沈 瑜

(江蘇省徐州市第三十一中學(xué) 221006)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011版)》在課程內(nèi)容10個主題中精選了50個重要概念，以概念內(nèi)涵或命題的方式具體描述，強調(diào)了概念教學(xué)在生物教學(xué)中的重要性。本文以蘇科版初中生物學(xué)教材(2011版)內(nèi)容為例，就如何發(fā)揮實驗活動在生物學(xué)概念構(gòu)建中的作用，談幾點認識。

1 用實驗活動創(chuàng)設(shè)概念學(xué)習(xí)的情境

概念的導(dǎo)入對概念教學(xué)有重要的作用，相較于視頻導(dǎo)入，復(fù)習(xí)導(dǎo)入等方法，實驗導(dǎo)入可以促使學(xué)生在實驗中觀察和思考，產(chǎn)生對概念的初步體驗，生成與概念相關(guān)的問題，從聚焦概念進入課程學(xué)習(xí)，創(chuàng)設(shè)緊扣概念的學(xué)習(xí)情境。

以七年級上冊“能量的釋放和利用”為例，教師通常會利用教材給定素材進行情境創(chuàng)設(shè)，即引導(dǎo)學(xué)生觀察教材中“青少年爬不動山”“又冷又餓”的兩張圖片，得出“食物能夠為生命活動提供能量”的結(jié)論，隨后通過比較同一人“安靜時、迅速起蹲1min后、休息5min后”呼吸頻率，得出“能量的釋放與呼吸有關(guān)”的結(jié)論。呼吸的概念在此直接推出，“呼吸過程中氣體變化”等實驗均為圍繞概念的驗證實驗。這是演繹式教學(xué)的典型方法，告知結(jié)論在前，學(xué)生感受在后，問題由教材提出，概念學(xué)習(xí)在知識的框架中亦步亦趨，學(xué)生思維空間狹窄。

與此相反，嘗試將實驗活動前置，引導(dǎo)學(xué)生先通過測量不同狀態(tài)呼吸頻率的活動體驗“能量釋放與呼吸”的關(guān)系。學(xué)生除了得出“能量釋放與呼吸密切相關(guān)”的結(jié)論之外，還能進一步根據(jù)現(xiàn)象提出問題。例如，什么是呼吸？呼吸的過程是不是就伴隨著能量的釋放？植物體能量的釋放也伴隨著呼吸嗎？植物體能呼吸嗎？能量釋放是不是一定會消耗氧氣，放出二氧化碳？在此基礎(chǔ)上，教師可以學(xué)生在活動中提出的問題作為線索，依次引出“呼吸”和“呼吸作用”等概念。這樣的設(shè)計以實驗活動完成概念的引入，既加深思考深度，也便于呈現(xiàn)關(guān)于呼吸的錯誤的“前概念”。錯誤觀念會妨礙新知的理解和建構(gòu)，因此引發(fā)“前概念”中錯誤認識的矛盾沖突，有利于后續(xù)教學(xué)對“前概念”的錯誤修正。

再如，在教材“綠色植物的生長需要水和無機鹽”部分，原設(shè)計通過“無土栽培”技術(shù)的介紹，讓學(xué)生了解“綠色植物的生長需要水和無機鹽”，由于無土栽培技術(shù)并不貼近學(xué)生生活，需要借助圖文和視頻資料輔助介紹，引入比較生硬?？梢試L試作以下修改(圖1)：

圖1 “ 綠色植物的生長需要水和無機鹽”實驗活動

通過實驗前置，學(xué)生比較土壤浸出液、無土栽培培養(yǎng)液、蒸餾水中植物生長情況，產(chǎn)生疑問，經(jīng)過進一步實驗探究，完成概念構(gòu)建，最后將“無土栽培營養(yǎng)液的組成”后置為概念的拓展和應(yīng)用，過程水到渠成。

2 用實驗活動破解概念學(xué)習(xí)的難點

概念是對事物的抽象或概括，生物學(xué)作為自然科學(xué)中的重要學(xué)科，大多數(shù)重要概念都來自實驗探究，光合作用、呼吸作用、消化等重要概念，就是科學(xué)家借助實驗摸索、總結(jié)出的科學(xué)規(guī)律。初中生的抽象思維能力還沒有完全成熟，實驗作為一個“具象”的教學(xué)活動，借助形象思維的力量突破概念構(gòu)建中的難點，不失是一種“破題”的利器。

還是以前述“能量的釋放和利用”為例，改進原教材設(shè)計，通過實驗活動導(dǎo)入，設(shè)計一系列的實驗活動，使學(xué)生對呼吸、能量釋放、氣體消耗等問題產(chǎn)生興趣，幫助學(xué)生建立起“在生物體內(nèi)，細胞能通過分解糖類等獲得能量，同時生成二氧化碳和水”的重要概念(圖2)：

