馬建興　浦彤

摘 要 因?qū)σ坏狸P(guān)于“動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管判定” 試題的不同見解，引發(fā)了對(duì)“如何判定小魚尾鰭血管種類”的爭(zhēng)議，在“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)再探究的基礎(chǔ)上，尋找到了問題的答案，同時(shí)還提出了對(duì)試題命制、科學(xué)探究和重要概念教學(xué)的深入思考。

關(guān)鍵詞 小魚尾鰭血液流動(dòng) 試題命制 科學(xué)探究 重要概念

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

清代學(xué)者劉開認(rèn)為：“非學(xué)無以致疑，非問無以廣識(shí)?！笨茖W(xué)探究實(shí)驗(yàn)正是由“問題”開始，以實(shí)驗(yàn)為途徑，最終達(dá)成“廣識(shí)”的。《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011版）指出：“生物課程中的科學(xué)探究是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取生物科學(xué)知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法而進(jìn)行的各種活動(dòng)?！毕旅嫱ㄟ^由一道“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”試題引發(fā)爭(zhēng)議與思考，以期與大家探討科學(xué)探究的一般過程與方法及其對(duì)于概念形成的重要價(jià)值。

1 提出問題

某課堂教學(xué)中，教師呈示問題如下，試題1：圖l表示“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中材料的處理及小魚在顯微鏡載物臺(tái)上的擺放位置。圖2是實(shí)驗(yàn)過程中顯微鏡視野下觀察到小魚尾鰭血液流動(dòng)的情況。請(qǐng)據(jù)圖作答：

經(jīng)過一番討論后，學(xué)生主要有兩種不同觀點(diǎn)，其中正方認(rèn)為：“圖2中，血管A中血液向左側(cè)分流，血管B中細(xì)胞成單行通過，血液在C血管中匯合。則可判斷A為動(dòng)脈、B為毛細(xì)血管、C為靜脈。判斷的主要依據(jù)是顯微鏡下的血液流動(dòng)方向?！狈捶降挠^點(diǎn)則是：“光學(xué)顯微鏡是依據(jù)凸透鏡成像的原理，經(jīng)凸透鏡兩次成像形成的一種倒立放大的虛像，如物體為‘F，在顯微鏡下觀察到的物像為‘[F]。圖2是在低倍鏡視野中觀察到的小魚尾鰭內(nèi)血液流動(dòng)的情況，A和C處血液流動(dòng)方向均為右→左，實(shí)際血液流動(dòng)應(yīng)為左→右，所以C為動(dòng)脈、B為毛細(xì)血管、A為靜脈。”正方反駁：“依照對(duì)方觀點(diǎn)，顯微鏡成的虛像與物體上下、左右正好相反，除了血液流動(dòng)方向相反外，血管對(duì)應(yīng)的位置也是相反的。所以仍舊A為動(dòng)脈、C為靜脈?！痹跔?zhēng)論中，正方觀點(diǎn)逐漸占上風(fēng)。此時(shí)，反方一位學(xué)生提出不同觀點(diǎn)如下：“在圖1中，小魚在顯微鏡載物臺(tái)上的擺放位置是頭在右側(cè)，尾在左側(cè)，那么在顯微鏡的視野中，應(yīng)其頭部在左側(cè)、尾部在右側(cè)，而心臟是位于頭部鰓下側(cè)的位置。圖2中的血液流動(dòng)方向均為右→左，也就是血液都是從尾部流向心臟，若A為動(dòng)脈的話，有悖于‘動(dòng)脈是血液從心臟流向全身的血管這一概念?！眱煞N觀點(diǎn)針鋒相對(duì)，且很難以更有說服力的證據(jù)辯駁對(duì)方的觀點(diǎn)。當(dāng)教學(xué)中的生成超出了預(yù)設(shè)，教師又未能及時(shí)以智慧去化解時(shí)，課堂就陷入了暫時(shí)的寂靜。

2 實(shí)驗(yàn)探究

那么，究竟該如何“分辨血管的種類以及血液在不同血管內(nèi)流動(dòng)的情況”呢？師生共同回到實(shí)驗(yàn)室，開展“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的再探究，從而以事實(shí)作為證據(jù)、以邏輯作為辯論的武器，真正說服對(duì)方。

2.1 作出假設(shè)，設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)

