初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的建構(gòu)

王本華

(1安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 蕪湖 241000； 2安徽省懷寧縣石牌初級(jí)中學(xué) 246100)

教學(xué)模式是在現(xiàn)代教育理論指導(dǎo)下，為達(dá)到一定的教學(xué)目標(biāo)，參與教學(xué)活動(dòng)的各要素相互作用，形成的比較穩(wěn)定的范式教學(xué)結(jié)構(gòu)[1]；它是一套能顯著提高教學(xué)效果的操作程序，現(xiàn)已成為一線教師研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。探究性實(shí)驗(yàn)是初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要組成部分。因此，建構(gòu)初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，不僅有助于開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且還有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)造精神。本文對(duì)初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)傳統(tǒng)模式的弊端進(jìn)行了分析，建構(gòu)了新的教學(xué)模式，并對(duì)這種教學(xué)模式在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用效果進(jìn)行了探索與思考。

1 當(dāng)前初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的主要問(wèn)題

當(dāng)前初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)一般教學(xué)模式是：提出問(wèn)題—做出假設(shè)—制定計(jì)劃—實(shí)施計(jì)劃—得出結(jié)論—表達(dá)與交流。該模式運(yùn)用于探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，由于沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)做出具體要求，因此教師在實(shí)施教學(xué)過(guò)程中容易出現(xiàn)偏差，沒(méi)有分清實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的實(shí)施主體是學(xué)生還是教師，這就使得實(shí)驗(yàn)中學(xué)生有探無(wú)究，只是按照教師設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)框架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生僅限于動(dòng)手，沒(méi)能真正參與到實(shí)驗(yàn)探究中。這種探究只是一種“淺表的、外顯的探究”，實(shí)際上還是一種“驗(yàn)證性探究學(xué)習(xí)”，也常被稱為“過(guò)度結(jié)構(gòu)化的探究”[2]，難以充分激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，很大程度上阻礙了學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。顯然，這種教學(xué)模式部分偏離了新課標(biāo)的教育理念。

2 初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的建構(gòu)

探究性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在不知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下帶著疑問(wèn)，在教師指導(dǎo)下自己動(dòng)手設(shè)計(jì)探究方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中按一定的探究方法和步驟去思考、發(fā)現(xiàn)，從而主動(dòng)獲得新的生物學(xué)知識(shí)及習(xí)得一定的科學(xué)思維方法的過(guò)程[3]。筆者根據(jù)探究性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，構(gòu)建了初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，具體教學(xué)程序如圖1。

圖1 探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的教學(xué)程序

該教學(xué)模式的建構(gòu)是以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)思想，細(xì)化了實(shí)驗(yàn)實(shí)施的環(huán)節(jié)，對(duì)教師和學(xué)生在各個(gè)環(huán)節(jié)中的行為提出了具體的要求。

這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的特點(diǎn)主要有：①發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力是核心。其主要目標(biāo)是讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程，使學(xué)生初步學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出問(wèn)題、設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)以及控制變量等重要科學(xué)方法、鍛煉學(xué)生科學(xué)處理數(shù)據(jù)的能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神等；②強(qiáng)調(diào)自主探究的環(huán)節(jié)。學(xué)生在探究時(shí)以問(wèn)題為起點(diǎn)，突出具體過(guò)程，強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究既是對(duì)探究問(wèn)題的學(xué)習(xí)，也是對(duì)科學(xué)探究方法的學(xué)習(xí)；③特別突出教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體和教學(xué)相長(zhǎng)的教學(xué)思想。實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)盡管都有教師的指導(dǎo)，但更重視充分發(fā)揮學(xué)生自主性和能動(dòng)性，在自主制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的基礎(chǔ)上，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成具體任務(wù)，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題通過(guò)師生相互探討和借助網(wǎng)絡(luò)及其他資源的手段予以解決，從而讓學(xué)生積極主動(dòng)地建構(gòu)生物學(xué)知識(shí)，潛意識(shí)中培養(yǎng)他們的科學(xué)思維方法。

3 初中生物學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式在教學(xué)中的應(yīng)用示例

以“非生物因素對(duì)某種動(dòng)物的影響”為具體教學(xué)實(shí)例，在筆者建構(gòu)的教學(xué)模式下組織開(kāi)展了教學(xué)工作。具體教學(xué)過(guò)程如下：

