机能实验学教学浅析

张伊

[摘           要]  中学课堂形式的单一化，使中学生思维固化，只适应知识性学习。因此浅析机能实验学教学方法，并以“家兔呼吸运动调节”为例。研究学生思维发展情况以及学校的教学侧重点，设计“家兔呼吸运动调节”实验课堂的教学步骤，从问题引入到实验步骤，从教学方式到操作手段，在实验中以问题、示范等手段引导学生主动学习，并进行实验报告撰写总结反思，让机能实验教学促进学生思维发展。

[关    键   词]  机能实验学;家兔;实验教学;呼吸运动

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2022）12-0118-03

信息时代为社会发展注入了全新的动力，改变了传统的生活、生产、经营方式，由此给教学工作带来了新的变革契机，顺应这种需求，教育界形成了求新求变的新气象，针对教育方法、教学模式的创新与尝试层出不穷[1]。在这场变革中，学校的集体教育优势得以凸显，通过学校学习，学生更具有社会荣誉感和责任感，更加具有处理突发性事件和杂乱信息的能力，也代表着他们能够更加从容地面对未来社会上的种种问题。这也是素质教育的目的所在，是提升学生今后工作与生活能力的最基础保障。

生物学课程从研究身边的植物、动物，延伸至对生命运作机理，对生命的探究，侧重于解释身边自然的关联关系和各自的运作原理。由于源于生活中的常见物种，因此学生学习的入门门槛较低，容易引起学习兴趣。依托这门课程独特的魅力，结合课程改革实践，在学生喜爱的实验课程中，增加能力培养的元素，引导学生思考，构建思维模式雏形，锻炼学生的动手能力，实现眼、脑、手的协调统一，从而提升学生的科学素质。但如果学生在学习过程中缺少关于思维的专项发展训练，仅仅照本宣科，会导致知识面狭窄，不能构建知识体系的勾连关系，形成知识结构的偏颇、技能的缺失，如不改正，那么在以后的工作、生活中解决知识结构不良的问题会难上加难[2]。基于此，借助生物学机能实验课教学的课程革新，引入思维发展的培养内容，从教学大纲的基本知识入手，通过引导，帮助学生独立思考，实现基本的解决实际问题能力，并形成触类旁通的思维习惯，全方位培养学生的综合素质。

一、学生思维发展情况研究

生物学课程是初中新增加的课程，是自然科学教学的组成部分，旨在增加学生生物学知识储备，培养探索自然、了解生命的科学精神，在知识结构层面上丰富学生的知识面，学习科学思维的能力。由于初中课程体系对比小学，在知识量、涉及领域、思考方式、思维发展目标等方面都有了本质的提升，因此造成了一部分学生的不适应[3]。为了研究初中学生思考方式、思维发展的状况，以便有针对性地设置实验教学内容，需开展学生思维发展情况的调查。

（一）调查过程

为了摸清初中学生的思维发展现状和规律，为课程改革提供第一手的数据支撑，采用问卷调查的方式收集实际情况。在某中学初中部七、八、九三个年级各选取五个班，每班随机抽选10人，填写调查问卷。调查问卷内容设置10道题，从日常行为习惯角度调查学生的生活和学习习惯，涵盖经验倾向的项目，如“遇到问题第一反应是什么”“我喜欢用直觉作为行动的指导”等，在此基础上建立典型标签，通过抽取学生选项的外在表征的共性内容，发现同年龄段学生的内在共同点，形成该班级的抽象形象，再加以综合，形成年级的脸谱化调查结果，作为调查研究的数据支撑。

（二）调查结论

调查问卷共发放150份并全部回收。以年级为单位进行横向对比，发现七年级与八年级学生的自主思维方式均不明显，都倾向于寻求老师与家长的帮助;而九年级与七年級、八年级之间存在显著性差异，解决问题的主动性普遍加强，更乐于用自己的方式解决问题。由此可以从一个方面表明学生在成长过程中，七年级还是接近于小学生的思维方式，经过一年的学习与成长，在八年级萌生了自主思维意识，即开始潜意识地思考问题，出现了理性思维的动作，成长到九年级则具备基本的理性思维能力。这一结论与人类生长发育的基本规律相吻合，因此可以认定八年级是形成自我意识萌芽的关键时期，需要重点进行思维模式的训练与引导。

生物学课程侧重于对身边事物的发现与研究，是锻炼学生思维能力的重要课程，尤其是生物学课中的实验教学，需要学生动手参与，边做边学，在动手中思考，对培养思维模式非常有益，设定在八年级开课符合学生的大脑发育规律，有助于学生的素质培养。

二、“家兔呼吸运动调节”实验教学设计

生物学实验是在特定条件下运用实验仪器对生物学实验现象进行有计划、有目的的设计与观察，从而探究生物现象、发现生物学规律的一种方法。实验是验证知识和发现新知的有效手段，在教学设计中，需要兼顾已学知识的实践印证和实操中新情况的发现与处理。前者培养的是学生的课本知识，加深印象，强化知识结构;后者则是重在提高动手操作能力，并在实践中发现生物学现象、探索生物学规律。基于基本的实验流程和实验中应培养学生的思维能力，展开“家兔呼吸运动调节”课堂教学设计。

