【摘要】本文通過(guò)教材分析和學(xué)情分析，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，歸納“測(cè)定某種食物的能量”這節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課的特點(diǎn)，以問(wèn)題為導(dǎo)向，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，引導(dǎo)學(xué)生從裝備制作、材料選擇、規(guī)范操作等方面探索改進(jìn)策略，力求彌補(bǔ)課本中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足，提高生物實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】生物教學(xué) 實(shí)驗(yàn)探究 改進(jìn)策略

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）33-0086-02

生物是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，課程標(biāo)準(zhǔn)要求初中生初步具有生物實(shí)驗(yàn)操作的基本技能，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生形成生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任的生物學(xué)科核心素養(yǎng)，以便學(xué)生具備在真實(shí)情景中解決生物學(xué)問(wèn)題的意識(shí)和能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使理論知識(shí)變得形象生動(dòng)，既能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，又能發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。生物教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多、形式多、要求多，教師要引導(dǎo)學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)探究中，通過(guò)分工、協(xié)作真正動(dòng)起來(lái)，師生通過(guò)共同探討實(shí)驗(yàn)的操作步驟和方法，提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。本文筆者以“測(cè)定某種食物的能量”實(shí)驗(yàn)課為例，探索實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)的改進(jìn)策略，分享生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一、通過(guò)教材分析引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

“測(cè)定某種食物的能量”是人教版生物七年級(jí)下冊(cè)第二章第一節(jié)“食物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”中的一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量食物燃燒放出熱能的多少來(lái)測(cè)定食物中的能量，是在學(xué)生已經(jīng)了解食物中有六大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。這一章節(jié)的內(nèi)容比較抽象，筆者希望借助實(shí)驗(yàn)帶領(lǐng)學(xué)生鞏固舊知。

根據(jù)教材分析可知，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)、操作易行，能從多方面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，如天平、量筒、溫度計(jì)、酒精燈等實(shí)驗(yàn)器具的正確使用和數(shù)值的正確讀取，但是筆者經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐發(fā)現(xiàn)其中存在很多不足。教師可以借助該實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生在探究實(shí)踐中結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)新思維，積極發(fā)現(xiàn)原有實(shí)驗(yàn)裝置和操作流程中存在的問(wèn)題，例如原裝置過(guò)于簡(jiǎn)單，錐形瓶口未采取一定的密封措施，瓶口散熱損失能量較多，水溫不準(zhǔn)確，并且錐形瓶水位較淺，溫度計(jì)玻璃泡無(wú)法完全浸入水中;石棉網(wǎng)吸收了部分熱量，且在燃燒過(guò)程沒(méi)有防風(fēng)和保溫措施，燃燒過(guò)程容易中斷，會(huì)散失大量熱量;種子燃燒后散落的灰燼會(huì)弄臟或灼傷實(shí)驗(yàn)桌（臺(tái)）面，而且不好回收;這個(gè)實(shí)驗(yàn)受環(huán)境溫度的影響較大;原實(shí)驗(yàn)步驟缺少“稱(chēng)量花生燃燒后的質(zhì)量”環(huán)節(jié)，沒(méi)有比較花生燃燒前后的質(zhì)量以及說(shuō)明質(zhì)量減輕的原因，沒(méi)有從花生燃燒中能量有效轉(zhuǎn)化率分析能量可能通過(guò)哪些途徑損失掉，沒(méi)有聯(lián)系實(shí)際生活中物品燃燒時(shí)產(chǎn)生的黑煙探討環(huán)保等問(wèn)題;部分實(shí)驗(yàn)小組的學(xué)生看到課本的裝置后，不認(rèn)真思考如何操作更規(guī)范，而是由一名學(xué)生用手捏著溫度計(jì)的上端，另一名學(xué)生讀數(shù)，這種操作及讀數(shù)方法都不規(guī)范，存在較大誤差。

筆者認(rèn)為，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題有如下三個(gè)意義。

（一）樹(shù)立學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度

生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律是建立在大量的科學(xué)觀察和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上形成的理論，所以在生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生嘗試提出要探究的問(wèn)題，作出假設(shè)，有利于學(xué)生樹(shù)立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

