“教材内容重组策略”在初中科学思维能力培养中的应用

吴素红

【摘要】新课标倡导教师在教学中要钻研教材、反复研读、深入了解教材。变“教教材”为“用教材教”，大胆地对教材内容进行取舍，对教材顺序进行调整，对教材不合理的地方进行优化，形成属于自己的见解。以《种子的萌发》一课为例，展示“教材内容重组策略”在学生科学思维能力培养过程中的应用。

【关键词】教材内容重组;核心素养;科学思维;探究实验

“科学思维”是中学生物学课程学科核心素养的重要组成部分。在《初中生物学课程标准（2011版）》中强调：生物学不仅是众多事实和理论的汇总，也是一个不断探究的过程。科学探究既是科学家工作的基本方式，也是科学课程中重要的学习内容和有效的教学方式。义务教育阶段的生物学课程是自然科学领域的学科课程，其精要是展示生物科学的基本内容，反映自然科学的本质。它既要让学生理解基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点和解决问题的思路和方法。

实验设计是提高学生科学探究能力的有效途径。科学探究期待学生主动地参与学习过程，在亲历提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达交流等过程中习得科学探究实验的历程，养成理性思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终生学习的能力。

科学探究和实验设计对于初次接触生物的初中生来说，既新奇又棘手。新奇之处在于它能激发学生探索世界的欲望;棘手之处在于探究实验的设计讲究科学的实验原则，而初中生的知识储备相对较低，对于即将要开展的实验设计，往往觉得无从下手。因此，保护学生的探究积极性非常重要。在充分解读教材的基础上，利用“教材内容重组策略”可以有效突破探究实验教学难点，为学生搭设思维脚手架，为学生科学探究能力的发展奠定基础。下面，以“种子的萌发”一课为例，探讨教材内容重组策略在初中科学思维能力培养中的应用。

一、调整问题情境，激发探究欲望

问题情境不仅可以激发学生思考，而且能够为整节课的教学设计服务。教材“想一想，议一议”中，采用“清明前后，种瓜点豆”的情境。该情境可以激发学生对“种子萌发的环境条件”的探究欲望，但在教学内容的延续性上稍有欠缺。因此，可以将问题情境调整为：“乡长为乡亲们购买了一批种子，却发现种子不能萌发，请你推测原因？”引发学生思考影响种子萌发的自身及外界环境条件。延续该问题情境提出：“乡长下次再为乡亲们购买种子，怎样做才能确保买到良种？”为学生探究“测定种子的发芽率”做好铺垫。调整之后的问题情境，更加贴近生活实际，通过一步步的设问引领学生思考问题、解决问题。

二、重组教材思路，理清思维脉络

教材的授课思路为：“种子萌发的环境条件”探究实验—种子萌发的自身条件—种子萌发的过程—“测定种子的发芽率”探究实验。在“种子萌发的环境条件”探究实验中，实验设计环节教材设置了如下问题：“选择什么样的种子进行实验？”这实际上就涉及到种子萌发的自身条件内容，因此，可以将种子萌发的自身条件调整到探究实验之前。一来，可以借此复习上一节种子结构的内容，二来可以作为探究实验的引入。调整后的思路为：种子萌发的自身条件—“种子萌发的环境条件”探究实验—种子萌发的过程—“测定种子的发芽率”探究实验。这样的授课思路，激发学生利用原有的知识分析新问题，层层递进地理清知识脉络。

三、整合关联知识，挖掘新旧概念

本节“种子萌发的环境条件”探究实验，是继“光对鼠妇分布的影响”探究实验后，学生第二次接触探究实验的科学方法，也是学生第一次真正独立地进行探究实验设计，因此，有必要再现旧实验重温探究实验的六大步骤。同时由此带出“对照实验”的概念，并为本节新的科学方法——“实验组和对照组”的概念理做好铺垫。

四、转化抽象思维，渗透建模思想

探究实验的设计思路是较为抽象的知识体系，课本实验方案以大篇幅的文字呈现，容易让学生迷失在文字的解读中，建立表格能帮助学生理清实验设计思路，化繁为简。这也是对教材二次处理的结果。构建表格的过程中，也渗透了科学建模的思想。具体的构建过程如以下第5点所示。

五、分解实验变量，降低探究难度

“种子萌发的环境条件”的探究实验，因实验周期较长，无法在一节课上完成，因此，课堂重点是让学生理清实验思路、形成科学的实验方案。根据教材给出的材料，学生可作出如下假设：“种子的萌发需要一定的水分、适宜的温度和充足的空气”。如果一次性要求学生完成三個变量的实验设计，显然对于初次进行探究实验的初中生来说，难度太大。而事实上，懂得设计一个变量的实验，另外两个变量的实验设计就不成问题。因此，授课思路调整为：分解、综合、应用。

1.分解。选定一个变量做实验设计示例，引导学生按照“单一变量”的原则设计实验。

2.综合。合并三个实验，进行综合实验设计。

3.应用。尝试以“种子萌发是否需要光照”为题，设计探究实验。表格如下：

六、穿插课后练习，渗透科学思想

“种子萌发是否需要光照”的拓展实验，学生仅仅只是进行实验设计，没有亲自操作，无论哪种结果的预测，都需要足够的科学数据做支撑。此时，及时呈现课后练习的科学数据，为学生分析问题提供了必要的依据。同时，渗透科学分析要严谨、有依据的科学思想。表格如下：

七、剥离实验细节，提炼实验思路

教材将许多实验设计的细节放在设计实验之前进行讨论。目的是让学生在明晰细节的情况下，更全面地进行实验设计。然而，明晰实验设计思路之前加入细节的考虑，可能会增大学生设计实验的难度。因此，剥离实验细节，提炼实验思路显得尤为重要。实验细节可在学生明确实验思路后进行充分讨论。例如，“如何控制空气条件？”学生可在完成三个变量的实验设计之后讨论。再如，“实验中每组能否只有1粒种子？”“1号瓶和3号瓶是一组对照实验吗？为什么？”学生可在分析教材实验方案之后进行讨论。

八、巧用旁栏思考，培养逆向思维

本节旁栏思考：“如何检测种子是否处于休眠状态？”教材将其放在种子萌发的自身条件内容之后。学生容易将焦点聚集在种子的自身条件而忽略环境因素对种子萌发的影响。因此，此思考题可在教师带学生总结完影响种子萌发的所有因素后，再引导学生利用反向法从所有影响因素中进行逐一排除，从而促进学生形成缜密的科学逆向思维，为以后解决实际问题奠定基础。

综上所述，根据教学需要和学生学情，有针对性地对教材情境、教材内容、教学思路、教材素材、旁栏思考、课后练习等进行重组整合，能有效地促进探究性教学的实施，提升学生的科学探究能力，培养学生的生物学学科素养，端正科学态度。

参考文献：

[1]教育部.初中生物课程标准：2011年版[M].人民教育出版社.

[2]邢菊芳.“探究种子萌发的外界条件”实验的设计与实施[J].生物学教学，2019（9）：58-59.

[3]江钐.基于科学思维的深度探究[J].中学生物教学，2018（3）：13-15.

[4]李高梅.重新整合教材素材 拓展实验设计课题[J].中学生物教学，2018（10）：9-11.