初中生物實驗教學中發(fā)展科學思維
——以“節(jié)肢動物”內容為例

李鵬紅

(福建省廈門第十中學 福建 廈門 361000)

科學思維作為生物學核心素養(yǎng)的主要內容，是尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度，運用科學思維的方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力[1]。生物學作為一門自然科學，實驗是生物課程教學活動一部分，通過動手、觀察等實踐經歷，主動參與概念的建構，養(yǎng)成科學思維的習慣，并能將這種習慣延續(xù)到生活中，解決與生物學有關的現(xiàn)象和實際問題，促成學生達成生物學科核心素養(yǎng)。

現(xiàn)存的生物課堂，教師仍然以講授為主。信息時代下，教師備課素材豐富，形象生動，對于撲面而來的知識，教師不停的講學生不停記。生物學與生活聯(lián)系非常緊密，更多的知識源于生活，而實際的教學中我們往往脫離生活，學生在感知外界時，更多是通過視頻、圖片、文字想象，壓抑初中生對知識探索好奇心，限制學生思維的發(fā)展。本文筆者將結合教學實例，談談如何通過實驗教學構建重要概念，體驗和領悟構建知識的過程和方法，進而培養(yǎng)學生科學思維。

1.教學過程

1.1 探究蝗蟲適應陸地生活的結構特征。教師播放蝗災小視頻，引出本節(jié)課學習內容：以“蝗蟲”為例，介紹節(jié)肢動物的主要特征。

學生四人一小組，在教師指導下，通過觀察、分析資料等探究蝗蟲的適應陸地生活結構特點。

活動1：觀察蝗蟲標本，結合課本P15頁蝗蟲結構示意圖，完成蝗蟲結構名稱填寫。小組成員間互相提問，在蝗蟲標本上找出相應的結構。

設計意圖：通過填圖初步識別蝗蟲各部分結構名稱，利用蝗蟲標本的觀察，進一步加深對各部分結構名稱的記憶。

活動2：小組通過觀察和動手操作，回答問題：①輕輕觸摸蝗蟲的體表，有什么感覺？②數(shù)一數(shù)蝗蟲有幾對足？有什么特點？③動手伸展蝗蟲的足，你發(fā)現(xiàn)了什么？④展開蝗蟲翅，你發(fā)現(xiàn)了什么？⑤你知道蝗蟲的哪些結構與生活環(huán)境相適應嗎？

設計意圖：感性的認知是人們通過感官直接接觸外部世界，在大腦中形成感覺和印象，并初步認知事物表象的一種方式，是人們進行理性認知的前提和基礎。有研究發(fā)現(xiàn)，如果基于多種感官對學習進行輸入，能獲得良好的教學效果[2]。讓學生通過動手和思考，使其對蝗蟲身體的結構有深層次了解，認同其身體結構與生活環(huán)境相適應，更好的理解“結構與功能觀”。活動過程中，遵循學生的認知規(guī)律，通過親自體驗，在實踐中發(fā)現(xiàn)知識，從而實現(xiàn)感性認知到理性認識的升華。不僅激發(fā)學生學習的興趣，同時也發(fā)展學生對比較、分析等思維方法的運用。

活動3:觀察蝗蟲的腹部，你發(fā)現(xiàn)了什么？可能與什么有關？根據(jù)你的發(fā)現(xiàn)，你能嘗試設計實驗方案證明你的觀點？

材料準備：試管、清水、活體蝗蟲

學生圍繞呼吸部位在頭部和腹部進行方案設計，小組間進行實驗方案交流，修正和完善實驗方案。課下完成實驗，下節(jié)課進行結果的交流與展示。

設計意圖：“尊重事實和證據(jù)”是科學思維的前提，學生根據(jù)實踐觀察，發(fā)現(xiàn)蝗蟲腹部的上下波動，推測可能與呼吸有關，進而對呼吸部位產生疑問。由此引出探究問題：蝗蟲呼吸部位在哪里？這一探究問題的解決的主動權交到學生手里，抓住探究要研究和解決的“問題”的本身，而不是套用“提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論、表達與交流”這幾個固定環(huán)節(jié)[3]。實驗方案的設計是個難點，需要小組成員的合作、討論、確定初步方案，小組間交流實驗方案，在原有基礎上進行方案修正和完善。運用思維進行實驗設計，同時在實驗設計中發(fā)展學生思維，幫助學生逐步養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的思維習慣。