（二）培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)創(chuàng)新的精神

學(xué)生在不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)而尋求解決問(wèn)題方案的過(guò)程中，可以很好地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，在好奇心理與實(shí)驗(yàn)探究的驅(qū)動(dòng)下，形成創(chuàng)新思維，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

（三）開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力和創(chuàng)造力

這次的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)是在引導(dǎo)學(xué)生自主提出探究問(wèn)題的基礎(chǔ)上展開(kāi)的，有助于培養(yǎng)學(xué)生探究的綜合能力，促使學(xué)生大膽地發(fā)散思維、突破教材限制，對(duì)學(xué)生智力開(kāi)發(fā)和創(chuàng)造力的培養(yǎng)有很重要的作用。

二、結(jié)合學(xué)情分析，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案

七年級(jí)的學(xué)生思維活躍、動(dòng)手欲望強(qiáng)烈、喜歡直觀事物，有一定的合作探究精神，但自律能力和認(rèn)知水平不高，綜合分析能力較弱，真正能夠“在思考中動(dòng)手，在動(dòng)手中思考”的學(xué)生不多，有時(shí)甚至?xí)驗(yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)儀器操作不當(dāng)引起不必要的麻煩，造成一定的危險(xiǎn)。結(jié)合這樣的學(xué)情特點(diǎn)，筆者從以下幾個(gè)方面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的細(xì)節(jié)。

首先，教師要合理組織學(xué)生進(jìn)行分組合作探究，確定每組要探究的問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生從不同的角度提出問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果加以討論，尤其是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)中，嚴(yán)格遵循探究實(shí)驗(yàn)的流程，即提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論，并以口頭及書(shū)面的形式進(jìn)行表達(dá)和交流。整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程都是通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)法，“引”學(xué)生思考，“導(dǎo)”學(xué)生探究，體現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。

其次，教師通過(guò)提出假設(shè)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、分工合作、查表與計(jì)算、對(duì)照比較、統(tǒng)計(jì)分析、集體討論、表達(dá)交流等活動(dòng)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與能源、環(huán)保等社會(huì)實(shí)際問(wèn)題有機(jī)結(jié)合。此外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注食物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，養(yǎng)成不挑食的習(xí)慣，從而促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的提升以及對(duì)科學(xué)研究方法的掌握，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成和綜合素質(zhì)的提高。例如在情景導(dǎo)入時(shí)，教師準(zhǔn)備一袋零食并提出問(wèn)題：“同學(xué)們愛(ài)吃零食嗎？你們知道這些食物中含有哪些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)嗎？這些食物含有多少能量呢？”借此鞏固舊知，激發(fā)興趣，引發(fā)思考。教師在對(duì)比實(shí)驗(yàn)前提出問(wèn)題：“相同質(zhì)量的核桃仁的能量比花生仁種子的能量多嗎？”引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)，制訂實(shí)施計(jì)劃。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生思考：“比較燃燒前的種子質(zhì)量與燃燒后灰粉的質(zhì)量，討論質(zhì)量減輕的原因是什么。水溫為什么會(huì)升高？燃燒的是什么物質(zhì)？我們吃的食物中含有什么？”讓學(xué)生帶著問(wèn)題完成合作探究實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師提出拓展問(wèn)題：“就種子燃燒時(shí)放出很濃的黑煙這一現(xiàn)象，試著從清潔能源、環(huán)境污染與保護(hù)、黑煙對(duì)炊具的影響、能量的損耗以及使種子充分燃燒應(yīng)采取的措施等方面發(fā)表見(jiàn)解?！?/p>

最后，教師在實(shí)驗(yàn)探究的總結(jié)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的重要性。教師要讓學(xué)生學(xué)會(huì)具體問(wèn)題具體分析，回顧探究的流程，明確本節(jié)課探究實(shí)驗(yàn)的步驟和方向，反思實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中還存在什么問(wèn)題，討論還有哪些可以繼續(xù)改進(jìn)的地方，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)探究課的興趣。

