初中生物實驗教學(xué)的有效開展初探

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、勤于動手、積極思考。在這樣的教學(xué)改革的背景下，在生物學(xué)科教學(xué)中，并不能僅僅限定于生物學(xué)科本身的知識傳授和它的教育價值，而應(yīng)該體現(xiàn)學(xué)科價值、以及對社會的價值和是否能促進個體發(fā)展。因此，初中生物實驗課的有效開展對學(xué)生的個體發(fā)展尤為重要。生物學(xué)是一門實踐性很強的科學(xué)，有些能讓學(xué)生親手完成的實踐活動或?qū)嶒灳蛻?yīng)該讓學(xué)生親自去做。因為實驗可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實踐能力，調(diào)動學(xué)生的各種感官，激發(fā)學(xué)生的思維能力，讓學(xué)生在實踐中運用知識，學(xué)習(xí)知識，理解知識，體驗知識。一、實驗設(shè)計的整合優(yōu)化把初中生物實驗課進行統(tǒng)計并歸類，確定適宜做建模微課的實驗內(nèi)容，并對學(xué)生學(xué)情進行分析；在初中階段開始滲透高中的實驗探究，以便更利于初高中生物知識的銜接。讓學(xué)生從作出假設(shè)，到自主去探究、去發(fā)現(xiàn)，體驗并領(lǐng)悟科學(xué)家探究活動的思想觀念、科學(xué)方法和科學(xué)精神，體驗科學(xué)家的思考活動，幫助學(xué)生建立基礎(chǔ)的探究實驗?zāi)Ｊ健榱送咨平鉀Q課堂時間問題，我們通過對實驗設(shè)計的整合優(yōu)化，利用我校學(xué)生全寄宿的優(yōu)勢，讓他們利用社團學(xué)習(xí)時間走出課堂走進實驗室，從作出假設(shè)到自主地去探究去設(shè)計，分工，以及材料的選擇來分組完成實驗，并用手機拍攝實驗過程每一個不同的變化，從一個個微小的視頻通過剪輯，形成一個動態(tài)變化過程視頻，課堂上將分組實驗、建模教學(xué)以微課的形式分組匯報展示出來，讓學(xué)生通過自己設(shè)計的實驗去發(fā)現(xiàn)自己的“誤區(qū)”，對所學(xué)的生物知識得到更深入的了解。一邊動手操作一邊思考領(lǐng)悟科學(xué)原理，親自實踐的過程中掌握知識，更學(xué)會探索生物科學(xué)的方法技能。在“使用高倍顯微鏡觀察細胞的多樣性”實驗時同學(xué)們看到黑藻中的葉綠體進行環(huán)形流動，還有一些小顆粒進行不規(guī)則的運動，就提出系列問題：一方面：在細胞中除了胞質(zhì)環(huán)流以外是否還有其他的流動方式？出現(xiàn)不同的流動方式的原因仕么？另一方面：一些同學(xué)提出究竟有哪些因素會影響細胞質(zhì)流動呢？溫度、光照、酸堿度的不同細胞質(zhì)的流動速度是不是就不同呢？圍繞提出的問題，我校的生物學(xué)科社團成員分成兩個小組，確定了其中一個實驗主題為“探究細胞質(zhì)的流動方式”，另一個實驗主題為“探究影響黑藻細胞質(zhì)流動的因素”分別開展不同的探究實驗。學(xué)生們通過查閱大量的資料，“探究細胞質(zhì)的流動方式”確定用黑藻來觀察細胞質(zhì)環(huán)流、布朗運動，多毛絨泡菌是作為觀察穿梭流動最好的的實驗材料。多毛絨泡菌是一種黏菌，是多核的原生質(zhì)團，沒有細胞的分隔而是形成一整團的原生質(zhì)（或叫合胞體），其中會有很多的細胞核。黏菌的外緣是凝膠樣的外質(zhì)，核心是溶膠樣的內(nèi)質(zhì)。在內(nèi)外質(zhì)中含有許多葉脈狀的微細分支，在中央集攏在一起成為主脈，細胞質(zhì)就從支脈向主脈流動。讓學(xué)生動手從培養(yǎng)菌體到制作裝片，開始時在培養(yǎng)皿培養(yǎng)的多頭絨泡菌蔓延生長很快，在制作臨時裝片時無法分離完整的菌體而失敗告終。