创新实验引领探究性课堂教学

朱虹

摘    要：在探究性课堂教学中，教师可以创新实验形式，激发学生主动参与学习的热情，培养学生的科学探究能力和思维能力，并在实验过程中，树立正确的生命观念。

关键词：创新实验;探究性课堂;思维导图;鱼类特征

《水中的动物》是苏科版初中生物教材七年级第十章第一节的内容，教材将探究鱼类适应水中生活的特征的实验探究过程作为重要内容详细介绍，而鱼类的形态结构以及功能等知识内容则作为参考内容安排在本章最后的“信息库”栏目中，可见教材更希望学生能通过实验探究自主建立鱼类特征的知识体系，这也体现了生物学核心素养对学生理性思维和科学探究的培养。七年级的学生对实验探究过程已经有所体验，但是探究能力和实验技能都存在不足，很难在课堂中独立完成对鱼类所有特征的探究。因此，教师如何合理设置教学环节，使学生在有限的课堂时间里既经历实验探究的一般过程，又能逐步理解并掌握鱼类适应水中生活的所有特征，是本节课的教学重点和难点。根据《义务教育生物学课程标准（2011年版）》[1]的要求，同时针对学生的学情，本节课设置了以下教学目标：①知识目标：阐明鱼类适应水中生活的主要特征。②能力目标：通过对鲫鱼的观察，培养学生的观察能力、发现问题和解决问题的能力;通过完成“鱼类适应水中生活的特征”探究活动，培养探究能力、分析能力;在小组活动中培养合作能力和交流能力。③情感态度与价值观目标：认同鱼类结构和功能相适应的观点;关注水生动物资源，养成保护生态、热爱自然的情感态度。基于目标展开教学。

一、教学过程

（一）基于情境   大胆猜想

教师引导学生以小组为单位观察游动的鲫鱼，并阅读书本，自主学习鲫鱼的结构，讨论为什么鱼类能够自由地生活在水中。学生基于观察和生活经验，以头脑风暴的形式尽可能多地提出鲫鱼适应水中生活的形态特征，如鱼鳍、鳔等。教师进一步引导：我们的猜想能否作为结论？如何来验证猜想是正确的？学生回忆实验探究的一般步骤：提出问题—做出假设—设计实验—得出结论—交流表达。

【设计思路】猜想和假设是科学探究的重要组成部分，也是必不可少的一个环节。因此教师需要将所需信息充分地呈现给学生，让其基于现实情境和已有知识拓展思维、大胆想象。同时在教师引导下回顾实验探究的一般步骤，激发学生用实验验证猜想的学习兴趣，也让学生理解实验才是建立“猜想”与“事实”之间的桥梁。

（二）巧设实验   引导探究

在探究鱼类适应水中生活的特征的过程中，先从鱼类的外部形态进行研究，包括体型、运动结构等;再探究鱼类的内部结构，包括用来呼吸的鳃、用来上浮下潜的鳔。

实验一   模拟鲫鱼体型，探究水中阻力

教师在课前带领兴趣小组拍摄鱼类体型的模拟实验：提出问题——鱼的体型为何大多呈现流线型？做出假设——鲫鱼的外形呈现流线型可以减少水的阻力;实验设计——用等量黏土制作流线型模型和非流线型模型，在水中以相同速度通过染料区域，如图1。教师提出问题：①为什么设置两组实验？②实验变量是什么？③两组实验的现象如何？为什么？学生通过分析该实验设计中的实验组和对照组，以及变量的设置，复习实验设计的原理，也通过描述和分析实验现象得出：流线型体型带出的染料较少，说明水流平缓，阻力较小，而正方形体型带出的染料较多，说明阻力较大，进而得出实验结论：鲫鱼的流线型体型可以减少水的阻力。

【设计思路】利用体型模型带动墨水的痕迹可以真实地呈现流线型体型可以减少水的阻力，化抽象为具体，让学生直观地认识到为什么大多数鱼类体型呈流线型。同时采用视频微课的形式既确保了实验操作的稳定，节约课堂时间，也作为参考和借鉴支持学生在微课学习的過程中进一步明确实验探究的原理和过程，保证后续自主探究的充分进行。

实验二   自主设计实验，探究鱼鳍作用

学生识别鲫鱼的尾鳍、腹鳍、胸鳍、臀鳍、背鳍，进而引导学生提出问题——鲫鱼不同的鳍在游泳过程中起什么作用？做出假设——不同鱼鳍在游泳过程中起维持鱼体前进、控制运动方向、保持鱼体稳定等作用。在实验设计之前，教师引导学生思考几个问题：①用一条鱼还是两条进行实验？②实验组能不能直接剪掉鱼鳍？有什么更好的方法？③不同的鱼鳍是分别进行研究还是一起进行研究？④将鱼处理后，立即进行观察吗？学生思考并回答后，教师提醒学生用湿纱布包住鲫鱼鳃盖部位进行操作，保持鲫鱼正常呼吸。将学生分为五个小组，用固定鱼鳍的方法分别对不同鱼鳍进行自主探究，并用平板录制实验视频。学生根据实验现象得出结论，见表1。