經(jīng)分析，針對(duì)本次探究提出的假設(shè)為：① 在低倍鏡視野中，辨識(shí)動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管依據(jù)有哪些？② 依據(jù)何種特征判定動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管最為實(shí)用和準(zhǔn)確？③ 用泥鰍等材料進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，效果是否會(huì)優(yōu)于小魚？

實(shí)驗(yàn)材料：市場(chǎng)購(gòu)得的單尾小金魚、長(zhǎng)4～5 cm左右的泥鰍、紗布、小號(hào)（直徑9 cm）培養(yǎng)皿、數(shù)碼顯微鏡（型號(hào)DMWSK200IP-VC）（含載玻片）、滴管等。

實(shí)驗(yàn)步驟與方法：

（1） 挑選尾鰭色素較少的小金魚，用濕潤(rùn)的紗布包裹小金魚的頭部鰓蓋和軀干部，露出口和尾部，再將小金魚放在培養(yǎng)皿里，將培養(yǎng)皿中多余的水倒干，擦干培養(yǎng)皿外壁水珠。

（2） 將小金魚的尾鰭平貼在培養(yǎng)皿底壁內(nèi)，按頭在右側(cè)、尾在左側(cè)的方式，放置在載物臺(tái)上，將蓋玻片蓋在尾鰭上。使尾鰭正對(duì)通光孔。待小金魚安靜后，用低倍鏡觀察小金魚尾鰭內(nèi)的血管及血液在血管內(nèi)的流動(dòng)情況。移動(dòng)培養(yǎng)皿，尋找合適的視野。記錄視頻，截取照片如圖3（放大100倍）。

（3） 實(shí)驗(yàn)完畢后，將小金魚放回水中。

（4） 將泥鰍先放入濃度為5%的酒精溶液中進(jìn)行輕度麻醉（由于泥鰍生性活潑，注意泥鰍放入酒精時(shí)，要蓋上蓋子，以防泥鰍受到刺激后躍出容器）。根據(jù)實(shí)際情況，一般麻醉時(shí)間控制在2 min左右。

（5） 將輕度麻醉的泥鰍放在培養(yǎng)皿中，用濕潤(rùn)的紗布蓋住頭部的鰓蓋和軀干部，同步驟2。可以不蓋蓋玻片，在低倍鏡下直接觀察泥鰍的尾（胸）鰭內(nèi)的血管及血流情況，并記錄視頻，截取照片如圖4（放大100倍）。

（6） 實(shí)驗(yàn)完畢后，將泥鰍放入清水中，一段時(shí)間后，麻醉自行解除。整理實(shí)驗(yàn)器材。

2.2 觀察現(xiàn)象，分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論

（1） 在顯微鏡視野中，辨識(shí)動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管的依據(jù)有哪些？理論上根據(jù)血管的管腔大小、血液的流動(dòng)速度以及血液流動(dòng)方向等都是判定的依據(jù)。判定毛細(xì)血管的最好的方法就是紅細(xì)胞是否單行通過，由于此實(shí)驗(yàn)是活體觀察，小魚時(shí)不時(shí)會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)，因而大多數(shù)學(xué)生不易觀察到此現(xiàn)象。真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，較易觀察到的是小動(dòng)脈和小靜脈血管中的血液流動(dòng)情況。但是通過比較血管管腔大小、血流速度快慢等特征并不能準(zhǔn)確判斷動(dòng)脈、靜脈，原因有三：① 在顯微鏡下，管腔大小特征確實(shí)明顯，但各級(jí)動(dòng)脈和靜脈的管腔有差別，故無法據(jù)此做出判斷。② 在所觀察的區(qū)域里，如果速度有明顯差別的可以基本判定流速慢的是靜脈，流速快的是動(dòng)脈。但是在觀察時(shí)，流速快慢可能難以分辨，不能據(jù)此判定動(dòng)脈和靜脈。再者，管腔大小是影響血液流動(dòng)速度的主要因素，不同級(jí)別的動(dòng)脈、靜脈的流速本來就有差異，以此特征判定動(dòng)脈和靜脈也不準(zhǔn)確。③ 若依據(jù)血液是回流到心臟還是從心臟出發(fā)輸送到尾部來判定，學(xué)生首先要有清晰的顯微鏡成倒像的概念，進(jìn)而判斷血管類型，這一點(diǎn)在實(shí)際操作很難做到。再者，魚尾鰭中的血管排布并非都是規(guī)則的，實(shí)際上，在顯微鏡的一個(gè)視野中出現(xiàn)動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管的血液朝同一方向流動(dòng)也是正常的，所以此特征也不是最為恰當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

