初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)展科學(xué)思維

李鵬紅

摘要：在“節(jié)肢動(dòng)物”一節(jié)教學(xué)中，以探究“昆蟲特征”和“節(jié)肢動(dòng)物特征”為主線，通過(guò)對(duì)活體、標(biāo)本的實(shí)驗(yàn)觀察記錄，運(yùn)用分析、比較、歸納、概括等思維方法，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)肢動(dòng)物;思維方法;科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G633.91???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B??? 文章編號(hào)：1672-1578（2020）14-0236-02

科學(xué)思維作為生物學(xué)核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，是尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)思維的方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力[1]。生物學(xué)作為一門自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是生物課程教學(xué)活動(dòng)一部分，通過(guò)動(dòng)手、觀察等實(shí)踐經(jīng)歷，主動(dòng)參與概念的建構(gòu)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，并能將這種習(xí)慣延續(xù)到生活中，解決與生物學(xué)有關(guān)的現(xiàn)象和實(shí)際問(wèn)題，促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)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(shí)代下，教師備課素材豐富，形象生動(dòng)，對(duì)于撲面而來(lái)的知識(shí)，教師不停的講學(xué)生不停記。生物學(xué)與生活聯(lián)系非常緊密，更多的知識(shí)源于生活，而實(shí)際的教學(xué)中我們往往脫離生活，學(xué)生在感知外界時(shí)，更多是通過(guò)視頻、圖片、文字想象，壓抑初中生對(duì)知識(shí)探索好奇心，限制學(xué)生思維的發(fā)展。本文筆者將結(jié)合教學(xué)實(shí)例，談?wù)勅绾瓮ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)構(gòu)建重要概念，體驗(yàn)和領(lǐng)悟構(gòu)建知識(shí)的過(guò)程和方法，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

1.教學(xué)過(guò)程

1.1 探究蝗蟲適應(yīng)陸地生活的結(jié)構(gòu)特征。

教師播放蝗災(zāi)小視頻，引出本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容：以“蝗蟲”為例，介紹節(jié)肢動(dòng)物的主要特征。

學(xué)生四人一小組，在教師指導(dǎo)下，通過(guò)觀察、分析資料等探究蝗蟲的適應(yīng)陸地生活結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

活動(dòng)1：觀察蝗蟲標(biāo)本，結(jié)合課本P15頁(yè)蝗蟲結(jié)構(gòu)示意圖，完成蝗蟲結(jié)構(gòu)名稱填寫。小組成員間互相提問(wèn)，在蝗蟲標(biāo)本上找出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)填圖初步識(shí)別蝗蟲各部分結(jié)構(gòu)名稱，利用蝗蟲標(biāo)本的觀察，進(jìn)一步加深對(duì)各部分結(jié)構(gòu)名稱的記憶。

活動(dòng)2：小組通過(guò)觀察和動(dòng)手操作，回答問(wèn)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(duì)足？有什么特點(diǎn)？③動(dòng)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(jié)構(gòu)與生活環(huán)境相適應(yīng)嗎？

設(shè)計(jì)意圖：感性的認(rèn)知是人們通過(guò)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(rèn)知事物表象的一種方式，是人們進(jìn)行理性認(rèn)知的前提和基礎(chǔ)。有研究發(fā)現(xiàn)，如果基于多種感官對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行輸入，能獲得良好的教學(xué)效果[2]。讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手和思考，使其對(duì)蝗蟲身體的結(jié)構(gòu)有深層次了解，認(rèn)同其身體結(jié)構(gòu)與生活環(huán)境相適應(yīng)，更好的理解“結(jié)構(gòu)與功能觀”。活動(dòng)過(guò)程中，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，通過(guò)親自體驗(yàn)，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)感性認(rèn)知到理性認(rèn)識(shí)的升華。不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)也發(fā)展學(xué)生對(duì)比較、分析等思維方法的運(yùn)用。

活動(dòng)3：觀察蝗蟲的腹部，你發(fā)現(xiàn)了什么？可能與什么有關(guān)？根據(jù)你的發(fā)現(xiàn)，你能嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明你的觀點(diǎn)？

材料準(zhǔn)備：試管、清水、活體蝗蟲

學(xué)生圍繞呼吸部位在頭部和腹部進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，小組間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案交流，修正和完善實(shí)驗(yàn)方案。課下完成實(shí)驗(yàn)，下節(jié)課進(jìn)行結(jié)果的交流與展示。

設(shè)計(jì)意圖：“尊重事實(shí)和證據(jù)”是科學(xué)思維的前提，學(xué)生根據(jù)實(shí)踐觀察，發(fā)現(xiàn)蝗蟲腹部的上下波動(dòng)，推測(cè)可能與呼吸有關(guān)，進(jìn)而對(duì)呼吸部位產(chǎn)生疑問(wèn)。由此引出探究問(wèn)題：蝗蟲呼吸部位在哪里？這一探究問(wèn)題的解決的主動(dòng)權(quán)交到學(xué)生手里，抓住探究要研究和解決的“問(wèn)題”的本身，而不是套用“提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)與交流”這幾個(gè)固定環(huán)節(jié)[3]。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是個(gè)難點(diǎn)，需要小組成員的合作、討論、確定初步方案，小組間交流實(shí)驗(yàn)方案，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行方案修正和完善。運(yùn)用思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中發(fā)展學(xué)生思維，幫助學(xué)生逐步養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的思維習(xí)慣。

1.2 昆蟲的基本特征。

活動(dòng)1：觀察蟬和蜻蜓的標(biāo)本，完成導(dǎo)學(xué)案任務(wù)二的表格，表格如下;