【设计思路】教师以问题串的形式，逐步引导学生将复杂的实验内容加以分解并细化，这些问题基于学生的认知和理解水平，一步步建构起学生的思维阶梯，在问题解决的过程中逐步完成实验的设计，并且将学生对实验的理解引向深入，确保学生在后面具体的实验操作、现象观察、结果分析的过程中充分发挥主体作用，培养学生的探究能力。同时，核心素养理念下生物学实验对学生生命观念的培养至关重要，因此，本节课改变了以往剪去鱼鳍的实验操作，而使用固定鱼鳍的方法进行替代，并在实验过程中关注鲫鱼的生命安全。

实验三   宏观微观结合，解析呼吸器官

教师指导学生带着问题观察鲫鱼的呼吸：①鲫鱼的口和鳃盖后缘是同时张或合的吗？②用滴管慢慢滴几滴墨水在鱼口的前方，观察墨汁流动的情况，这说明什么？教师继续引导：水流经鳃部发生了什么？进而引导学生通过观察鳃的显微结构，思考并回答：鳃为什么是鲜红色？鳃丝为什么既多又细？最后教师总结：鳃的结构可以增大与水的接触面积，当水流经过鳃丝时，水和鳃丝中的毛细血管发生了物质交换，血液获得氧气排除二氧化碳，因此鳃是鱼的呼吸器官。

【设计思路】结构与功能相适应是生物学的基本观点之一。学生通过观察鲫鱼的呼吸，可以认识到鳃是鱼的呼吸器官，而通过鳃部结构的显微观察，可以使学生进一步理解鳃特殊的生理结构，决定了其在水下呼吸的功能，学生在观察、分析、推理的过程中逐步树立结构和功能相适应的观念。

实验四   巧用生活素材，体验上浮下潜

教师讲解：鱼鳔可以调节鱼的身体密度，使其停留在不同的深度，增强活动范围。那么鱼鳔是如何控制鱼的上浮和下潜呢？如图2，教师提供气球、铁夹、针管、塑料管等材料，引导学生用气球模拟鳔，铁夹模拟鱼的身体，在课堂中体验鳔在鱼上浮和下潜过程中的作用，并自主总结出鳔的功能：当鳔（气球）中气体排出时，鱼体下潜，当鳔（气球）中充入气体时，鱼体上浮。

【设计思路】将生活中的一些材料带入生物实验教学中，不仅可以加深学生对知识的感性认识，还能激发学生动手实验的学习兴趣，学生在亲身体验的过程中，更加深刻地理解鱼鳔的作用。

（三）思维导图   建构知识

教师指导学生对板书中鱼类特征的思维导图（见图3）进行归纳和总结，将本节课的重要概念串联起来，构建知识体系，加强巩固记忆。教师描述：鱼类在数百万年的进化过程中，具备了这些适应水中生活的特征，而这些特征也不断被我们人类学习借鉴，在我们身边有哪些鱼类仿生学的发明？这些发明又是模仿了鱼类的哪些特点呢？学生发散思维，积极回答，从潜艇、潜水的脚蹼、水下呼吸器等多个方面提出鱼类特征在仿生学中的应用。教师总结：因此，鱼类是地球赐予我们的宝贵财富，我们在保护鱼类资源，不滥捕乱杀鱼类的同时，更应该保护其赖以生存的生态环境，营造我们共同的碧水蓝天。

【设计意图】引导学生学会利用思维导图总结记忆，同时将课堂知识引申至实际生活，培养学生的发散思维，增强学习兴趣;同时引导学生养成关爱水生动物、保护生态环境的情感态度价值观。

二、教学反思

（一）构建支架   支持探究

本节课以“鱼类为何能适应水中生活”为主线进行设计，引导学生基于情景观察和书本阅读做出假设，进而以实验微课视频为支架，支持学生在实验分析的过程中掌握知识方法，也为后续的自主探究提供有力的支撑。因此，在探究性学习的过程中，教师应该充分考虑到学生的探究能力和实验能力，适当提供支持，引导学生逐步攀登。

（二）多种呈现   适当取舍

在鱼类多种特征的实验探究过程中，教师根据学生学情和知识内容，进行适当取舍，有详有略，以微课视频、课堂探究、资料分析、模拟演示等不同呈现形式，旨在能够在有限的课堂时间内一步步引导学生分析问题，构建新知，并最终解决问题。探究性课堂中也未必都是探究性实验，教师可以通过问题串的设置让传统的演示实验发挥探究性实验的功能，既丰富学生的课堂体验，也减少学生探究過程中的盲目性。

（三）既重过程   兼顾结果

探究性课堂注重学生的学习过程与亲身经历，但是学习结果也具有重要的意义，因此本节课的最后让学生以思维导图的形式对本节课自主进行归纳，并将课堂知识延伸至生活，引导学生树立健康的生命观念，既培养学生的思维能力，也增强教学中重要概念之间的联系，有利于学生记忆。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012：16.