嘗試改為讓多頭絨泡菌直接在載玻片上培養(yǎng)，因載玻片較厚無法長時間保持濕潤，發(fā)現(xiàn)菌體難以生長，學(xué)科委同學(xué)們經(jīng)過不斷探索，后來嘗試讓多頭絨泡菌直接蓋玻片上滴水培養(yǎng)，經(jīng)過一個晚上的培養(yǎng)，菌體變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制作臨時裝片時反扣在載玻片上，終于成功地在數(shù)碼顯微鏡下清晰地觀察到了多頭絨泡菌的穿梭流動?？雌饋砗芎唵蔚呐囵B(yǎng)、制作裝片過程卻要經(jīng)歷多次失敗，小組成員們不斷思考研討和實踐探索，收獲科學(xué)實驗成功的喜悅。實驗方法是探索自然奧秘和發(fā)明新物品的必由之路。實驗是檢驗真諦的唯一標(biāo)準(zhǔn)。通過實踐提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、嚴(yán)謹(jǐn)求實、團結(jié)協(xié)作的精神。在學(xué)習(xí)了高等植物間的胞間連絲是相鄰兩個細胞之間形成的通道，生物學(xué)科委的同學(xué)經(jīng)過查閱資料了解到青椒和大白菜的柄是觀察胞間連絲的好材料，嘗試觀察在細胞間物質(zhì)的流動方式與多毛絨泡菌的穿梭運動進行對比。學(xué)習(xí)小組通過觀察黑藻的胞質(zhì)環(huán)流、布朗運動，多頭絨泡菌細胞內(nèi)和大白菜細胞間的穿梭流動，對其流動的原因結(jié)合有限的物理知識同學(xué)們進行了大膽的猜測，如細胞質(zhì)環(huán)流由于大液泡的存在，細胞質(zhì)被擠成薄層而沿著細胞質(zhì)膜環(huán)流運動，而帶動葉綠體的運動；布朗運動是細胞中的微小顆粒進行不規(guī)則的運動，推測是顆粒受到周圍水分子的不平衡的碰撞而導(dǎo)致。多毛絨泡菌向相反方向來回穿梭，推測可能絨泡菌外緣存在凝膠樣物質(zhì)，使其受到阻礙，只能往返運動。高等植物大白菜通過胞間連絲實現(xiàn)穿梭運動，推測是因為細胞間的物質(zhì)交換和信息傳遞。通過本次實驗加深了學(xué)生對細胞質(zhì)流動方式的認(rèn)識，拓展學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)生通過感受細胞是動態(tài)的生命系統(tǒng)，逐步形成細胞結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念?！疤骄坑绊懞谠寮毎|(zhì)流動的因素”實驗中，同學(xué)們查閱資料，老師指導(dǎo)實驗原則，小組合作討論設(shè)計不同的實驗方案，履清實驗操作流程，設(shè)定了15℃、25℃、35℃三組不同的溫度；有強光、弱光、自然光不同的光照強度，還有設(shè)定了pH為5、7、12的不同酸堿度。剛開始對于初中學(xué)生對實驗變量的控制理解不透，如何控制單一變量、控制無關(guān)變量、如何設(shè)計對照組和實驗組。經(jīng)過大家的不斷探討，對如何提高實驗的科學(xué)性有了深刻的理解。通過在數(shù)碼顯微鏡拍下的視頻對比各個條件下黑藻細胞質(zhì)流動的速度，每一組的對比實驗觀察、記錄評價，每組成員代表上臺進行總結(jié)匯報。經(jīng)過試驗探究，發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)的流動速度在不同的溫度、光照以及pH均受到影響，其中在25℃、強光下細胞質(zhì)的流動速度最快，而在酸性或堿性條件下，細胞質(zhì)均停止流動，盡管馬上滴加清水，細胞質(zhì)也不再流動了，可能細胞已經(jīng)失去活性。