材料準(zhǔn)備：蟬和蜻蜓的活體標(biāo)本

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

活動(dòng)3：展示螞蟻、蒼蠅的圖片，歸納昆蟲的基本特征。

活動(dòng)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(shè)計(jì)意圖：歸納是從個(gè)別中發(fā)現(xiàn)一般的推理形式和思維方式，學(xué)生對(duì)三種動(dòng)物的觀察，列表比較形態(tài)結(jié)構(gòu)，歸納三種動(dòng)物的共同特征。通過(guò)對(duì)螞蟻和蒼蠅的觀察，進(jìn)一步歸納出昆蟲的基本特征。在概念建構(gòu)的過(guò)程中，從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律出發(fā)：從感性到理性，從一般認(rèn)識(shí)到特殊的規(guī)律，逐步發(fā)展學(xué)生的邏輯思維?；顒?dòng)4設(shè)計(jì)，一方面通過(guò)學(xué)生口頭表述理由，監(jiān)控評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)理解，一方面為引出其他節(jié)肢動(dòng)物特征作鋪墊。

1.3 節(jié)肢動(dòng)物主要特征。

材料準(zhǔn)備：蝦的活體、鑷子、培養(yǎng)皿

活動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)物的主要特征？

活動(dòng)3：教師設(shè)疑：外骨骼對(duì)于節(jié)肢動(dòng)物有什么作用？觀看蟬、螃蟹、蜘蛛三種生物動(dòng)態(tài)蛻皮過(guò)程。

活動(dòng)4：分析問(wèn)題：在所有的動(dòng)物類群中，節(jié)肢動(dòng)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(guān)呢？

設(shè)計(jì)意圖：這部分的活動(dòng)建立前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行觀察方法上遷移，快速找出動(dòng)物共同特征和不同特征，總結(jié)節(jié)肢動(dòng)物主要特征。教材中以學(xué)生熟悉昆蟲介紹蛻皮現(xiàn)象，考慮到學(xué)生對(duì)其他節(jié)肢動(dòng)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(xué)生的眼界，加深對(duì)外骨骼作用的理解?；顒?dòng)4目的引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)節(jié)肢動(dòng)物以不同形態(tài)結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)多種環(huán)境，這是是節(jié)肢動(dòng)物分布廣泛主要原因。

2.教學(xué)反思

對(duì)于節(jié)肢動(dòng)物這個(gè)名詞有點(diǎn)陌生，盡管它是生活中常見的動(dòng)物，但是學(xué)生對(duì)節(jié)肢動(dòng)物的了解不系統(tǒng)，特別是”昆蟲“和”節(jié)肢動(dòng)物“這兩大類動(dòng)物的特征及關(guān)系，這是本節(jié)課教學(xué)難點(diǎn)之一。布魯納強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行探索，在探索中發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，因此教師必須有意識(shí)的在教學(xué)過(guò)程中發(fā)展學(xué)生的思維能力。本節(jié)課以“昆蟲特征”和“節(jié)肢動(dòng)物特征”為學(xué)習(xí)內(nèi)容主線，通過(guò)準(zhǔn)備動(dòng)物的實(shí)物、標(biāo)本代替圖片，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。同時(shí)對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)的精心設(shè)計(jì)，以問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)物、標(biāo)本，不僅動(dòng)眼還要?jiǎng)邮?、?dòng)腦，通過(guò)親身的體驗(yàn)，列表比較、分析、歸納和概括，構(gòu)建“昆蟲特征”和“節(jié)肢動(dòng)物特征”概念。以學(xué)生發(fā)展為本，通過(guò)觀察、分析、比較、歸納等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生從已知到未知再到已知，深入學(xué)習(xí)，提高學(xué)生邏輯思維水平。

3.教學(xué)建議

基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中概念建構(gòu)，通過(guò)讓學(xué)生親自體驗(yàn)知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，逐步探尋概念本質(zhì)，加深對(duì)概念的理解，對(duì)知識(shí)的記憶將更為的牢固。例如：觀察“種子的結(jié)構(gòu)”，教師準(zhǔn)備蕓豆和玉米種子，關(guān)于種皮保護(hù)的作用，教學(xué)中我們經(jīng)常一句帶過(guò)，但實(shí)際教學(xué)組織學(xué)生觀察未浸泡的蕓豆的種皮，感受它的硬度，同時(shí)讓學(xué)生扯一扯浸泡過(guò)蕓豆種皮的韌度，推測(cè)種皮的作用。通過(guò)動(dòng)手過(guò)程，從感性到理性的認(rèn)識(shí)種皮的作用，更好理解“結(jié)構(gòu)與功能觀”。而玉米種子結(jié)構(gòu)教學(xué)，只是簡(jiǎn)單對(duì)玉米種子的剖面滴加碘液進(jìn)行觀察，認(rèn)識(shí)各部分的結(jié)構(gòu)，學(xué)生沒(méi)有真正掌握知識(shí)。實(shí)驗(yàn)中我們可以組織學(xué)生對(duì)玉米（煮熟）進(jìn)行實(shí)物分離，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)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(rèn)識(shí)玉米各部分的結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。知識(shí)的探尋即是思維的發(fā)展，“尊重事實(shí)和證據(jù)”是科學(xué)思維的前提，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能讓學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)，根據(jù)觀察到生物學(xué)事實(shí)，運(yùn)用正確的邏輯思維方法，對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工，從而達(dá)成對(duì)生物學(xué)重要概念的領(lǐng)悟。

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[3] 楊麗紅，朱家華，崔鴻.以“問(wèn)題”為核心的科學(xué)探究教學(xué)策略[J].生物學(xué)教學(xué)，43（10）：17-18，2018.