学习”，也常被称为“过度结构化的探究”[2]，难以充分激发学生主动学习的积极性，很大程度上阻碍了学生创新精神和创造能力的培养。显然，这种教学模式部分偏离了新课标的教育理念。

2 初中生物学探究性实验教学新模式的建构

探究性实验是学生在不知实验结果的前提下带着疑问，在教师指导下自己动手设计探究方案并进行实验，在实验过程中按一定的探究方法和步骤去思考、发现，从而主动获得新的生物学知识及习得一定的科学思维方法的过程[3]。笔者根据探究性实验的特点，结合自己的教学实践，构建了初中生物学探究性实验教学新模式，具体教学程序如图1。

图1 探究性实验教学模式的教学程序

该教学模式的建构是以建构主义理论为指导思想，细化了实验实施的环节，对教师和学生在各个环节中的行为提出了具体的要求。

这种实验教学模式的特点主要有：①发展学生科学探究能力是核心。其主要目标是让学生体验科学探究的一般过程，使学生初步学会发现问题并提出问题、设置对照实验以及控制变量等重要科学方法、锻炼学生科学处理数据的能力以及团结协作的精神等；②强调自主探究的环节。学生在探究时以问题为起点，突出具体过程，强调科学探究既是对探究问题的学习，也是对科学探究方法的学习；③特别突出教师为主导、学生为主体和教学相长的教学思想。实验的每个环节尽管都有教师的指导，但更重视充分发挥学生自主性和能动性，在自主制定实验计划的基础上，学生在教师的指导下完成具体任务，实验中出现的问题通过师生相互探讨和借助网络及其他资源的手段予以解决，从而让学生积极主动地建构生物学知识，潜意识中培养他们的科学思维方法。

3 初中生物学探究性实验教学新模式在教学中的应用示例

以“非生物因素对某种动物的影响”为具体教学实例，在笔者建构的教学模式下组织开展了教学工作。具体教学过程如下：

3.1 教师创设问题情境，学生提出问题 结合先前“调查身边环境中的生物”，教师介绍本地常见的几种动物(鼠妇、蚯蚓、泥鳅等)，然后布置任务，让学生分组课下采集自然环境中的实验动物，饲养、观察小动物，在学生形成感性认识的基础上确定本小组探究的课题。在教师指导下，小组合作尝试提出要探究的问题。

在采集、饲养实验动物时，教师要求学生思考以下问题：①什么地方采集到实验动物？②小动物生活环境怎样？③饲养时，观察到了什么现象？④你能提出什么问题？各小组提出以下问题：光等非生物因素对鼠妇的分布有影响吗？湿度等非生物因素影响蚯蚓的分布吗？温度等影响泥鳅的呼吸吗？

3.2 教师指导学生作出假设、设计实验方案 具体包括以下两个步骤：

(1)学生分小组讨论，做出假设，制定实验计划。针对以上提出的问题，在教师引导下，将问题具体化，全班最终确定了3个要探究的问题：①光对鼠妇的分布有影响吗？②水分影响蚯蚓的分布吗？③温度会影响小泥鳅的呼吸吗？全班同学分8个小组，每组4～6人，各小组选定探究的问题，小组成员结合已有知识和经验相互讨论，作出假设并制定实验计划。假设是学生对提出的问题所做的各种尝试性解释，实验计划包括实验材料的准备、实验用具的准备、实验程序的确定，注意事项等[4]。

