建立生命观念的生物学实验教学关键问题的研究

杨琴

摘 要：生物学是一门实验性极强的学科，而实验教学也是义务教育阶段生物学教学的重要组成部分。就目前义务教育阶段生物学实验教学中存在的问题进行分析，通过具体开展生物学实验教学实践，从建立生命观念的实验教学关键问题出发，提出关键在于梳理生命观念对应的重要概念、以实验探究为基点建立生命观念的目标追求、注重重要概念的整合、观念的交融的教学建议，以期为生物学实验教学提供具有可行性的参考。

关键词：生命观念;生物学实验教学;关键问题

作为自然科学的一门基础学科，生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门科学，也是以观察和实践为基本研究方法的实验科学，其具有独特的知识体系、思维方式、研究方法。也就是说生物学既是一个结论丰富的知识体系，也囊括和体现了人类认识自然现象和规律的一些特有的思维方式和探究过程。而生物学研究的主要任务是揭示生命的奥秘，“生命”是生物学课程的逻辑起点。义务教育阶段的生物学课程其精要是展示生物科学的基本内容，反映自然科学的本质。要让学生获得基础的生物学知识，领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法，可以通过生物学实验教学帮助学生主动参与学习过程，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律的过程中习得生物学知识，养成理性思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。所以，义务教育阶段生物学实验教学显得至关重要。

一、义务教育阶段生物实验教学关键问题

（一）常态课教学中演示实验的缺乏，课时数明显不足

义务教育阶段的生物学常态课教学中，教材呈现的可用于演示的实验较少并且实验描述简单粗略，增加了教师在日常课堂教学演示的困难。例如：在苏科版七年级下册关于单细胞生物体酵母菌的观察实验的引入部分，教材仅仅提供了粗略的方法，即用一个水瓶加入干酵母，瓶口套上小气球，放在温暖的环境下，观察实验现象。笔者在课堂实施过程中，按照教材提供的方法进行演示，实验过程简单，但耗时较长，实验成功率较低;还有由于课时的缺乏（义务教育阶段生物学课时每周2节）、实验准备的繁琐（大多数学校没有专门的实验员，通常由生物学教师兼任）、实验材料的缺失（生物学实验材料大多要求活体，实验研究对象的特殊性及申购实验材料程序的繁琐性都决定了演示实验开设的困难）、教师自身实验水平有限（基于课时的限制，生物学实验研究对象的特殊性——活体，广大生物学教师不敢或很少开展生物学实验，长期实验教学实践的缺乏导致许多教师自身实验教学水平较低，许多青年教师往往运用多媒体视频代替演示实验，教师的实验水平越来越低）。由此，日常教学中很少进行实验演示。虽然义务教育阶段生物学教学实验的标准和内容在不断增加，但实际生物学教学课时依然未变，一些教师为了不削弱理论知识的讲解和保证教学任务按时完成，往往忽视实验操作。

（二）实验教学方法单一，探究性薄弱，缺少真实情境

就目前实验教学实际来看，通常以教师讲解或演示实验操作步骤，学生按部就班地进行操作为主。这样进行实验教学，在一定程度上可以减少学生出错的概率，但也有可能会使学生完全丧失学习探究的自主性，甚至长期以这种模式进行实验教学，学生学习生物学的兴趣会逐渐减少，科学思维和科学探究能力难以培养和提升。

（三）创新实验的缺乏，思维训练的缺失

义务教育阶段生物学实验教学创新实验缺乏、对学生思维的训练严重不足、实验设计环节的缺失等，都是目前日常实验课堂教学的问题，最终导致实验教学效果不佳，以教师传授实验方法为主，学生自主思考、实验设计、数据处理、综合分析的能力严重不足。

二、建立生命观念的实验教学关键问题的教学建议

为了解决目前实验教学所面临的困境，同时不影响常规生物学教学，笔者通过开展生物学实验，大胆尝试，反复实践。在课堂实验教学过程，不断发现问题、寻找解决问题的方法和途径、再次实践、创新实验教学方法等，深刻体会到：作为义务教育阶段的生物学教师，既要将生物学课上成真正的科学课，又要体现生物学学科本质——具有生命性，将生物学课上成真正的“生物学”课而不是“死物学”课，只有将学生的生活经验、问题解决、讨论决策、动手实验等教学活动贯穿于生物学实验课堂，帮助学生在主动学习的过程中，真正取得少而精的学习成果，达成知、情、意、行四个方面的生物学核心素养，其关键之一在于建立生命观念的实验教学。

