初中生物实验教学的有效开展初探

《普通高中生物课程标准（2017 年版）》提出了生物学学科核心素养，倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，帮助学生领悟科学的本质，引导学生主动参与、勤于动手、积极思考。在这样的教学改革的背景下，在生物学科教学中，并不能仅仅限定于生物学科本身的知识传授和它的教育价值，而应该体现学科价值、以及对社会的价值和是否能促进个体发展。因此，初中生物实验课的有效开展对学生的个体发展尤为重要。生物学是一门实践性很强的科学，有些能让学生亲手完成的实践活动或实验就应该让学生亲自去做。因为实验可以培养学生动手能力和实践能力，调动学生的各种感官，激发学生的思维能力，让学生在实践中运用知识，学习知识，理解知识，体验知识。

一、实验设计的整合优化

把初中生物实验课进行统计并归类，确定适宜做建模微课的实验内容，并对学生学情进行分析；在初中阶段开始渗透高中的实验探究，以便更利于初高中生物知识的衔接。让学生从作出假设，到自主去探究、去发现，体验并领悟科学家探究活动的思想观念、科学方法和科学精神，体验科学家的思考活动，帮助学生建立基础的探究实验模式。为了妥善解决课堂时间问题，我们通过对实验设计的整合优化，利用我校学生全寄宿的优势，让他们利用社团学习时间走出课堂走进实验室，从作出假设到自主地去探究去设计，分工，以及材料的选择来分组完成实验，并用手机拍摄实验过程每一个不同的变化，从一个个微小的视频通过剪辑，形成一个动态变化过程视频，课堂上将分组实验、建模教学以微课的形式分组汇报展示出来，让学生通过自己设计的实验去发现自己的“误区”，对所学的生物知识得到更深入的了解。一边动手操作一边思考领悟科学原理，亲自实践的过程中掌握知识，更学会探索生物科学的方法技能。

在“使用高倍显微镜观察细胞的多样性”实验时同学们看到黑藻中的叶绿体进行环形流动，还有一些小颗粒进行不规则的运动，就提出系列问题：一方面：在细胞中除了胞质环流以外是否还有其他的流动方式？出现不同的流动方式的原因仕么？另一方面：一些同学提出究竟有哪些因素会影响细胞质流动呢？温度、光照、酸碱度的不同细胞质的流动速度是不是就不同呢？围绕提出的问题，我校的生物学科社团成员分成两个小组，确定了其中一个实验主题为“探究细胞质的流动方式”，另一个实验主题为“探究影响黑藻细胞质流动的因素”分别开展不同的探究实验。

学生们通过查阅大量的资料，“探究细胞质的流动方式”确定用黑藻来观察细胞质环流、布朗运动，多毛绒泡菌是作为观察穿梭流动最好的的实验材料。多毛绒泡菌是一种黏菌，是多核的原生质团，没有细胞的分隔而是形成一整团的原生质（或叫合胞体），其中会有很多的细胞核。黏菌的外缘是凝胶样的外质，核心是溶胶样的内质。在内外质中含有许多叶脉状的微细分支，在中央集拢在一起成为主脉，细胞质就从支脉向主脉流动。让学生动手从培养菌体到制作装片，开始时在培养皿培养的多头绒泡菌蔓延生长很快，在制作临时装片时无法分离完整的菌体而失败告终。尝试改为让多头绒泡菌直接在载玻片上培养，因载玻片较厚无法长时间保持湿润，发现菌体难以生长，学科委同学们经过不断探索，后来尝试让多头绒泡菌直接盖玻片上滴水培养，经过一个晚上的培养，菌体变成网状结构，制作临时装片时反扣在载玻片上，终于成功地在数码显微镜下清晰地观察到了多头绒泡菌的穿梭流动。看起来很简单的培养、制作装片过程却要经历多次失败，小组成员们不断思考研讨和实践探索，收获科学实验成功的喜悦。实验方法是探索自然奥秘和发明新物品的必由之路。实验是检验真谛的唯一标准。通过实践提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生勇于探索、严谨求实、团结协作的精神。

在学习了高等植物间的胞间连丝是相邻两个细胞之间形成的通道，生物学科委的同学经过查阅资料了解到青椒和大白菜的柄是观察胞间连丝的好材料，尝试观察在细胞间物质的流动方式与多毛绒泡菌的穿梭运动进行对比。学习小组通过观察黑藻的胞质环流、布朗运动，多头绒泡菌细胞内和大白菜细胞间的穿梭流动，对其流动的原因结合有限的物理知识同学们进行了大胆的猜测，如细胞质环流由于大液泡的存在，细胞质被挤成薄层而沿着细胞质膜环流运动，而带动叶绿体的运动；布朗运动是细胞中的微小颗粒进行不规则的运动，推测是颗粒受到周围水分子的不平衡的碰撞而导致。多毛绒泡菌向相反方向来回穿梭，推测可能绒泡菌外缘存在凝胶样物质，使其受到阻碍，只能往返运动。高等植物大白菜通过胞间连丝实现穿梭运动，推测是因为细胞间的物质交换和信息传递。