3.1 教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，學(xué)生提出問(wèn)題 結(jié)合先前“調(diào)查身邊環(huán)境中的生物”，教師介紹本地常見(jiàn)的幾種動(dòng)物(鼠婦、蚯蚓、泥鰍等)，然后布置任務(wù)，讓學(xué)生分組課下采集自然環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，飼養(yǎng)、觀察小動(dòng)物，在學(xué)生形成感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上確定本小組探究的課題。在教師指導(dǎo)下，小組合作嘗試提出要探究的問(wèn)題。

在采集、飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物時(shí)，教師要求學(xué)生思考以下問(wèn)題：①什么地方采集到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物？②小動(dòng)物生活環(huán)境怎樣？③飼養(yǎng)時(shí)，觀察到了什么現(xiàn)象？④你能提出什么問(wèn)題？各小組提出以下問(wèn)題：光等非生物因素對(duì)鼠婦的分布有影響嗎？濕度等非生物因素影響蚯蚓的分布嗎？溫度等影響泥鰍的呼吸嗎？

3.2 教師指導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 具體包括以下兩個(gè)步驟：

(1)學(xué)生分小組討論，做出假設(shè)，制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。針對(duì)以上提出的問(wèn)題，在教師引導(dǎo)下，將問(wèn)題具體化，全班最終確定了3個(gè)要探究的問(wèn)題：①光對(duì)鼠婦的分布有影響嗎？②水分影響蚯蚓的分布嗎？③溫度會(huì)影響小泥鰍的呼吸嗎？全班同學(xué)分8個(gè)小組，每組4～6人，各小組選定探究的問(wèn)題，小組成員結(jié)合已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)相互討論，作出假設(shè)并制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。假設(shè)是學(xué)生對(duì)提出的問(wèn)題所做的各種嘗試性解釋，實(shí)驗(yàn)計(jì)劃包括實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)用具的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)程序的確定，注意事項(xiàng)等[4]。

(2)教師指導(dǎo)下，自主改進(jìn)，完善計(jì)劃。小組成員相互交流、各抒己見(jiàn)，教師適時(shí)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，使問(wèn)題一一解決，并明確認(rèn)識(shí)到：①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循“對(duì)比對(duì)照”和“單一變量”原則。如：研究光對(duì)鼠婦分布影響時(shí)，光是實(shí)驗(yàn)的唯一變量，同時(shí)設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組就是對(duì)實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行處理的一組，對(duì)實(shí)驗(yàn)變量不進(jìn)行處理的為對(duì)照組；本實(shí)驗(yàn)中，有光的一組為實(shí)驗(yàn)組，沒(méi)有光的一組為對(duì)照組。②如何排除偶然因素及其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。如：研究光對(duì)鼠婦分布影響時(shí)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不能只用1只，要用10只或更多，要做重復(fù)實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)幾個(gè)小組的平均值。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保持安靜，避免聲音對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。③科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。教師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)表格，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。④教材上建議用的實(shí)驗(yàn)裝置或用具可以根據(jù)實(shí)際情況予以替代。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段小組討論后認(rèn)為：教材上寫的利用鐵盒和濕土作為實(shí)驗(yàn)用具存在一定的不足，因?yàn)殍F盒高度、大小以及濕土的厚薄等不好控制，且在實(shí)驗(yàn)組間也不好對(duì)比。為避免這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能產(chǎn)生的干擾，學(xué)生提出用18 cm的培養(yǎng)皿替代鐵盤(或紙盒)，培養(yǎng)皿的邊緣用黑色電工絕緣膠帶粘一圈，在皿蓋上方沿直徑粘一半稍厚的黑紙；用濕潤(rùn)的定性濾紙?zhí)娲萜鲀?nèi)的濕土。⑤教材上提出的操作程序也可根據(jù)實(shí)際情況予以改進(jìn)。學(xué)生在討論后提出，在培養(yǎng)皿正上方用LED手電筒照射，增加黑暗與明亮的對(duì)比度，以提高實(shí)驗(yàn)效果(鼠婦避光的現(xiàn)象更明顯、其行為更快發(fā)生)。