圖2 “能量的釋放和利用”實驗活動

其中增加實驗1，讓學(xué)生觀察二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，對于理解“呼吸作用產(chǎn)生的氣體是二氧化碳”提供了直觀的事實支撐；增加實驗2，突破了呼吸作用的場所是“活細胞”的難點；增加實驗3，幫助學(xué)生理解呼吸作用的條件有光、無光都可以，而遮光處理只是為了排除光合作用對本實驗的干擾。再結(jié)合教材本來設(shè)計的實驗，學(xué)生通過觀察、實驗和交流分享，相繼形成有關(guān)呼吸作用條件、場所、原料、產(chǎn)物的相關(guān)概念，在此基礎(chǔ)上，由學(xué)生將這些內(nèi)容進行概括，總結(jié)出有關(guān)呼吸作用的重要概念，并且自主生成呼吸作用的表達式，實驗活動讓重要概念生成的過程清晰，順利破解概念教學(xué)中的難點，有利于學(xué)生學(xué)科思維的培養(yǎng)。

3 用實驗活動促進概念串的建構(gòu)

生物學(xué)的重要概念由于處于學(xué)科中心位置，包括了對生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解和解釋[1]，因此是對一般概念的高度概括和濃縮。在教學(xué)實踐中，通過實驗活動讓學(xué)生從觀察引發(fā)思考，從實踐引發(fā)質(zhì)疑，從歸納形成一般概念，再將相互關(guān)聯(lián)的一般概念串聯(lián)，整合成重要概念，這種方式不僅讓學(xué)生在問題驅(qū)動下，主動完成重要概念構(gòu)建的過程，還可避免實驗教學(xué)中單純記憶實驗結(jié)果的教學(xué)誤區(qū)，促使學(xué)生循序漸進的積累相關(guān)的概念知識，最終形成完整的概念體系。圖3是八年級上冊“人體內(nèi)物質(zhì)的運輸”教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)案例。

圖3 “人體內(nèi)物質(zhì)的運輸”實驗活動

在此，學(xué)生通過實驗活動形成一般概念，解決問題的同時提出新的問題，引出下一個概念，最后“血管”“心臟”“血液”這些概念如珍珠般串起，最終形成“血液循環(huán)系統(tǒng)包括心臟、動脈、靜脈、毛細血管和血液，其功能是運輸氧氣、二氧化碳、營養(yǎng)物質(zhì)、廢物等物質(zhì)”這個重要概念。在概念學(xué)習(xí)的整個過程中，實驗完成激發(fā)概念思考和引發(fā)后續(xù)概念思考的雙重“設(shè)疑”，突破概念串上每個一般概念從問題呈現(xiàn)到解決的核心問題。

隨著課程的推進，每一個新知識的納入補充了現(xiàn)有知識，通過一個個概念的積累，積沙成塔，直至將重要概念完整呈現(xiàn)。

4 用實驗活動完成概念拓展

生物學(xué)是與生活實際密切相關(guān)的科學(xué)，概念構(gòu)建后，更需要將概念中的原理或核心內(nèi)容延展和應(yīng)用。實驗活動特別是探究性實驗活動，可以考察學(xué)生對重要概念理解的深度和遷移應(yīng)用的能力，讓學(xué)生將生活情境中的問題，用規(guī)范、科學(xué)的探究活動開展研究，達到重要概念理解深化的目的。

例如，在學(xué)習(xí)關(guān)于消化系統(tǒng)的重要概念后，學(xué)生知道消化系統(tǒng)的主要功能是從食物中獲取營養(yǎng)物質(zhì)，以備運輸?shù)缴眢w的所有細胞中。又通過實驗探究“暴飲暴食引起消化不良的原因”，讓學(xué)生知道適度、合理、均衡的飲食可以為人體提供營養(yǎng)，暴飲暴食對消化會產(chǎn)生不利影響。于是，教師可要求學(xué)生參照教材信息庫中 “唾液消化作用的實驗方法”和“膽汁參與消化作用的實驗方法”，探究過量的淀粉能否被唾液全部消化，過量的油脂能否被膽汁全部乳化。學(xué)生通過兩個實驗，理解暴飲暴食的危害，從而獲得“適度飲食有利于消化”的概念，進一步豐富重要概念的內(nèi)涵。

教學(xué)中類似的例子還很多。例如，在學(xué)習(xí)了單細胞的生物體后，教師可將教材中“用酵母菌制作饅頭”的實驗拓展為“用酵母菌制作美食”的活動，鼓勵學(xué)生利用酵母菌，在家長的幫助下制作美食，學(xué)生用不同的制作工藝制作了葡萄酒、米酒、面包、酒釀和饅頭等。

學(xué)生在制作過程中真正體驗到，制作饅頭、面包時是利用酵母菌有氧呼吸的原理；制作米酒、葡萄酒、酒釀時則利用酵母菌無氧呼吸的原理。也了解到因為多數(shù)微生物在酸性和無氧條件下無法生存，被抑制生長，才保證了酵母菌在無競爭環(huán)境下的生長繁殖，從而拓展了對“發(fā)酵技術(shù)利用了微生物的特性，通過一定的操作過程生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品”這一重要概念的理解。