通过本次实验加深了学生对细胞质流动方式的认识，拓展学生的视野、培养学生的生物学科素养。学生通过感受细胞是动态的生命系统，逐步形成细胞结构与功能相适应的生命观念。

“探究影响黑藻细胞质流动的因素”实验中，同学们查阅资料，老师指导实验原则，小组合作讨论设计不同的实验方案，履清实验操作流程，设定了15℃、25℃、35℃三组不同的温度；有强光、弱光、自然光不同的光照强度，还有设定了pH为5、7、12的不同酸碱度。刚开始对于初中学生对实验变量的控制理解不透，如何控制单一变量、控制无关变量、如何设计对照组和实验组。经过大家的不断探讨，对如何提高实验的科学性有了深刻的理解。通过在数码显微镜拍下的视频对比各个条件下黑藻细胞质流动的速度，每一组的对比实验观察、记录评价，每组成员代表上台进行总结汇报。经过试验探究，发现细胞质的流动速度在不同的温度、光照以及pH均受到影响，其中在25℃、强光下细胞质的流动速度最快，而在酸性或碱性条件下，细胞质均停止流动，尽管马上滴加清水，细胞质也不再流动了，可能细胞已经失去活性。

二、实验教学过程的问题驱动

“微课引领——问题驱动”让学生自主构建科学探究的知识框架；以问题为基点，以学生活动为中心，发挥教师的主导作用，利用“问题支架”引导学生设计探究方案，达成生物课堂的高效教学。例如，在上八年级上册《脊椎动物——鱼类》这一节课时，鱼类对于八年级的学生来说并不陌生，有一定的感性认识，但是鱼适于水中生活的形态结构特征，尤其是鱼鳍在游泳中的作用和鳃的特点，学生只有肤浅的认识，通过设计问题让学生带着问题来完成观察鱼的外形和运动、捆绑鱼鳍、在口的前方滴蔬菜汁等实验，帮助学生由感性上升到理性，自主观察，问题驱动，①鲫鱼的身体分成哪几部分？②鲫鱼的体型、体色、体表、运动器官，结合鱼的外形图，启发学生鱼为什么能够适应在水中生活。③观察鱼鳍在游泳中的作用微实验了解每一种鳍发挥的作用。“为什么要用两条鱼？”“为什么要分别处理各种不同的鳍？”④“观察鱼鳃及鱼的呼吸微实验”播放学生制作的观察视频，并出示问题：1.水流入鱼口后，从什么地方流出？2.流入的水和流出的水，溶解的气体成分会有哪些变化？3.口和鳃盖后缘是同时张合，还是交替张合？出示鱼鳃结构图并提问题：它有哪些特点适于水中呼吸？鳃为什么是鲜红色的？鳃丝为什么既多又细？

通过设计探究活动，出示观察的问题，利用“微实验”的直观、形象，引导学生通过观察、思考、合作、交流、展示，进行自主学习。利用问题展示，让学生积极思考回答，培养学生的归纳总结能力。把课堂还给学生，给学生以充分的自主权，激发学生潜能，提高学习效率。将实验观察得到的结论系统化，强化生物体结构与功能相适应、生物与环境相适应的观点。

三、实验结果评价的资源利用

在互联网+时代，可以利用互联网，采取网络化的教学方式 ， 以现代信息技术软件为教学手段，让学生把分组拍摄的实验过程上传到班级小组钉钉群，利用问卷星对实验结果进行收集实验数据，教师可以在后台对学生的课堂表现和学习结果进行统计分析，使评价更客观、全面。学生制作的实验视频可以作为生成性教学资源，进行分类处理，针对学生暴露的问题，可以进一步开展调查和教学，对表现优良的学生和小组，可以进行展示和表彰，建立奖励机制。通过设计任务评价单供学习小组对实验成果进行展示汇报：视频、讲解、疑惑、反思……课后教师可以再通过拍摄作品对小组进行全面客观评价。同时这些影像资料可以作为生成性资源为以后的教学服务和利用。这样就能够更有效地达成教学目标，激发学生的学习兴趣和创新潜能。探究就是学生在教师的指导和任务的驱使下，进行自主学习和探究的过程。教师按照课标要求建立学习内容的框架和程序，然后将学生引入一定的问题情境，让学生独立在校园网、局域网或教师主页上搜索，查询、归纳、整理信息源和理顺知识关系，然后再通过小组之间合作学习、研讨互助，达到知识的掌握和运用。

参考文献：

[1]汪忠.生物新课程教学论[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]教育部.全日制义务教育生物课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

责任编辑 徐国坚