（2） 依據(jù)何種特征判定動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管最為實(shí)用和準(zhǔn)確？由于顯微鏡下實(shí)際觀察是很難看到由小動(dòng)脈→毛細(xì)血管→小靜脈組成的同一個(gè)微循環(huán)，因此觀察時(shí)往往需要不斷移動(dòng)尾鰭位置。如果找到紅細(xì)胞單行通過的血管為毛細(xì)血管；如果觀察到血液流動(dòng)方向逐漸出現(xiàn)分支（分流）的血管為小動(dòng)脈；反之，逐漸匯合（合流）的血管，即小靜脈。根據(jù)血液分流、合流的情況，這是判定動(dòng)脈、靜脈最為實(shí)用和準(zhǔn)確的依據(jù)。

（3） 用泥鰍等材料進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，效果是否會(huì)優(yōu)于小金魚？以泥鰍作為實(shí)驗(yàn)材料，開展了“觀察泥鰍尾（胸）鰭的血液流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)。與小金魚相比，略遜一籌。原因有三：① 泥鰍具有材料易得、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，其生命活力強(qiáng)，持續(xù)觀察時(shí)間也較長(zhǎng)。但其活動(dòng)能力較強(qiáng)，即使進(jìn)行輕度麻醉（重度麻醉會(huì)導(dǎo)致其死亡），也較難使其安靜下來，不便于觀察。② 以泥鰍的胸鰭為對(duì)象觀察血液的流動(dòng)情況優(yōu)于尾鰭。主要原因是泥鰍的尾鰭有色素斑點(diǎn)存在，影響觀察效果。泥鰍胸鰭色素沉積較少，觀察效果更好。但是胸鰭中血液流動(dòng)速度非常快，用肉眼也很難區(qū)分血液流動(dòng)方向。并且泥鰍的胸鰭比較小，容易緊貼在軀干上，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作要求較高。而小金魚的尾鰭中的血液流動(dòng)速度相對(duì)較緩，便于觀察。③ 泥鰍外表有黏液很滑，不易捕捉。

3 教學(xué)反思

3.1 以激勵(lì)教學(xué)為指向，提升試題編制的嚴(yán)謹(jǐn)性

我國(guó)中學(xué)生物教學(xué)目前采用的主要評(píng)價(jià)手段和方式依舊是紙筆測(cè)試。那么，命題者該如何編制試題，以更為全面地了解學(xué)生生物學(xué)課程學(xué)習(xí)的過程和結(jié)果，更好地激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)和改進(jìn)教師教學(xué)呢？在考查內(nèi)容上，要重視對(duì)生物學(xué)重要概念及概念體系的考核，盡量避免考查枝節(jié)的、零散的知識(shí)；在能力導(dǎo)向上，要重視對(duì)生物學(xué)概念、原理的理解和應(yīng)用，注重科學(xué)方法的考查，適當(dāng)減少對(duì)事實(shí)記憶、概念背誦和實(shí)驗(yàn)結(jié)論復(fù)述等低層次能力的考核；在呈現(xiàn)方式上，材料情境要盡可能地貼近于學(xué)生的生活世界，表述要規(guī)范、簡(jiǎn)練，便于學(xué)生閱讀，設(shè)問指向明確，邏輯思維清晰，參考答案表述規(guī)范，評(píng)價(jià)指向明確；在價(jià)值導(dǎo)向上，要特別尊重科學(xué)事實(shí)，以科學(xué)性作為檢驗(yàn)試題質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)。

試題1以“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)為背景材料，綜合考查了光學(xué)顯微鏡成像、血液循環(huán)等知識(shí)，其抽象思維、邏輯推理等能力的要求超過了初中學(xué)生的實(shí)際?？陀^來說，試題1本身并無科學(xué)性問題，圖2中的動(dòng)脈、毛細(xì)血管和靜脈未構(gòu)成一個(gè)微循環(huán)，且血管A、C中的血流方向一致，這都是實(shí)驗(yàn)過程中常見的現(xiàn)象，但不符合典型的血液循環(huán)的特征，若學(xué)生缺乏親身體驗(yàn)，僅憑血液流動(dòng)方向來判斷血管種類，則會(huì)產(chǎn)生解題思維的混亂。而“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生通過觀察“觀察血液在動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管內(nèi)流動(dòng)的情況”，嘗試“分辨血管的種類以及血液在不同血管內(nèi)流動(dòng)的情況”，在提煉事實(shí)的基礎(chǔ)上，形成“血液循環(huán)系統(tǒng)包括心臟、動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管和血液，其功能是運(yùn)輸氧氣、二氧化碳、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、廢物和激素等物質(zhì)”的重要概念，并提高顯微鏡操作技能和實(shí)驗(yàn)觀察能力。試題1的考查顯然與此目標(biāo)不相符合，這樣的評(píng)價(jià)也會(huì)挫傷教與學(xué)的積極性。因此，建議修改如下：