（一）拟定实验计划

引导学生进入课程，提前准备问题引发学生思考。“问题”的目的在于启发学生的思维，进而使学生的思维能力得到锻炼，实现提升。问题的内容需要贴合实验课程，源于课本知识，但是又高于书面知识，即需要为问题设置挑战属性，激发学生的好奇心和求知欲，避免难度偏低难以激发学生解答的兴趣[4]。可以让学生先对“呼吸”这项运动产生疑问，简单地了解呼吸的过程，并提出种种猜想。在开展实验前，教师应带领学生列出通过实验要解决的问题，同时教师还需要准备好问题的答案以及拓展知识，做到知识的延伸和提升。A5CA35C1-245B-4A3A-97DB-E800BBFB6C0D

（二）合作探究，实施实验

在实验课程进入实操阶段时，要求学生按照自由意愿组成实验小组，小组内明确任务分工，设置组长——指挥实验，副组长——实际操作，记录员——记录过程，分析员——根据问题寻找答案等几类分工，成员间角色可以互换，最终目的是完成实验，并找到问题的答案。鼓励在小组内自由讨论，并提供查找资料的电脑工具。教师在此过程中多观察，少指导，尽量让学生自由发挥，但是需要保证每个学生充分参与，不留存“死角”。通过合作探究，以寻找问题答案为目的，组织学生顺利完成实验。

以下为具体实验步骤：

麻醉与固定：抓取家兔称重，按照5 ml/kg的剂量从耳缘静脉缓慢注射20%氨基甲酸乙酯麻醉，待其麻醉后仰卧固定于兔台[5]。

颈部手术：颈部备皮，沿颈部正中皮肤做5～7 cm的切口，钝性分离左右减压神经、迷走神经和颈总动脉，分离气管，在气管上剪一个倒“T”形切口，插入气管插管并固定。

记录：在机械换能器的悬梁上垂直悬挂一根棉线并连接挂钩，插入胸骨剑突呼吸运动幅度最大处皮下，换能器则连接在二道生理记录仪上，进行信号放大和记录，记录家兔正常呼吸曲线。

阻断呼吸道：用手指将气管两侧的通气管同时堵住，等呼吸情况有所改变时马上松开，这时气道恢复正常吸入气体。整个过程观察并且实时记录呼吸运动的变化。

增大解剖无效腔：将气管插管开口一端用手堵住，另一端连一根约50 cm长的橡皮管，使家兔通过此管呼吸，观察其呼吸运动的变化[6]。

刺激颈部一侧迷走神经中枢端：以较弱的连续脉冲刺激一侧迷走神经中枢端[7]，观察家兔呼吸运动的变化。

以上提出的是正常的实验流程，在实际课堂操作时，教师可以只起示范和指导作用，具体的操作由学生分小组分工合作完成。

（三）启发学生思维模式

实验虽然是通过亲自动手体验真实情况，与书本知识相对应，实现温故知新的知识体系升级，但是简单的照本宣科并不能发挥实验教学的真正效果。在“家兔呼吸运动调节”实验教学中，通过对实验步骤的分解，分阶段提出需要学生思考和探究的问题，以“参照书本—动手实践—独立思考—研究讨论”为主要方式，激发学生的学习热情，在实验中边动手边思考，用更深层次的机能学知识引导学生的实验过程。

在实验课程之初，简要回顾书本上的知识点，然后提出若干书本上没有的知识点，引导学生在实验过程中观察、发现、思考。例如，“健康的家兔呼吸器官颜色”“家兔的肺叶运动规律”“麻醉剂的剂量与作用时间规律”“神经的外在形态”等。通过设定问题，促进学生在实验中与书本知识相结合，并在问题的引导下，思考拓展的知识。

在实验过程中，根据学生的实验进程，分阶段适时提出针对性问题，例如，“家兔心肺位置关系”“家兔有隔膜吗”“颈动脉、气管、神经的位置关系”等通过解剖观察就能得到的知识。调动学生动手实验的兴趣，并在实际操作中增长知识。在学生存在疑惑的地方，以示范的形式带领学生正确操作，仔细观察，认真思考，教会学生学习的方法、思考的角度。

实验结束后，要求学生将实验过程中发现、思考所取得的知识以卡片的形式记录下来，各组分别讲解，在互动交流中将知识融会贯通，在回答了书本问题的基础上，得到了拓展知识的答案，丰富了知识结构。

初中学生本性好动，具有强烈的求知欲，而机能实验课恰恰是以动手实践的方式印证所学的理论知识，获取最直观的新知识，这种教学方式适应了学生的学习模式，能够有意想不到的增强效果。因此在课堂教学中，讲解、提问、实践、讨论、解答、总结各种教学方法融合其中，可以有效提高学生的参与兴趣，鼓励学生勤思多问，以课程独有的魅力引导学生自主学习，培养学习兴趣，启发思考方式。学生对新知识产生的渴望也会带动其他学科的学习，全面促进学生思维模式的形成。