赵占良老师在《中学生物教学》发表的《试论中学生物学的学科本质》一文中，把生物学学科特点概括为研究对象的特殊性、思想观念的人文性、概念和规律的概率性、思维方式的灵活性、研究方法的综合性、学科地位的领先型，实践应用的广泛性。生物学研究对象是活的，有生命的，这就决定了研究过程关乎生命的体验和感悟。在实际教学中，如何通过实验教学让学生建构生物学概念，建立生命观念，体现生物学学科本质？关键在于梳理建立生命观念对应的重要概念，以实验探究为基点建立生命观念的目标追求，注重实验过程中重要概念的整合、观念的交融。

（一）梳理建立生命观念对应的重要概念

义务教育阶段生物学教学中，能够体现生命观念的关键能力主要包括“结构与功能观”和“进化与适应观”两个方面。在实际的实验教学过程中，教师可以通过建构概念图、探究实验、体验活动等，帮助学生从不同层次和角度理解和掌握生命观念的内涵。这就需要梳理生命观念，即梳理出与两个关键能力所包含的生命观念对应的重要概念。如下表列举了生命观念所对应的课程标准中的部分重要概念、具体内容和活动建议。

（二）建立生命观念的目标追求——以实验探究为基点

在实际生物学教学过程中，教师应深切领悟生命观念，以实验探究为基点，建立重要概念，并适时地进行外显和总结。根据结构与功能观，可将生命观念中的关键能力划分为三个水平，即能初步描述生物體的基本结构与功能（水平一）;能运用结构与功能相适应的观念，分析和解释一定情境中的生命现象（水平二）;能基于结构与功能相适应的观念，评价相关言行的科学性，解决生活、生产和科学实践中的具体问题（水平三）。例如：关键能力水平一的培养，教师在教学前可通过调查、实物展示、提问等方式了解学生的前概念。在教学过程中，引导学生从生物体基本结构与功能的角度，利用图片、文字、视频等资料，组织学生开展相应的观察实验与探究活动都能，分析相关结构所具有的功能。在教学过程中还需关注学生的学习状况，与学生一起对所学的结构及其功能进行科学比较，及时帮助学生进行概念的抽象与概括，从而真正掌握事物的本质与规律。关键能力水平二的培养，教师在实验教学过程中，可引导学生通过比较和分析实验现象，并运用生物学知识对生命现象进行合理的解释。还可引导学生建构知识网络或概念图，帮助学生进行深度解析，梳理光合作用的原料、产物、场所和实质，分析结构与功能之间的关系。关键能力水平三的培养，教师可从物质与能量相统一的角度出发，引导学生分析问题、解决问题。如探究绿色植物光合作用的实验教学过程中，要从多角度分析原因，从多角度比较，整体把握、综合分析结构与功能之间的关系。教师还可组织学生进行讨论，如对光合作用与呼吸作用的原料、产物、条件、场所和实质等方面进行比较，形成较全面的知识网络。在探究生物圈中的水循环、生物圈中的碳—氧平衡时，可以引导学生结合绿色开花植物体叶的结构特点以及光合作用、呼吸作用等内容进行综合考虑，联系植物叶的结构与功能的关系，分析得出正确结论。

（三）注重实验过程中重要概念的整合、观念的交融

生命观念的形成，依赖于从众多概念之间找关联，做提炼。而关注建立生命观念的课堂，一定是注意概念整合、观念交融的课堂。在实验教学过程中，教师可结合建构和运用模型，将知识的学习与科学方法的运用结合起来。如学习尿液形成时，教师可为每组学生提供大小不等、颜色各异的小磁块和肾单位的磁板。学生在磁板的肾小球、肾小囊、肾小管和肾小管周围的毛细血管处摆放数量不等、大小不一、颜色各异的小磁块，模拟尿液形成的滤过作用和重吸收作用。通过模拟探究实验，发现内在联系，归纳形成重要概念，实现概念的整合和观念的交融。

参考文献：

[1]赵占良.试论中学生物学的学科本质[J].中学生物教学，2016（Z1）.

[2]张颖之，刘恩山.科学本质教育的课堂教学方法初探[J].课程·教材·教法，2007（10）.

注：本文系宁夏第五届基础教育教学课题研究成果，课题批准号：JXKT-SW-05-003。

编辑 李博宁