修訂1：圖5是小魚尾鰭內(nèi)血液流動(dòng)的情況。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的方法步驟和現(xiàn)象，回答下列問題：

參考答案：動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈；A中血流方向是由主干流向分支，B中紅細(xì)胞單行通過，C中血流方向是由分支流向主干。

修訂1思考角度有別于試題1，學(xué)生只需要依據(jù)血液流動(dòng)中的分流、合流來判斷動(dòng)脈和靜脈，依據(jù)紅細(xì)胞成單行通過來判斷毛細(xì)血管。減少了顯微鏡光學(xué)成像特點(diǎn)對(duì)學(xué)生的解題造成的影響，凸顯了基礎(chǔ)知識(shí)和重要概念的考查。命題者若堅(jiān)持要考查顯微鏡成像特點(diǎn)，在試題1其他條件不變的前提下，只需將圖2改為圖6，參考答案同修訂1。以此方式呈現(xiàn)情景，既尊重了實(shí)驗(yàn)事實(shí)，更符合學(xué)生的典型思維模式，提高了學(xué)生運(yùn)用概念解決問題的效率，評(píng)價(jià)激勵(lì)了學(xué)生的學(xué)習(xí)。

當(dāng)教師將教學(xué)重點(diǎn)放在核心概念教學(xué)上來時(shí)，就會(huì)重視對(duì)概念內(nèi)涵和外延的理解，教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)該更多的考察學(xué)生對(duì)概念的理解，以及更高認(rèn)知層次的概念應(yīng)用，鼓勵(lì)學(xué)生采用基于理解的學(xué)習(xí)方式。

3.2 以實(shí)驗(yàn)探究為導(dǎo)向，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真實(shí)性

古人云：“學(xué)起于思，思源于疑。”科學(xué)探究將疑問、思考、實(shí)證與結(jié)論有機(jī)整合，是一種有效的學(xué)習(xí)策略，而培養(yǎng)學(xué)生的探究能力則是初中生物學(xué)課程的重要目標(biāo)之一。但受“應(yīng)試教育”等多種因素的影響，探究性學(xué)習(xí)并沒有真正被重視、落實(shí)，探究教學(xué)的“新八股”趨勢(shì)卻愈演愈烈。一些學(xué)校的實(shí)驗(yàn)開設(shè)率很低，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)本身缺乏直觀感受和親身體驗(yàn)，對(duì)真實(shí)的問題解決過程缺乏思考，對(duì)于材料的選擇、步驟的設(shè)計(jì)、現(xiàn)象的分析等探究要點(diǎn)只會(huì)生搬硬套，不從實(shí)際出發(fā)，實(shí)驗(yàn)操作技能并沒有提高，探究能力也沒有真正發(fā)展。那么，生物教學(xué)中該如何落實(shí)上述課程目標(biāo)呢？課標(biāo)明確指出：“理解科學(xué)探究和對(duì)科學(xué)探究能力的形成需要學(xué)生親歷探究性學(xué)習(xí)的過程。”中學(xué)生物教學(xué)應(yīng)大力倡導(dǎo)探究性實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中，適時(shí)將部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，或者開展一些實(shí)驗(yàn)的再探究，都是很好地培養(yǎng)學(xué)生探究能力的渠道。在本文中，讓學(xué)生重新進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室“觀察小魚尾鰭血液的流動(dòng)”，就是對(duì)“實(shí)驗(yàn)再探究”思想的具體實(shí)踐。在再探究的基礎(chǔ)上，以學(xué)生的體驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)試題1修改如下：

修訂2：圖7為“觀察小魚尾鰭內(nèi)血液的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)材料的處理方式，圖8為低倍鏡鏡下觀察時(shí)，小魚于載物臺(tái)上的實(shí)際擺放位置，圖9為顯微鏡下看到的視野圖像。請(qǐng)根據(jù)圖9中血流方向的箭頭判斷，A為

