葉治平

(廣東省廣州市黃埔區(qū)玉泉學校 廣州 510530)

《義務教育生物學課程標準(2011年版)》(以下簡稱“課程標準”)提出了50個重要概念，并指出“生物學概念是生物學課程內(nèi)容的基本組成。生物學重要概念處于學科中心位置，包括了對生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解和解釋，對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用[1]?！惫P者認為，圍繞重要概念教學開展的實驗探究活動不僅能激發(fā)學生的學科探究精神，培養(yǎng)學生的生物學學科核心素養(yǎng)，還能促進學生對重要概念的建構、理解和應用。本文以人教版七年級下冊的“肺與外界的氣體交換”為例，說明如何開展多種形式的實驗探究活動促進重要概念教學。

1 概念分析與設計思路

“肺與外界的氣體交換”一節(jié)屬于課程標準第五大主題“生物圈中的人”，它提出教師應幫助學生形成“呼吸系統(tǒng)包括呼吸道和肺，其功能是從大氣中攝取代謝所需要的氧氣，排出代謝所產(chǎn)生的二氧化碳”這一重要概念。在具體的教學內(nèi)容上，要求學生能概述發(fā)生在肺部及組織細胞處的氣體交換過程，通過活動驗證人體呼出的氣體中含有較多的二氧化碳[2]。它屬教材中難度較大的一個內(nèi)容，倘若這節(jié)課以教師的講授為主，勢必教師講得口干舌燥，學生聽得乏味無趣。如“胸廓變化與呼吸的關系”需要運用氣體壓力與體積關系的物理學原理，而七年級學生尚未系統(tǒng)學習物理知識，教師若將氣壓講得太具體生物課易變成了物理課，花費太多時間；若避開不講又與科學事實不符合，不利于學生理解。教師該采用何種策略調動學生的學習能動性，積極參與課堂，主動建構重要概念呢？筆者把設計重點放在了利用實驗激發(fā)學生參與課堂、主動突破重難點上，通過學生的自主探究獲得體驗、分組模擬突破難點、創(chuàng)設小實驗深入理解、觀看視頻動畫等多種手段不斷豐富學生的體驗，激發(fā)學生的最高參與度，逐步加強學生對氣體進出肺原理的理解，促進重要概念的形成。具體教學內(nèi)容及設計思路如表1。

2 概念教學探索過程

2.1 實驗激趣，概念引入 簡單復習呼吸道的組成及對空氣的處理。教師呈現(xiàn)兩支各裝有5 mL澄清石灰水的試管，請一名學生用吸管吹氣，將呼出的氣體通入其中一支試管的澄清石灰水中，并觀察實驗現(xiàn)象。這個演示實驗迅速激發(fā)了學生的學習興趣。教師再呈現(xiàn)表2，讓學生思考氣體經(jīng)過肺會發(fā)生怎樣的變化，引出本節(jié)學習主題，明確學習目標。

2.2 親身體驗，概念初探 學生自主閱讀教材，了解肺在人體的位置和主要功能。教師提問：“為什么氣體能進出肺？引發(fā)學生的猜想，發(fā)散思維。開展第一個探究活動，讓學生感受呼氣與吸氣時胸廓的變化。為了讓學生更大膽的參與，教師可請學生都站起來，用語言和肢體動作加以引導。再播放課前錄制的學生深吸氣與呼氣的視頻，增強感受，同時活躍課堂氣氛。學生通過親身感受與觀看學生示范視頻，確定吸氣時胸廓是擴張的，呼氣時胸廓縮小。教師順勢提問： 胸闊的變化與什么有關？幫助學生初步接觸概念，學生閱讀教材思考答案。

2.3 手勢講解，概念搭建 肌肉的變化是抽象的，學生不易理解。教師應利用豐富的圖片、視頻多種手段講解胸廓的變化與肋骨間肌肉、膈肌的收縮和舒張有關，幫助學生理解，同時呈現(xiàn)表3，將問題逐步分解，降低學習難度。

表1 教學內(nèi)容及其設計思路

表2 吸入與呼出的氣體成分對照

表3 膈肌運動與胸廓變化關系

此時學生似懂非懂，教師引入手勢，以“上呼下吸”說明膈肌的運動狀態(tài)與胸廓變化的關系。首先兩手手指并攏，大拇指抵在胸腔最下端的肋骨，掌心相對，兩中指指尖相觸，此時的手型如同一座小山。它表示膈肌舒張，位置上升(圖1)。接著大拇指位置不變，手指交叉，此時手掌與地面平行，掌心朝下。它表示膈肌收縮，位置下降(圖2)。

利用動態(tài)視頻、手勢模擬增加學生對肌肉變化的感性認識，既幫助學生搭建理解概念的腳手架，將抽象知識化繁為簡，又調動了課堂氣氛。此時教師還可提供1～2道練習題，及時反饋所學，調整學習節(jié)奏。