3.3 教師點(diǎn)撥、引導(dǎo)探究、學(xué)生小組合作，自主探究 小組各成員明確分工合作，按設(shè)計(jì)的計(jì)劃自主探究；教師巡視引導(dǎo)，適時(shí)點(diǎn)撥，及時(shí)評(píng)價(jià)鼓勵(lì)，同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生客觀地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

3.4 教師引導(dǎo)歸納，學(xué)生分析結(jié)果，得出結(jié)論 生物學(xué)包含的自然規(guī)律需要對(duì)實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的比較分析而得出。然而，七年級(jí)學(xué)生對(duì)記錄數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)表格還沒(méi)能形成習(xí)慣。本實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫劐憻拰W(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展后，學(xué)生認(rèn)為教材中提供的參考表格過(guò)于簡(jiǎn)單，僅能記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前，教師提出學(xué)生可以對(duì)原有表格進(jìn)行改進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)表格，添加了“平均值”一項(xiàng)(表1、表2和表3)，并計(jì)算各小組的總計(jì)平均值或百分比，這樣較好地培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)處理和分析數(shù)據(jù)的能力。

學(xué)生集體分析數(shù)據(jù)，經(jīng)充分討論后得出結(jié)論：①光影響鼠婦的分布，鼠婦適宜生活在陰暗的地方；②水影響蚯蚓的分布，蚯蚓適宜生活在潮濕的場(chǎng)所；③溫度能影響泥鰍的呼吸，在一定范圍內(nèi)，溫度越高泥鰍呼吸頻率越高。

表1 不同測(cè)試時(shí)間下不同環(huán)境中鼠婦分布情況(個(gè)體數(shù)量)統(tǒng)計(jì)表

表2 不同環(huán)境下蚯蚓分布情況(個(gè)體數(shù)量)統(tǒng)計(jì)表

表3 不同溫度下每30 s泥鰍呼吸次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.5 教師引導(dǎo)總結(jié)、實(shí)驗(yàn)拓展、學(xué)生思考升華、延伸實(shí)驗(yàn) 以實(shí)驗(yàn)結(jié)論為依據(jù)，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)環(huán)境中光、水、溫度等非生物因素對(duì)生物生活產(chǎn)生的影響。在課堂上每個(gè)小組的學(xué)生只做了單一因素對(duì)某種動(dòng)物生活影響的實(shí)驗(yàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，利用課余時(shí)間自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究其他非生物因素對(duì)該動(dòng)物生活的影響，如：濕度影響鼠婦的分布，光對(duì)蚯蚓生活的影響等，幫助學(xué)生更好地理解生物的生存依賴一定的環(huán)境。

3.6 重視過(guò)程評(píng)價(jià)的激勵(lì)作用，引導(dǎo)學(xué)生自評(píng)、互評(píng)，相互交流 教師對(duì)各小組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出全面評(píng)價(jià)，肯定他們?cè)谔骄窟^(guò)程中表現(xiàn)出的科學(xué)素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“探究”的信心，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生自評(píng)、小組成員互評(píng)，各小組相互交流，鼓勵(lì)學(xué)生總結(jié)、感悟?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)思想，以更好地促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)生物學(xué)知識(shí)、激發(fā)探究熱情、提升實(shí)驗(yàn)操作技能和培養(yǎng)科學(xué)的思維方式和創(chuàng)新意識(shí)。

4 教學(xué)實(shí)踐后的思考

筆者通過(guò)將該模式運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。由于新模式增設(shè)和改進(jìn)了部分實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)耗時(shí)有所增加，使原本不多的初中生物教學(xué)課時(shí)略顯緊張。另外，由于班級(jí)學(xué)生人數(shù)較多，教師難以高效引導(dǎo)和指導(dǎo)小組活動(dòng)，在一定程度上影響了部分小組的總體教學(xué)效果。因此，筆者認(rèn)為：可以根據(jù)具體的教學(xué)條件、內(nèi)容及要求，因地制宜，適當(dāng)?shù)貙?duì)教學(xué)模式進(jìn)行改造嫁接、切換組合和發(fā)展創(chuàng)新，以適應(yīng)教學(xué)需要，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和效率。

(基金項(xiàng)目：安徽省教育廳教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“高考改革背景下理科師范類專業(yè)本科生教學(xué)用具自制能力培養(yǎng)研究”， No.2016jyxm0381)