血管，B為 血管。（提示：魚的心臟位于頭部下方）

參考答案：靜脈 動(dòng)脈。

修訂2主要考核了學(xué)生血液循環(huán)和顯微鏡成像的基本原理。解題需要學(xué)生理解及運(yùn)用的概念是：① 動(dòng)脈是將血液從心臟輸送到身體各部分去的血管；靜脈是將血液從身體各部分送回心臟的血管。② 魚的心臟位于頭部下方。因此觀察魚尾鰭內(nèi)血液流動(dòng)方向時(shí)，向頭部流動(dòng)的應(yīng)該為靜脈，向尾部流動(dòng)的應(yīng)該為動(dòng)脈。③ 顯微鏡下所觀察的像是倒像，因此在顯微鏡下金魚的頭在右側(cè)，尾在左側(cè)。圖9中的A血管中的血流方向是往右的，即流向心臟，因此A血管為靜脈；同理可得，B血管為動(dòng)脈。教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生在探究活動(dòng)中逐步形成觀察、發(fā)現(xiàn)和提煉問題的能力，逐步提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查研究、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力，逐步養(yǎng)成收集和分析數(shù)據(jù)、表達(dá)和交流的習(xí)慣等。教師應(yīng)結(jié)合探究活動(dòng)的全過程評(píng)價(jià)學(xué)生的探究能力。

3.3 以凸顯概念傳遞為核心，提升課堂教學(xué)的有效性

本次初中義務(wù)教育階段課標(biāo)的修訂（2011年）凸顯了重要概念的傳遞。中學(xué)生物學(xué)的學(xué)習(xí)，若將學(xué)習(xí)的重點(diǎn)放在背誦一些事實(shí)或記憶一些孤立的信息上，這樣的學(xué)習(xí)成果在科學(xué)素養(yǎng)的提高上顯然是低層次的，不是課改所期望的結(jié)果。中學(xué)生物學(xué)的學(xué)習(xí)，重要的是要讓學(xué)生在掌握事實(shí)的基礎(chǔ)上去同化概念、建構(gòu)概念體系，在理解概念的基礎(chǔ)上，運(yùn)用概念解決具體問題。

教學(xué)中，呈現(xiàn)生物學(xué)事實(shí)的途徑可以是教材資料、教師講述、媒體信息等，也可以讓學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)獲取事實(shí)，通過歸納、類比推理和演繹等多種方法提煉事實(shí)的本質(zhì)屬性，進(jìn)而幫助學(xué)生建立相對(duì)抽象的概念。本節(jié)內(nèi)容，通過“觀察小魚尾鰭的血液流動(dòng)”，學(xué)生獲取了有關(guān)“血管與血液流動(dòng)”的事實(shí)證據(jù)。教師再用圖10來表示本節(jié)課的概念框架，其中包含的基本知識(shí)有以下兩點(diǎn)：① 血液是在由心臟、動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈構(gòu)成的密閉空間里流動(dòng)的。② 動(dòng)脈是運(yùn)輸血液離心的血管，起于心臟，止于毛細(xì)血管；靜脈是運(yùn)輸血液回心的血管，起于毛細(xì)血管，止于心臟。血液是從動(dòng)脈逐步分流向毛細(xì)血管然后再由毛細(xì)血管逐步匯聚回流至心臟的。從而在歸納、提煉事實(shí)的基礎(chǔ)上，建立起相對(duì)抽象的血液在動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈流動(dòng)的概念關(guān)系圖，提高了學(xué)生對(duì)于血液循環(huán)概念的理解，優(yōu)化了概念學(xué)習(xí)的策略。

當(dāng)然學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的主旨還在于運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題。探究“小魚尾鰭血液的流動(dòng)”是為了幫助學(xué)生更好地理解血液循環(huán)的原理，并用血液循環(huán)的知識(shí)解決學(xué)生生活世界的具體問題。因此建議在教學(xué)最后讓學(xué)生思考以下問題：醫(yī)生在給病人打點(diǎn)滴時(shí)針頭插入的是什么血管，為什么要選擇這種血管？在抽血或輸液時(shí)，為什么要將針刺入部位的上方（近心端）用乳膠管捆扎起來？為什么盡管有地球引力的存在，而你腿部靜脈中的血液仍然能向上流回心臟？三種血管受傷后出血的急救措施有何區(qū)別？惟有我們“從社會(huì)中來”發(fā)現(xiàn)存在的問題，“到社會(huì)中去”尋找運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的方法，才能更好理解科學(xué)、社會(huì)與技術(shù)的關(guān)系（STS）。

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