二、實驗教學(xué)過程的問題驅(qū)動“微課引領(lǐng)——問題驅(qū)動”讓學(xué)生自主構(gòu)建科學(xué)探究的知識框架；以問題為基點，以學(xué)生活動為中心，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，利用“問題支架”引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計探究方案，達成生物課堂的高效教學(xué)。例如，在上八年級上冊《脊椎動物——魚類》這一節(jié)課時，魚類對于八年級的學(xué)生來說并不陌生，有一定的感性認(rèn)識，但是魚適于水中生活的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，尤其是魚鰭在游泳中的作用和鰓的特點，學(xué)生只有膚淺的認(rèn)識，通過設(shè)計問題讓學(xué)生帶著問題來完成觀察魚的外形和運動、捆綁魚鰭、在口的前方滴蔬菜汁等實驗，幫助學(xué)生由感性上升到理性，自主觀察，問題驅(qū)動，①鯽魚的身體分成哪幾部分？②鯽魚的體型、體色、體表、運動器官，結(jié)合魚的外形圖，啟發(fā)學(xué)生魚為什么能夠適應(yīng)在水中生活。③觀察魚鰭在游泳中的作用微實驗了解每一種鰭發(fā)揮的作用。“為什么要用兩條魚？”“為什么要分別處理各種不同的鰭？”④“觀察魚鰓及魚的呼吸微實驗”播放學(xué)生制作的觀察視頻，并出示問題：1.水流入魚口后，從什么地方流出？2.流入的水和流出的水，溶解的氣體成分會有哪些變化？3.口和鰓蓋后緣是同時張合，還是交替張合？出示魚鰓結(jié)構(gòu)圖并提問題：它有哪些特點適于水中呼吸？鰓為什么是鮮紅色的？鰓絲為什么既多又細？通過設(shè)計探究活動，出示觀察的問題，利用“微實驗”的直觀、形象，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、思考、合作、交流、展示，進行自主學(xué)習(xí)。利用問題展示，讓學(xué)生積極思考回答，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。把課堂還給學(xué)生，給學(xué)生以充分的自主權(quán)，激發(fā)學(xué)生潛能，提高學(xué)習(xí)效率。將實驗觀察得到的結(jié)論系統(tǒng)化，強化生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀點。三、實驗結(jié)果評價的資源利用在互聯(lián)網(wǎng)+時代，可以利用互聯(lián)網(wǎng)，采取網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)方式，以現(xiàn)代信息技術(shù)軟件為教學(xué)手段，讓學(xué)生把分組拍攝的實驗過程上傳到班級小組釘釘群，利用問卷星對實驗結(jié)果進行收集實驗數(shù)據(jù)，教師可以在后臺對學(xué)生的課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)結(jié)果進行統(tǒng)計分析，使評價更客觀、全面。學(xué)生制作的實驗視頻可以作為生成性教學(xué)資源，進行分類處理，針對學(xué)生暴露的問題，可以進一步開展調(diào)查和教學(xué)，對表現(xiàn)優(yōu)良的學(xué)生和小組，可以進行展示和表彰，建立獎勵機制。通過設(shè)計任務(wù)評價單供學(xué)習(xí)小組對實驗成果進行展示匯報：視頻、講解、疑惑、反思……課后教師可以再通過拍攝作品對小組進行全面客觀評價。同時這些影像資料可以作為生成性資源為以后的教學(xué)服務(wù)和利用