(2)教师指导下，自主改进，完善计划。小组成员相互交流、各抒己见，教师适时指导，引导学生查阅相关资料，使问题一一解决，并明确认识到：①实验设计要遵循“对比对照”和“单一变量”原则。如：研究光对鼠妇分布影响时，光是实验的唯一变量，同时设置实验组和对照组，实验组就是对实验变量进行处理的一组，对实验变量不进行处理的为对照组；本实验中，有光的一组为实验组，没有光的一组为对照组。②如何排除偶然因素及其他因素对实验结果的影响。如：研究光对鼠妇分布影响时，实验动物不能只用1只，要用10只或更多，要做重复实验，统计几个小组的平均值。实验过程中要保持安静，避免声音对结果产生影响。③科学处理实验数据的方法。教师指导学生设计表格，统计数据。④教材上建议用的实验装置或用具可以根据实际情况予以替代。实验准备阶段小组讨论后认为：教材上写的利用铁盒和湿土作为实验用具存在一定的不足，因为铁盒高度、大小以及湿土的厚薄等不好控制，且在实验组间也不好对比。为避免这些因素对实验结果可能产生的干扰，学生提出用18 cm的培养皿替代铁盘(或纸盒)，培养皿的边缘用黑色电工绝缘胶带粘一圈，在皿盖上方沿直径粘一半稍厚的黑纸；用湿润的定性滤纸替代容器内的湿土。⑤教材上提出的操作程序也可根据实际情况予以改进。学生在讨论后提出，在培养皿正上方用LED手电筒照射，增加黑暗与明亮的对比度，以提高实验效果(鼠妇避光的现象更明显、其行为更快发生)。

3.3 教师点拨、引导探究、学生小组合作，自主探究 小组各成员明确分工合作，按设计的计划自主探究；教师巡视引导，适时点拨，及时评价鼓励，同时指导学生客观地记录实验现象及数据，培养学生实事求是的科学态度。

3.4 教师引导归纳，学生分析结果，得出结论 生物学包含的自然规律需要对实验所获数据进行科学的比较分析而得出。然而，七年级学生对记录数据、设计表格还没能形成习惯。本实验能很好地锻炼学生处理数据的能力。在实验开展后，学生认为教材中提供的参考表格过于简单，仅能记录数据。实验开展前，教师提出学生可以对原有表格进行改进，引导学生自主设计表格，添加了“平均值”一项(表1、表2和表3)，并计算各小组的总计平均值或百分比，这样较好地培养了学生科学处理和分析数据的能力。

学生集体分析数据，经充分讨论后得出结论：①光影响鼠妇的分布，鼠妇适宜生活在阴暗的地方；②水影响蚯蚓的分布，蚯蚓适宜生活在潮湿的场所；③温度能影响泥鳅的呼吸，在一定范围内，温度越高泥鳅呼吸频率越高。

表1 不同测试时间下不同环境中鼠妇分布情况(个体数量)统计表

表2 不同环境下蚯蚓分布情况(个体数量)统计表

表3 不同温度下每30 s泥鳅呼吸次数统计表

3.5 教师引导总结、实验拓展、学生思考升华、延伸实验 以实验结论为依据，教师引导学生总结环境中光、水、温度等非生物因素对生物生活产生的影响。在课堂上每个小组的学生只做了单一因素对某种动物生活影响的实验，教师引导学生以小组为单位，利用课余时间自主设计实验方案，探究其他非生物因素对该动物生活的影响，如：湿度影响鼠妇的分布，光对蚯蚓生活的影响等，帮助学生更好地理解生物的生存依赖一定的环境。

3.6 重视过程评价的激励作用，引导学生自评、互评，相互交流 教师对各小组的实验过程和实验结果作出全面评价，肯定他们在探究过程中表现出的科学素养，增强学生对“探究”的信心，同时引导学生自评、小组成员互评，各小组相互交流，鼓励学生总结、感悟实验设计方法及设计思想，以更好地促进学生建构生物学知识、激发探究热情、提升实验操作技能和培养科学的思维方式和创新意识。

4 教学实践后的思考

笔者通过将该模式运用于实验教学中也发现了一些问题。由于新模式增设和改进了部分实验环节，导致课堂实验教学耗时有所增加，使原本不多的初中生物教学课时略显紧张。另外，由于班级学生人数较多，教师难以高效引导和指导小组活动，在一定程度上影响了部分小组的总体教学效果。因此，笔者认为：可以根据具体的教学条件、内容及要求，因地制宜，适当地对教学模式进行改造嫁接、切换组合和发展创新，以适应教学需要，提高实验教学效果和效率。

(基金项目：安徽省教育厅教学研究重点项目“高考改革背景下理科师范类专业本科生教学用具自制能力培养研究”， No.2016jyxm0381)