指向探究實(shí)踐能力培養(yǎng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例分析

摘 要：初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種重要的探究實(shí)踐活動(dòng)，其強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性并體現(xiàn)教師的主導(dǎo)性。本文以“嘗試探究水溫變化對(duì)金魚(yú)呼吸的影響”為例，探討如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、引導(dǎo)提問(wèn)和多元評(píng)價(jià)等策略，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)其科學(xué)思維和探究實(shí)踐能力，最終實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：探究實(shí)踐；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；學(xué)生主體性

文章編號(hào)：1003-7586（2024）11-0052-03 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

探究實(shí)踐是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的一種重要途徑。教師應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)探究實(shí)踐活動(dòng)在培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面所起的關(guān)鍵作用，并指導(dǎo)學(xué)生采用實(shí)驗(yàn)等方式開(kāi)展探究實(shí)踐活動(dòng)。然而，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)教師為了提高課堂效率而進(jìn)行單向傳授、學(xué)生為了完成課堂任務(wù)而按照既定步驟被動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，這嚴(yán)重降低了學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，進(jìn)而阻礙其獨(dú)立思考、解決問(wèn)題能力的提升，影響其探究實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，本文以“嘗試探究水溫變化對(duì)金魚(yú)呼吸的影響”這一實(shí)驗(yàn)為例，強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師應(yīng)適時(shí)放手，充分尊重學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)實(shí)踐自主構(gòu)建生物學(xué)概念、培養(yǎng)科學(xué)思維能力、樹(shù)立積極的科學(xué)態(tài)度，從而全面提升自身的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣

“嘗試探究水溫變化對(duì)金魚(yú)呼吸的影響”是蘇科版義務(wù)教育教科書(shū)《生物學(xué)·七年級(jí)·上冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱“教材”）第1章中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生了解巴斯德（L. Pasteur）探究肉湯變質(zhì)原因的全過(guò)程，并理解實(shí)驗(yàn)應(yīng)該遵循的“平行重復(fù)原則”“單一變量原則”“對(duì)照原則”及“可操作性原則”等基本原則。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中模擬科學(xué)家的探究過(guò)程，親身體驗(yàn)科學(xué)探究“提出問(wèn)題”“做出假設(shè)”“制訂計(jì)劃”“實(shí)施計(jì)劃”“得出結(jié)論”“表達(dá)交流”的六大步驟。該實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展為后續(xù)其他探究實(shí)踐活動(dòng)的進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，屬于初中生物學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的“啟蒙實(shí)驗(yàn)”。

在實(shí)驗(yàn)課程正式開(kāi)始之前，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等途徑搜集資料，了解金魚(yú)的生活環(huán)境與習(xí)性。在課堂上，學(xué)生分享他們對(duì)魚(yú)類的認(rèn)知，營(yíng)造出濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。隨后，教師展示背景資料，介紹我國(guó)華東地區(qū)的淡水魚(yú)類最適宜的生活水溫為20～28 ℃，并提問(wèn)：在夏天高溫和深秋低溫的條件下，魚(yú)類的生活是否會(huì)受到影響？學(xué)生雖然都能意識(shí)到水溫變化會(huì)對(duì)魚(yú)類的生活產(chǎn)生影響，但是并不清楚具體的影響。此時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中在魚(yú)缸上，啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題：“水溫的變化會(huì)影響金魚(yú)的呼吸嗎？”從而引出本次探究活動(dòng)的主題：嘗試探究水溫變化對(duì)金魚(yú)呼吸的影響。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師將知識(shí)與真實(shí)的問(wèn)題情境結(jié)合，創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中自主探究科學(xué)知識(shí)，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 引導(dǎo)提問(wèn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

為了確保實(shí)驗(yàn)科學(xué)性，實(shí)驗(yàn)時(shí)必須排除所有可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾因素，這就要求實(shí)驗(yàn)者必須堅(jiān)持“單一變量原則”和“對(duì)照原則”。然而，對(duì)初一學(xué)生而言，多數(shù)人認(rèn)為設(shè)置對(duì)照組的主要目的是使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯。如果教師直接指定實(shí)驗(yàn)方案，那么學(xué)生仍然是被動(dòng)的接受者，而不是主動(dòng)的探索者，難以深入理解知識(shí)的本質(zhì)。因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從識(shí)別實(shí)驗(yàn)變量入手，讓學(xué)生依據(jù)“對(duì)照原則”提出每種方案可能存在的問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)提問(wèn)和討論，運(yùn)用個(gè)人獨(dú)特的思維方式獲取生物學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)自身思辨能力和批判精神。

在本實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生經(jīng)討論得出兩種方案：第一種方案是取兩條金魚(yú)，分別置于常溫和變化的水溫兩種環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試；第二種方案是取一條金魚(yú)，先在常溫中測(cè)試，再于變化的水溫環(huán)境中測(cè)試。學(xué)生經(jīng)過(guò)討論，最終決定采用第二種方案。除水溫這個(gè)變量之外，其他實(shí)驗(yàn)條件如水質(zhì)、水量、燒杯大小等均保持一致，以避免這些因素對(duì)金魚(yú)呼吸次數(shù)的影響。綜合考慮各種因素后，教師將全班同學(xué)分為9組，其中6組探究水溫升高的情況，3組探究水溫降低的情況。學(xué)生小組按照計(jì)劃開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察并記錄金魚(yú)的呼吸次數(shù)。

