(江蘇省南京市金陵中學(xué)溧水分校 江蘇南京 211200)
《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》在教學(xué)建議中明確指出:加強和完善實驗教學(xué),關(guān)注重要概念的學(xué)習(xí)。然而,在日常教學(xué)中,不少教師為了概念而概念,課堂索然無味或者空有熱鬧,忽略學(xué)生構(gòu)建重要概念循序漸進的過程。生物學(xué)概念是在具體的生物學(xué)事實的基礎(chǔ)上抽象而來。因此,構(gòu)建概念的最佳途徑應(yīng)該讓學(xué)生自己動手進行實驗。學(xué)生可通過動手實驗探究,挖掘事實,理解生物學(xué)現(xiàn)象,進而抽象概括出生物學(xué)規(guī)律,并由此初步建立生物學(xué)概念。那么在初中實驗教學(xué)中,如何循序漸進有效的構(gòu)建生物學(xué)重要概念呢?筆者以“脊椎動物的運動系統(tǒng)”一節(jié)進行嘗試,談?wù)勛约撼鯗\的做法。
“脊椎動物的運動系統(tǒng)”是蘇教版八年級上冊第十七章第二節(jié)“動物的運動依賴于一定的結(jié)構(gòu)”的第二課時內(nèi)容。本節(jié)涉及的重要概念是:動物因逃避敵害,爭奪食物和棲息地,完成繁殖所進行的運動,是在神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下,由骨骼、骨骼肌和關(guān)節(jié)共同完成。這一概念是動物行為和動物行為生理基礎(chǔ)概念建構(gòu)的前提,因此,學(xué)生對本節(jié)的重要概念的透徹理解極其關(guān)鍵。教材圍繞著這一重要概念主要安排了觀察脊椎動物骨骼(豬骨骼)示意圖、觀察關(guān)節(jié)實驗、對照人的屈肘和伸肘示意圖觀察思考動作如何完成等多個活動。在教學(xué)過程中,合理處理這些活動,讓學(xué)生循序漸進的構(gòu)建、理解、應(yīng)用本節(jié)生物學(xué)重要概念,是實現(xiàn)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵所在。
(1)能用生物學(xué)術(shù)語完整地說出運動系統(tǒng)的組成及各組成器官與功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點。
(2)通過制作肌肉牽動骨運動的模型和豬關(guān)節(jié)探究實驗,理解運動產(chǎn)生的原理,認(rèn)同“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”基本觀念。
(3)通過脫臼、骨折、肌肉拉傷等案例分析,關(guān)注運動安全,建立適度運動、科學(xué)健身的理念。
教師播放剪輯視頻《動物冬季運動會實況報道》,提出問題:視頻中參加運動的是更加高等的脊椎動物,它們的運動不僅需要相應(yīng)的運動器官,還需要有關(guān)運動的更高一級的結(jié)構(gòu)層次——運動系統(tǒng)的參與。這個系統(tǒng)有哪些器官組成?
設(shè)計意圖:有趣的情境能瞬間抓住學(xué)生的眼球,激發(fā)學(xué)生對重要概念的求知欲。教師通過精彩紛呈的運動會報道,在讓學(xué)生領(lǐng)略不同脊椎動物獨特運動技能的同時,提出疑問,吸引了學(xué)生對脊椎動物的運動系統(tǒng)這一概念的有意注意,自然而然引出本節(jié)重要生物學(xué)概念——運動系統(tǒng)的組成。
教師課前將牛蛙的后肢去皮,保留腓腸肌,剔除其余多余的肌肉,錄制演示實驗微課視頻。具體操作:①用解剖針挑起腓腸肌,指出肌肉是附著在骨上的粉紅色的束狀結(jié)構(gòu)。②解剖針挑起腓腸肌的兩端,找出肌腱。肌腱是白色、有韌性的組織,它將肌肉與骨連在一起。③用手捏住蛙的后肢的外端,向內(nèi)外做伸縮運動。④解剖剪剪開骨與骨連接處,認(rèn)識關(guān)節(jié)的存在,并指認(rèn)腓腸肌兩端肌腱附著的位置。
學(xué)生觀看演示實驗解決以下問題:①觀察肌肉的形態(tài)特點(觀察肌肉形狀、顏色等);②尋找腓腸肌的兩端附著位置(肌肉附著在幾塊骨上),并在圖上圈出;③想一想運動系統(tǒng)是由哪些器官組成。
