“生物体的稳态与调节”的实验探究

郑成明

【摘  要】本文旨在探讨初中科学“生物体的稳态与调节”实验探究教学中，以“生态缸”模拟实验为例的教学方法。实验内容以生态缸类型决定，如“淡水生态缸”涵盖了水生植物、小型鱼类和水质等指標的测定，旨在通过实验帮助学生理解生态系统的基本概念，掌握稳态与调节的关系，培养科学分析能力并提高操作技能。

【关键词】初中科学;实验;“生态缸”

《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出：“鼓励学生开展基于实验的探究互动，探索植物生存、生长的规律。”生态缸模拟实验作为初中科学“生物体的稳态与调节”实验探究教学的一种方法，通过建立一个模拟小型生态系统，在调整不同条件下生态缸内环境的变化、观察生态系统内部的反应变化等过程中，学生能够更深入地理解生物体如何维持自身内部环境稳定，并对外界环境发生变化时做出相应的调节反应，能够让学生在实践中深入了解生态系统的运作规律，以及生物体内部和外部环境之间的相互关系。通过这个实验，学生可以了解生态平衡、食物链、养分循环等基本概念，同时还能够感受到自然界的神秘和复杂性。此外，通过实施生态缸模拟实验，学生还能够培养动手能力、观察力和数据分析能力，从而更好地理解生态系统的相关知识，进一步提升科学素养和环保意识。生态缸模拟实验是一种非常有价值的教学方法，也是帮助学生加深对生态系统理解的重要途径。因此，本文将围绕“生态缸”模拟实验，探讨如何开展初中科学“生物体的稳态与调节”实验探究教学。

一、整合实验教学内容

整合实验教学内容，将实验内容分为“基础技能实验”与“综合实验”两大板块，建立一个具有梯度、复合型的实验教学体系。在实验内容类型挑选方面，在初中科学“生物体的稳态与调节”实施实验探究教学中，“生态缸”模拟实验的生态缸是一种模拟自然生态系统的水族箱，常见的生态缸类型包括：淡水生态缸：以淡水为基础水质的生态缸，适合饲养淡水鱼类、龟、螃蟹等;海水生态缸：以海水为基础水质的生态缸，适合饲养海水鱼类、海星、珊瑚等;模拟河流生态缸：通过设置水流、瀑布、石头、沙子等模拟河流环境，适合饲养溪流鱼类等;降低氮循环生态缸：通过植物和微生物来降低水中氮化合物浓度，适合饲养敏感鱼类;风景生态缸：将水族箱布置成各种景观，如山水、花园等，既可以观赏美景，也可以饲养小型鱼类。考虑到初中生的认知特征与全体学生经济基础，建议在初中科学“生态缸”模拟中主要采取成本最小，最容易操作的“淡水生态缸”作为实验对象，下文也是围绕“淡水生态缸”的“基础技能实验”与“综合实验”两大板块展开。

（一）重视基本操作技能培养

在“基础技能实验”中，注重引导学生掌握实验器材的使用方法，如测试工具、植物栽种等技能;同时强化安全意识，确保实验过程的安全性。为了让学生更好地掌握实验器材的使用方法，教师可以在实验前进行相关技能培训，如使用水质测试工具、调节缸内温度和光照等。在实验过程中，教师应重点指导学生合理安放植物和鱼类，以及添加适量饵料等，同时提醒学生注意可能出现的问题，如水质污染或动物死亡等。在“生态缸”模拟实验中，老师应该重视基本操作技能的培养，包括：植物栽种技能：教授学生如何种植水生植物，以及如何将植物放置到透明容器中;测试工具使用技能：介绍测试仪器的使用方法，如PH试纸、溶氧仪等，并教会学生如何进行精确测量;安全意识强化：提供安全规范，如禁止用手触碰鱼类或植物，防止受伤;同时保证实验场所整洁，减少危险因素。通过实践操作，学生将能够逐步掌握实验技能，同时增进对生态系统的认识和理解，更好地理解“生物体的稳态与调节”的知识点。

（二）组织课后综合实验

为了巩固学生对于稳态与调节的理解，鼓励学生利用自己身边的环境资源进行课后实验，并要求学生撰写实验报告，分享自己的发现。为了巩固学生对于稳态与调节的理解，可以组织一些课后实验，让学生利用自己身边的环境资源进行探究。以下是一些实验的示例：稳态：要求学生在同一时间、同一地点下，记录不同天气条件下缸内温度的变化情况，并分析各种因素对于缸内温度的影响;调节：要求学生观察植物在不同光照、水分、温度等条件下的生长情况，并分析这些因素对于植物生长的影响;稳态和调节的关系：要求学生在盛夏季节，将水龙头调至不同档位，观察水流出口水温的变化情况，并尝试找出影响水温变化的因素。在实验过程中，教师需要引导学生认真记录实验数据、珍惜实验机会，并鼓励他们积极思考、提出问题、探索答案。在实验结束后，要求学生撰写实验报告，分享自己的发现和心得体会，同时给予及时的评价和指导，促进学生的成长和进步。

二、采取项目式教学方法

通过这种项目式的教学方法，学生可以在实践中学到很多知识和技能，并且培养出更强的动手能力和科学思维。生态缸也可以作为一个长期的活动，让学生逐渐形成对生态环境的保护意识和责任感。