“嘗試探究水溫變化對(duì)金魚(yú)呼吸的影響”實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果為：水溫升高時(shí)，金魚(yú)的呼吸頻率升高；水溫降低時(shí)，金魚(yú)的呼吸頻率降低。基于這一預(yù)期結(jié)果，學(xué)生可以推斷出“水溫變化會(huì)影響金魚(yú)呼吸”這個(gè)結(jié)論，甚至可以進(jìn)一步得出“金魚(yú)的呼吸頻率會(huì)隨著水溫的升高而升高，隨著水溫的降低而降低”這一規(guī)律。然而，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)小組的金魚(yú)在水溫升高到35 ℃后出現(xiàn)異常狀態(tài)，瀕臨死亡，此時(shí)學(xué)生表現(xiàn)出修改數(shù)據(jù)的傾向?；诖饲闆r，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并強(qiáng)調(diào)尊重事實(shí)證據(jù)的重要性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程很難保證和預(yù)設(shè)方案完全一致，當(dāng)“偶然性”因素出現(xiàn)時(shí)，學(xué)生往往會(huì)對(duì)自己的操作過(guò)程、選材等產(chǎn)生疑問(wèn)。然而，各種“偶然性”因素在探究實(shí)踐中是不可避免的。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在探究實(shí)踐的過(guò)程中敢于提問(wèn)、善于提問(wèn)，并為學(xué)生提供充足的思考空間，使他們能在疑問(wèn)中學(xué)習(xí)并在學(xué)習(xí)中不斷產(chǎn)生新的疑問(wèn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，幫助學(xué)生形成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、尊重客觀事實(shí)的思維品質(zhì)，進(jìn)而培養(yǎng)其科學(xué)思維。

3 多元評(píng)價(jià)，發(fā)揮學(xué)生主體價(jià)值

各組通過(guò)分析金魚(yú)在不同水溫下的呼吸頻率（見(jiàn)表1），基本可以得出“金魚(yú)的呼吸頻率隨著水溫的升高而升高，隨著水溫的降低而降低”的結(jié)論。然而，第2、3、9組的數(shù)據(jù)存在“偶然性”誤差，學(xué)生做出以下分析：第2組的數(shù)據(jù)異常可能是高溫將魚(yú)“燙傷”導(dǎo)致的，由此將原結(jié)論修正為“在一定溫度范圍內(nèi)，金魚(yú)的呼吸頻率會(huì)隨著水溫的升高而升高，隨著水溫的降低而降低”；第3組的數(shù)據(jù)顯示水溫變化對(duì)金魚(yú)呼吸頻率影響不大，學(xué)生結(jié)合背景資料中提到的“淡水魚(yú)類最適宜的生活水溫為20～28 ℃”，推測(cè)可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)置的兩種水溫都在適宜溫度范圍內(nèi)，所以金魚(yú)的呼吸頻率未發(fā)生明顯變化；第9組的數(shù)

據(jù)存在“偶然性”誤差則可能與金魚(yú)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。學(xué)生通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，深刻理解了“平行重復(fù)原則”對(duì)于消除“偶然性”誤差的意義。

在傳統(tǒng)的初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通常僅依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，但這種單一的評(píng)價(jià)方式往往難以全面反映學(xué)生在探究過(guò)程中的合作、分析、思考、交流等能力水平。特別是當(dāng)實(shí)驗(yàn)因“偶然性”因素未能達(dá)到預(yù)期結(jié)果時(shí)，學(xué)生可能會(huì)因此獲得負(fù)面評(píng)價(jià)，進(jìn)而削弱他們參與生物學(xué)探究實(shí)踐活動(dòng)的熱情與積極性。因此，為了更有效地發(fā)揮學(xué)生的主體價(jià)值，促使他們?nèi)谌雽?shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)當(dāng)采用多元化的評(píng)價(jià)體系。具體而言，教師在評(píng)價(jià)過(guò)程中可以即時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如：“學(xué)生在探究過(guò)程中是否提出創(chuàng)新性問(wèn)題？學(xué)生針對(duì)問(wèn)題設(shè)計(jì)的解決方案是否有效？”以此提高學(xué)生的自我效能感。同時(shí)，教師也可以采取先由小組互評(píng)、再由教師評(píng)定的機(jī)制，

培養(yǎng)學(xué)生的小組合作能力、應(yīng)變能力、觀察能力及推理能力等，從而增強(qiáng)他們?cè)谔骄窟^(guò)程中解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生探究實(shí)踐能力的重要途徑，應(yīng)該始終堅(jiān)持學(xué)生的主體地位，并充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性作用。在此過(guò)程中，教師應(yīng)致力于營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與、勇于提問(wèn)，并給予學(xué)生足夠的思考與討論空間，以自主構(gòu)建生物學(xué)知識(shí)體系。對(duì)于學(xué)生的創(chuàng)新性想法和階段性進(jìn)步，教師應(yīng)及時(shí)給予正面反饋，以此提升學(xué)生的探究實(shí)踐能力，并促進(jìn)其生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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