設(shè)計意圖:本節(jié)教材安排的實驗是觀察豬關(guān)節(jié),為了讓學(xué)生對運動系統(tǒng)有一個整體到局部的認(rèn)識,筆者考慮增加整體認(rèn)識運動系統(tǒng)組成的解剖實驗。豬骨上的肌肉及附著位置不易觀察,故選擇較易觀察的材料——蛙的后肢。由于后面還需進行分組實驗觀察豬關(guān)節(jié),考慮課堂時間有限和成本問題,本次延伸實驗不太適合做學(xué)生分組實驗,所以設(shè)置為演示實驗。同時為了讓所有學(xué)生都能清晰觀察到實驗過程,采用了微課形式展示演示實驗。演示實驗微視頻在實驗材料不易獲取或?qū)嶒灛F(xiàn)象稍縱即逝等較難開展的情況下可以輔助實驗教學(xué),化抽象為直觀,實現(xiàn)思維可視化,幫助學(xué)生初步構(gòu)建重要概念。通過微課視頻,學(xué)生可以直觀認(rèn)識到蛙的運動系統(tǒng)的組成及各組成器官的特點,幫助對抽象的概念建立直觀的印象,初步構(gòu)建運動系統(tǒng)組成這一重要概念。
學(xué)生自主學(xué)習(xí)關(guān)節(jié)各結(jié)構(gòu)組成,每四人一組,按照實驗指導(dǎo)進行豬關(guān)節(jié)觀察實驗。實驗結(jié)束后組內(nèi)分析、討論關(guān)節(jié)各結(jié)構(gòu)特點及存在意義。
教師指導(dǎo)實驗:①上下扳動,感受關(guān)節(jié)的靈活度;②用剪刀剪開關(guān)節(jié)囊,拉一拉關(guān)節(jié)囊,感受其韌性;③摸一摸關(guān)節(jié)軟骨表面,感受關(guān)節(jié)腔的滑度;④解剖針戳一戳骨與軟骨,對比骨與軟骨的硬度;⑤將標(biāo)有關(guān)節(jié)各結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽貼到相應(yīng)位置。
學(xué)生得出實驗結(jié)論:關(guān)節(jié)頭和關(guān)節(jié)窩的表面有一層光滑的軟骨,可以減小骨與骨之間的摩擦。另外,關(guān)節(jié)囊的內(nèi)表面還能分泌滑液,像潤滑油一樣,因此關(guān)節(jié)才比較靈活。而關(guān)節(jié)囊又能牢固地把相鄰兩骨連接起來,外面再加上堅韌的韌帶,更增加了關(guān)節(jié)的牢固性。
智能電網(wǎng),也就是實現(xiàn)了智能化的電網(wǎng)。目前對于智能電網(wǎng)的運用,從我國的現(xiàn)狀來看,主要運用在特高壓電網(wǎng)網(wǎng)架的建設(shè)工作上,組織協(xié)調(diào)各級的電網(wǎng),并將高科技技術(shù)和現(xiàn)代化信息融入到現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中,形成一套功能上非常完善的智能化電網(wǎng)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生故障的時候能夠及時的進行修復(fù),并能夠讓故障發(fā)生形成的損失達到最小,讓經(jīng)濟損失有效的降低。
設(shè)計意圖:在生物學(xué)實驗中,學(xué)生可通過觀察、分析、歸納等一系列過程,理解生物學(xué)現(xiàn)象,進而抽象概括出生物學(xué)規(guī)律,并初步建立生物學(xué)概念。教師應(yīng)該盡可能地創(chuàng)造條件,讓學(xué)生動手實驗探索。本環(huán)節(jié)中,學(xué)生需要在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,根據(jù)實驗指導(dǎo)自主開展實驗,這樣對觀察、解剖、比較都有了明確的方向。在每一步操作過程中,學(xué)生可以得出相應(yīng)的結(jié)論,在每一個結(jié)論的基礎(chǔ)上再進行下一個實驗。根據(jù)實驗的逐步指導(dǎo),學(xué)生一層一層地探究和體驗,逐步獲得相關(guān)的知識,從而加深對關(guān)節(jié)既牢固又靈活這一概念的認(rèn)識和理解。
3.4.1 體驗屈肘和伸肘的運動
學(xué)生把手臂高高伸起,進行屈肘和伸肘動作,歸納參與該運動的結(jié)構(gòu)。學(xué)生感受:在屈肘時,肱二頭肌收縮,同時肱三頭肌舒張;伸肘時,肱二頭肌舒張,同時肱三頭肌收縮的不同狀態(tài)。
3.4.2 制作肌肉牽動骨的模型
以硬紙板模擬骨骼、橡皮筋模擬肌肉、釘子固定模擬肌腱附著位置,學(xué)生分組制作模型(圖1),模擬屈肘和伸肘運動過程。教師啟發(fā)思考:在運動產(chǎn)生過程中,骨骼肌、骨和關(guān)節(jié)的作用分別是什么?