1.2 昆蟲的基本特征。

活動1：觀察蟬和蜻蜓的標本，完成導學案任務二的表格，表格如下；

材料準備：蟬和蜻蜓的活體標本

活動2：根據(jù)觀察結果，歸納三種動物共同特征。教師設疑：其他昆蟲的特征都與這三種動物一樣嗎？

活動3：展示螞蟻、蒼蠅的圖片，歸納昆蟲的基本特征。

活動4：根據(jù)昆蟲的特征，判斷七星瓢蟲、蝦、蜘蛛、蜈蚣是否為昆蟲，理由是什么？

設計意圖：歸納是從個別中發(fā)現(xiàn)一般的推理形式和思維方式，學生對三種動物的觀察，列表比較形態(tài)結構，歸納三種動物的共同特征。通過對螞蟻和蒼蠅的觀察，進一步歸納出昆蟲的基本特征。在概念建構的過程中，從學生認知規(guī)律出發(fā)：從感性到理性，從一般認識到特殊的規(guī)律，逐步發(fā)展學生的邏輯思維?；顒?設計，一方面通過學生口頭表述理由，監(jiān)控評價學生對知識理解，一方面為引出其他節(jié)肢動物特征作鋪墊。

1.3 節(jié)肢動物主要特征。

材料準備：蝦的活體、鑷子、培養(yǎng)皿

活動1：①輕輕的觸摸蝦的體表，你發(fā)現(xiàn)了什么？②觀察蝦的觸角你發(fā)現(xiàn)了什么？③數(shù)一數(shù)，你發(fā)現(xiàn)蝦有幾對足？伸展蝦的足，你發(fā)現(xiàn)了什么？④你能歸納出蝦與昆蟲的共同特征？

活動2：①觀察蜘蛛的圖片，你發(fā)現(xiàn)了什么？②你能歸納出節(jié)肢動物的主要特征？

活動3：教師設疑：外骨骼對于節(jié)肢動物有什么作用？觀看蟬、螃蟹、蜘蛛三種生物動態(tài)蛻皮過程。

活動4:分析問題：在所有的動物類群中，節(jié)肢動物的種類和數(shù)量是最多的，想一想這與它們的哪些特征有關呢？

設計意圖：這部分的活動建立前面實驗的基礎上，進行觀察方法上遷移，快速找出動物共同特征和不同特征，總結節(jié)肢動物主要特征。教材中以學生熟悉昆蟲介紹蛻皮現(xiàn)象，考慮到學生對其他節(jié)肢動物的蛻皮現(xiàn)象較為少見，所以提供螃蟹和蜘蛛的蛻皮視頻，拓展學生的眼界，加深對外骨骼作用的理解?；顒?目的引導學生認識節(jié)肢動物以不同形態(tài)結構來適應多種環(huán)境，這是是節(jié)肢動物分布廣泛主要原因。

2.教學反思

對于節(jié)肢動物這個名詞有點陌生，盡管它是生活中常見的動物，但是學生對節(jié)肢動物的了解不系統(tǒng)，特別是”昆蟲“和”節(jié)肢動物“這兩大類動物的特征及關系，這是本節(jié)課教學難點之一。布魯納強調要讓學生主動進行探索，在探索中發(fā)現(xiàn)學習，因此教師必須有意識的在教學過程中發(fā)展學生的思維能力。本節(jié)課以“昆蟲特征”和“節(jié)肢動物特征”為學習內容主線，通過準備動物的實物、標本代替圖片，大大激發(fā)了學生學習的熱情。同時對教學環(huán)節(jié)的精心設計，以問題進行引導，指導學生觀察實物、標本，不僅動眼還要動手、動腦，通過親身的體驗，列表比較、分析、歸納和概括，構建“昆蟲特征”和“節(jié)肢動物特征”概念。以學生發(fā)展為本，通過觀察、分析、比較、歸納等環(huán)節(jié)，引導學生從已知到未知再到已知，深入學習，提高學生邏輯思維水平。

3.教學建議

基于實驗教學中概念建構，通過讓學生親自體驗知識發(fā)現(xiàn)過程，逐步探尋概念本質，加深對概念的理解，對知識的記憶將更為的牢固。例如：觀察“種子的結構”，教師準備蕓豆和玉米種子，關于種皮保護的作用，教學中我們經常一句帶過，但實際教學組織學生觀察未浸泡的蕓豆的種皮，感受它的硬度，同時讓學生扯一扯浸泡過蕓豆種皮的韌度，推測種皮的作用。通過動手過程，從感性到理性的認識種皮的作用，更好理解“結構與功能觀”。而玉米種子結構教學，只是簡單對玉米種子的剖面滴加碘液進行觀察，認識各部分的結構，學生沒有真正掌握知識。實驗中我們可以組織學生對玉米(煮熟)進行實物分離，教師引導學生進行種子分離：果皮和種皮→胚乳→子葉→(胚芽、胚軸、胚根)，從種子的整體性認識玉米各部分的結構，加深學生對知識的理解。知識的探尋即是思維的發(fā)展，“尊重事實和證據(jù)”是科學思維的前提，實驗教學能讓學生通過親身體驗，根據(jù)觀察到生物學事實，運用正確的邏輯思維方法，對知識進行加工，從而達成對生物學重要概念的領悟。