（一）动员学生参与实验项目

在教师指导下，分组制作生态缸、添加植物和鱼类等，动员学生积极参与，培养团队合作能力。采用项目式教学方法，可以激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新思维。首先，确定项目主题，如，设计一个生态缸，探究水中植物和鱼类之间的相互作用。其次，分组制作生态缸。要求学生分组制作生态缸，包括选购适合生态缸的容器（如水盆、废弃塑料瓶、玻璃缸）、添加液体肥料和泥土、挑选适合的水中植物和鱼类等。动员学生积极参与，在教师的指导下，要求学生积极参与制作过程，培养团队合作能力，并根据自己的兴趣和特长分工合作。在生态缸建成后，要求学生记录水温、PH值、氧气含量和亚硝酸盐含量等参数，并观察水中植物和鱼类的生长情况。在实验结束后，要求学生分析实验结果并撰写报告，介绍生态缸的设计、实验过程、结果和结论等，并讨论可能存在的误差和改进措施。在实验过程中，教师需要引导学生认真观察、记录实验数据，并对学生的表现进行及时的评价和指导。在实验结束后，要求学生撰写实验报告，分享自己的发现和心得体会，同时展示自己的成果和创意。这样可以激发学生的学习兴趣和探究欲望，增强他们的实践能力和科学素养。

（二）跟进实验进程

老师要跟进实验进程，检查学生对实验过程的理解，及时纠正错误。在采用项目式教学方法时，老师需要跟进实验进程，及时检查学生对实验过程的理解，并纠正错误，以保证实验顺利进行。首先，老师要定期与学生交流，了解他们对实验的理解和进展情况，协助他们解决遇到的问题。主动检查学生记录的实验结果，并帮助他们分析数据，发现可能存在的误差和改进措施。同时，老师要监督学生操作过程中的安全问题，确保实验进行时不发生意外情况。当学生遇到突发状况时，老师要及时纠正学生实验中可能存在的错误，如添加肥料、调整水温等因素。提供及时的反馈和指导，鼓励学生持续改进，以达到更好的实验效果。通过跟进实验进程，老师可以与学生深入沟通、激励学生主动学习、增强实验技能和思考能力，从而促进学生全面发展。

（三）监督学生实验讲解工作

鼓励学生相互交流和分享实验结果，学生之间进行实验讲解，促进彼此的学习成果。在项目式教学方法中，学生之间的相互交流和分享实验结果十分重要，可以促进彼此的学习成果。老师应该鼓励学生在实验过程中相互交流和分享经验，帮助他们更好地理解实验原理和数据分析，并严格监督学生实验讲解的质量和完整性，确保学生能够准确地表达自己的实验结果和结论。此外，老师可以组织小组讨论，让学生分享经验和心得，增进彼此之间的了解和团队合作意识。通过监督学生实验讲解工作，老师可以加强学生的表述能力、提高学生对实验的理解和掌握程度，从而更好地达到项目式教学方法的目的。

三、改进实验教学手段

（一）实验多媒体课件制作

通过多媒体课件加深学生对相关知识点的认识，以视觉化呈现实验过程及原理，增强学生学习的趣味性。为了改进实验教学手段，可以制作实验多媒体课件，以视觉化的方式呈现实验过程和原理，增强学生学习的趣味性。在利用多媒体制作课件时，要根据实验的主题和课程目标，确定课件的内容和结构，包括实验过程、实验原理、实验数据分析等。同时要选取高质量的图片、视频和图表等素材，以直观形式呈现相关知识点，引导学生深入理解和掌握。对于课件的呈现应设计美观、简洁、易于操作的界面，使学生能够轻松地浏览和使用。在课件中加入互动环节和问题解答，鼓励学生自主学习和思考，并提供及时的反馈和指导。因“生态缸”模拟实验时间较长，所以要定期更新和完善课件内容和功能，保持与实验教学同步，并符合学生的学习需求。通过制作实验多媒体课件，不仅可以更好地呈现实验过程和原理，还可以激发学生的学习兴趣，提高学生对相关知识点的认识和理解。

（二）项目成果展示

鼓励学生形成小组，制作有关实验的项目成果，如海报、PPT等，并在班级内进行展示，加强学习成果的巩固。作为一个教育者或者指导者，应该鼓励学生在课堂上积极参与实验，并且在实验结束后将所学知识转化为实际的项目成果。这可以帮助学生更好地理解实验原理和方法，并巩固他们的学习成果。学生可以在实验结束后，用图片、图表等方式制作海报，展示实验过程和结果。海报可以突出重点，让观众更加直观地了解实验内容，也可以根据实验进行PPT展示，通过文字、图片、视频等多种形式，全方位呈现实验过程和结果，并向同学和老师展示自己的认识和思考。教师应组织演讲分享活动让学生可以利用班级内部课程时间或者其他场合进行演讲分享，介绍实验的目的、过程和结果，同时向其他同学分享自己的感受和收获。最终，这些展示成果不仅能够加深学生对实验的理解，还可以激发他们的创造性思维，促进学生之间的交流和合作。

四、结束语

综上，通过初中科学“生物体的稳态与调节”实验探究教学，学生对生态系统中生物体稳态和调节机制有了更深入的认识。通过模拟“生态缸”实验，学生可以清晰地看到环境因素对生态缸内生物体种群数量和分布的影響，加深了学生对生物体生存状况受环境因素影响的理解。同时，通过实验探究，学生也明白了生态系统中各种生物之间的相互作用是非常复杂的，每个生物都在维持自身稳态的同时，也不断地对周围环境进行调节。这就需要学生更加重视生态保护，合理利用资源，减少对自然环境的破坏，让生态系统能够得以平衡与发展。总之，通过这次实验探究，学生不仅学习到了科学知识，还培养了动手实验、观察、思考和创新的能力，更重要的是树立了珍爱生态环境的意识，为今后进一步探究生态系统的奥秘打下了坚实的基础。

【参考文献】

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