設(shè)計意圖:制作模型并操作模型體驗運動的過程就是對概念遷移和再應(yīng)用的過程,既可以強化學(xué)生對重要概念的理解,也是檢測學(xué)生對重要概念的理解過程。因此,學(xué)生制作模型和體驗運動,既鞏固了脊椎動物運動系統(tǒng)組成的概念,突出重點,又幫助直觀認(rèn)識運動產(chǎn)生原理,促進理解概念,突破難點。除此以外,這兩個活動設(shè)置更為主要的意義在于有助于學(xué)生關(guān)注自身的結(jié)構(gòu),激發(fā)對如何保護自己,如何在運動中不受傷害等方面應(yīng)用的求知欲。強化概念和檢驗概念理解的最佳途徑就是將概念用于生活,服務(wù)于生活,這也是教學(xué)的最終目的。
教師提供一組生活材料,啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)知識解釋日常生活現(xiàn)象。具體材料如下:
資料二:足球天才西塞在一場比賽中脛骨骨折,無法運動,遺憾告別賽場。醫(yī)生認(rèn)為發(fā)生骨折后,不要急于搬動病人,應(yīng)立即請專業(yè)人員固定骨折部位。
資料三:著名運動員劉翔由于跟腱受傷,導(dǎo)致缺席兩屆奧運會,醫(yī)生認(rèn)為應(yīng)禁止傷者站立或走動,最好趴著伸直腳尖后固定受傷部位。
教師引導(dǎo)學(xué)生分析材料,認(rèn)識運動產(chǎn)生的前提是運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整,同時幫助學(xué)生建立適度運動、科學(xué)健身的理念。
設(shè)計意圖:由于重要概念是以學(xué)生的感性認(rèn)識為基礎(chǔ)建立起來的理性認(rèn)識,因此要讓學(xué)生在體驗中學(xué)習(xí),在體驗中感受,特別是一些與他們自身有關(guān)的知識。這樣他們對知識的理解會更加深刻,也更有利于今后的運用。像這樣將理論應(yīng)用到實踐,讓學(xué)生對概念有更深刻的認(rèn)識的同時,提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),形成對概念的遷移與運用的能力,這也是生物課堂教學(xué)的根本所在。
教師用概念圖(圖2)列出本節(jié)課的重要概念,并且和學(xué)生一起歸納小結(jié)。
設(shè)計意圖:概念圖既可以將眾多的生物學(xué)概念直觀地呈現(xiàn),利于學(xué)生進行知識整合,在頭腦中形成知識框架,完善認(rèn)知結(jié)構(gòu),進一步將概念落到實處;又可以評價學(xué)生對本節(jié)重要概念的理解和掌握,以便于教師判斷教學(xué)目標(biāo)達成情況。
本節(jié)課的教學(xué)重點是脊椎動物的運動系統(tǒng)的組成,難點在于豬關(guān)節(jié)的觀察實驗。在以往的教學(xué)中,大多數(shù)教師采用的策略是通過直接向?qū)W生展示圖片和視頻,總結(jié)出脊椎動物的運動系統(tǒng)。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程是灌注式,更多的仍是通過死記硬背把結(jié)果記下來,對學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)的提升有限,也不能讓學(xué)生深切感受到結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。所以,教師在進行教學(xué)時,應(yīng)注重學(xué)生內(nèi)在概念的形成,讓學(xué)生去探究、去感受,小組再研討得出結(jié)論逐步形成概念。在教學(xué)設(shè)計的最后,教師讓學(xué)生在學(xué)案中獨立完成脊椎動物運動系統(tǒng)概念圖,然后分享交流。這是一個總結(jié)提升的過程,既能培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)語言表達能力,又能考查這節(jié)課的教學(xué)效果,相應(yīng)的生命觀念和社會責(zé)任也滲入其中,讓學(xué)生在潛移默化中受到影響。