2.4 模擬實驗，概念理解 教師提問： 肌肉的收縮與舒張引起了胸廓變化，而胸廓的變化與呼吸有什么關系？是胸廓先擴大氣體再進入肺，還是氣體先進入肺才導致胸廓的擴大？此時學生開始大膽猜想。開展第二個探究活動，將教材的演示實驗改為分組探究。學生四人一組觀察用大號汽水瓶、Y型玻璃管和氣球制作的模擬肺吸氣與呼氣的模型，積極動手摸索氣球怎樣脹大與縮小，并思考： ①模型各部分模擬的對應結構是什么？②氣球什么情況下脹大或回縮？③氣球破損漏氣或罩口密封不嚴，結果會怎樣？此時的學生不再是旁觀者，而是通過分組實驗，更主動地參與課堂和概念建構，在教師不斷深入的提問中，將模型呈現(xiàn)的特點遷移到人體的呼吸系統(tǒng)中，自主歸納氣體進出肺與膈肌、胸廓變化的關系(圖3)，理解重要概念。

圖1 手勢表示膈肌舒張

圖2 手勢表示膈肌收縮

2.5 實驗補充，概念完善 如果教師把氣壓與呼吸一并講了，學生難以在短時間內(nèi)接受這么多的知識點。因此教師在寫板書時故意留白。讓學生先大致明白吸氣與呼氣的大致過程。再開展第三個探究活動： 學生四人一組，每組發(fā)一個355 mL帶蓋子的空礦泉水瓶。首先擰緊瓶蓋，請學生用力擠壓，看能否將瓶子壓扁，并感受手受到的力度大小。此時突然擰開瓶蓋，聆聽聲音，同時再次感受手受到的力度大小。利用學生在該活動中的前后感受，教師可簡要分析氣體壓力的存在，從而推測在一定溫度下，氣體體積減小，氣壓增大。再結合胸廓體積變化幫助學生梳理肺內(nèi)氣壓的變化，深入理解氣體進出肺的本質原因是由肺內(nèi)氣壓的變化引起的。通過引導學生補充板書中的留白(圖4)，突破本節(jié)難點，完善概念建構。

2.6 加深理解，概念應用 學生觀看視頻動畫，利用反復播放的動畫形象地表達呼吸時肌肉、胸廓及氣壓的變化。學生邊看邊歸納肺與外界氣體交換的過程，增加課堂的趣味性。同時，教師引導學生運用所學的概念解釋生活中的現(xiàn)象，如： 人游泳的時候水浸沒胸口，會感到呼吸有些吃力；穿塑身衣、緊身衣保持苗條身材，會覺得呼吸困難，體質下降；沙堆里玩“沙子埋人”游戲可導致呼吸困難甚至窒息等。通過師生的共同分析，幫助學生理解應用概念，同時滲透健康生活的理念，激發(fā)學生社會責任感。

3 總結與思考

3.1 以豐富多樣的實驗形式，提高概念教學的有效性 在本節(jié)課中教師牢牢把握了教學主導地位，始終以學生為主體、以精心設計的實驗開展概念教學。最初的澄清石灰水變渾濁的真實實驗，激發(fā)學習興趣；課中的大號汽水瓶模擬胸廓運動實驗，再現(xiàn)呼吸過程；課末利用礦泉水瓶的拓展實驗，擊破理解概念的難點。這三個實驗充分發(fā)揮了不同類型實驗的作用，環(huán)環(huán)相扣，不斷提升，讓學生在有趣的實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，經(jīng)歷從現(xiàn)象到本質的過程，逐步建構重要概念，真正實現(xiàn)了讓學生在探究中成長，在實驗中培養(yǎng)理性思維，形成生命觀念，提高了概念教學的有效性。

3.2 以小組合作學習降低學習難度，提高概念教學的高效性 在一節(jié)新授課里開展3次實驗活動，學生還要閱讀教材、展開思考、回答問題等，40分鐘的課堂時間稍縱即逝。只有充分調動學生的參與積極性，活躍思維，才能跟上教師的授課節(jié)奏。為此，筆者組織學生多以4人小組的形式來開展學習活動，以親身感受、實驗探究、觀看視頻等多重手段激發(fā)學生的好奇心、動手能力和探索精神。組內(nèi)合作，讓學生在互相討論中發(fā)表見解，降低本節(jié)課的學習難度；組間競爭，讓學生大膽質疑、集思廣益；生生互動，課堂充滿了科學探究氣息，提高了概念教學的高效性。

3.3 以知識遷移加深概念理解，提高概念教學的實效性 教師開展實驗探究，引導學生將獲得的生物學知識逐步建構重要概念，符合課程標準倡導的“在教學中實現(xiàn)主動探究學習與凸顯重要概念傳遞的對接”。但本節(jié)內(nèi)容是教師教學的“老大難”，也是學生學習的“糊涂點”。要幫助學生進一步理解、運用概念，教師還得將知識遷移到生活中去。

通過學生解釋生活中的實例，幫助學生深刻理解概念，培養(yǎng)學生科學思維；通過感受快跑時深呼吸過程中腹部的變化，形成體育鍛煉能增強呼吸肌力量的觀點，培養(yǎng)熱愛鍛煉、健康生活的理念，提高概念教學的實效性。