（四）总结实验

在小组合作完成实验之后，教师组织进行整体探讨，每个小组都选择代表进行观察汇报，其他组员进行补充。大部分学生在汇报时不会使用过多的专业词汇，教师着重检查学生研究出的基本原理是否正确。最终由教师总结，将呼吸运动的专业说法讲解给学生并做好课堂笔记。

实验过程不仅是对实验现象进行分析，得出实验结论，更重要的是开展思维监控。学生对实验中的思维过程进行监控与反思，对失败的实验现象进行归因，对结构完整的思维过程进行总结，在学科能力发展的同时，促进思维能力的提高。

（五）撰写实验报告

机能实验学有很多是动物实体实验，有一些学生天生怕动物、怕血，无法克服心理难关，在旁边观看就会少了很多实际操作的体验，那么撰写报告就是这一类学生进行再学习的大好机会。调查发现，很多中学生的实验报告是互相抄写的。因实验报告有其特有的格式要求，学生学习的又是同一节课，这样就会使整个实验教学失去意义，还影响学生的自主学习、研究意识。

因此在设置此环节前，教师不要规定过于严格的实验报告格式，否则不仅会束缚学生的思维，还给了学生抄写的机会。初中时段的实验报告可以更类似于课程回顾总结，也可以大胆地写出对课上某个环节的疑惑之处，起到反思的作用。

三、实验教学反思

机能實验学课程有别于语、数、英等学科，具有实践性特点，需要通过动手体验验证知识、获取新知。在实验课程设计中，更多的是利用动手实践的优势，令学生喜欢实验、热爱学习，是这门课程独特的魅力。基于此，实验课的教学应以教材知识体系为纲，以讲解示范为法，以实验尝试为手段，以启发式问题为切入点，实现学生全身心地投入实验教学中。

在制订教学方案时，需要根据由浅入深的层次关系分阶段组织实验教学，每次实验课程设定一个明确的目标，将基础知识、拓展知识、深度思考内容按照80%、15%、5%的参照比例融入实验教学中。在准备教学内容的同时，可围绕主题内容和拓展内容多准备问题，让学生带着问题思考、根据问题动手找答案、依循问题线索思考，在实验中不但印证课本知识，同时锻炼动手能力，而且培养学生的思考方法。利用实验这种学生喜爱的模式，以建立学生求知欲为目标，兼顾思维模式的构建，使学生爱上学习、喜欢思考，实现举一反三、触类旁通的学习能力，达到全面提升素质的教学目标，这才是机能实验学教学的根本要义。A5CA35C1-245B-4A3A-97DB-E800BBFB6C0D

四、结语

现代社会对人才的需求更加注重综合能力，而思维模式与解决具体问题的能力更是人才专业知识的倍增器，是其在工作中披荆斩棘的法宝，因此教育工作者有责任、有义务自小培养学生的思维能力和动手能力。生物实验课程在培养学生思维能力和动手能力方面具有区别于其他课程的先天优势，是学生接触自然、探究本源、引发思考的重要窗口。对于实验课程的教学，需要站在培养学生综合素质的高度认真对待。初中学生正处于青春期早期，身体和智力发育进入快速阶段，对待事物的接受能力和独立思考能力处于形成与发展的关键阶段，正是培养学生思维能力和动手能力的最佳时期。通过生物实验课的机能实验教学，在充满兴趣与新奇感中锻炼手眼配合能力，并在实践中验证知识、探求知识、获取知识，是一个不同于数、理、化外常规教学的特殊模式，需要认真对待，并从创新的视角，高于生物课本身，用引导、鼓励、带动、讲解的新方式，培养学生的全方面素质，这是素质教育的本意，更是教育工作者思考的目标所在。后续还将深入探究实验课程的新技巧，激发学生的探知欲望，实现更高目标的教书育人。

参考文献：

[1]崔素华，梁枫，丁伯平.基于创新型混合式“金课”的机能实验学实践课程教学研究[J].卫生职业教育，2021，39（4）：85-87.

[2]康继宏，韩丽丽，庞炜.虚拟仿真实验在生理实验教学中的应用[J].基础医学与临床，2021，41（3）：456-458.

[3]曹洋，吴燕华，乔守怡.生理学实验混合式教学模式探究[J].高校生物学教学研究（电子版），2021，11（3）：35-38.

[4]谢红艳，涂永生，白洪波.“虚实结合”式机能实验教学探索[J].热带医学杂志，2021，21（9）：1233-1236.

[5]李尧锋，彭丹虹，陈代勇.机能实验学教学常用化学试剂分类及管理方法[J].山东化工，2021，50（17）：226-227，229.

[6]崔淑芹，劉淑萍，吴继卫.基于能力培养的生理学实验教学实践探讨[J].新西部，2019（14）：75-76.

[7]黄黎月，郑晓辉，翁乐斌.开展机能学实验教学改革，提高学生创新能力[J].基础医学教育，2019，21（9）：715-718.

◎编辑 栗国花A5CA35C1-245B-4A3A-97DB-E800BBFB6C0D