三、以問(wèn)題為導(dǎo)向，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)

基于上述問(wèn)題解析及認(rèn)識(shí)，筆者將演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在調(diào)整實(shí)驗(yàn)的整體方案和組織實(shí)施過(guò)程中，重點(diǎn)圍繞以下三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題尋找改進(jìn)對(duì)策，力求減少實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)的可操作性和科學(xué)性，同時(shí)充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、參與性和創(chuàng)造性。

（一）如何更好地保溫

原實(shí)驗(yàn)裝置使用的敞口的錐形瓶不能直接加熱，且會(huì)通過(guò)瓶口散失大量的熱量，因此，可以用大試管取代錐形瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大試管可以直接加熱，避免石棉網(wǎng)吸收熱量，而且30ml水在試管中水位較高，溫度計(jì)的玻璃泡可完全浸入水中。另外，用橡膠塞打孔后將溫度計(jì)的玻璃泡固定在水層中，同時(shí)在試管口增加橡皮塞能減少熱能散失。針對(duì)原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)保溫裝置、會(huì)向四周散失大量熱量的情況，筆者在試管燃燒部位用環(huán)保材料設(shè)置防風(fēng)裝置，如采用牛奶盒或其他飲料紙盒等，隔熱效果好，而且非常容易修剪，安全性較高，可降低實(shí)驗(yàn)操作風(fēng)險(xiǎn)。最后，在燃燒物下增加培養(yǎng)皿，使燃燒后的灰燼便于回收。

（二）如何讓種子更充分燃燒

種子是否能充分燃燒，與實(shí)驗(yàn)材料的選擇和燃燒的裝置有非常重要的關(guān)系。經(jīng)過(guò)比較，筆者選擇了較易燃燒、成本較低、飽滿(mǎn)且干燥去皮的花生仁作為實(shí)驗(yàn)材料。此外，在防風(fēng)裝置中增加開(kāi)口，確保上下通風(fēng)。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，稱(chēng)取食物重量0.25g為宜，食物大小適中易燃燒且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。為了讓種子更易燃燒，教師可以在實(shí)驗(yàn)前在花生仁上劃幾刀（如圖2），增大燃燒接觸面且利于通風(fēng)，用圖釘釘住花生仁并放在紗網(wǎng)上（如圖3）。

（三）如何快速、準(zhǔn)確稱(chēng)量種子

考慮到七年級(jí)學(xué)生對(duì)天平操作的熟練程度有限，以及用天平稱(chēng)取較小質(zhì)量物體的精確度不高，筆者在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后采用電子秤取代天平，直接稱(chēng)取相同質(zhì)量的干燥去皮花生仁種子。

此外，教師還可以提前給學(xué)生布置課堂預(yù)習(xí)作業(yè)，讓學(xué)生結(jié)合導(dǎo)學(xué)案自學(xué)，思考課本設(shè)定的裝置有哪些不足，并分組討論改進(jìn)這些不足的策略和方法，最后匯總提交。從而讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上更高效地提出改進(jìn)方案，增強(qiáng)學(xué)生的參與感，提升學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造力。與此同時(shí)，教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)，規(guī)范酒精燈、溫度計(jì)、量筒、天平等實(shí)驗(yàn)器具的使用方法和操作流程，要求重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取平均值。

如何提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性是一線教師重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題?？茖W(xué)的探究實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生積極參與并體驗(yàn)科學(xué)方法的一般過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解?！皽y(cè)定某種食物中的能量”這一探究實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)科學(xué)探究一般過(guò)程的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步提高了學(xué)生主動(dòng)探究的能力;鍛煉了學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案、收集和處理數(shù)據(jù)的能力;鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力，以及解讀與分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力;培養(yǎng)了學(xué)生及時(shí)反思的習(xí)慣。在情感、態(tài)度和價(jià)值觀方面，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、合作精神、實(shí)事求是和學(xué)以致用的科學(xué)態(tài)度。通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)探究方法，使實(shí)驗(yàn)可操作性更強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果更科學(xué)，進(jìn)而為提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

注：本文系廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度廣西教育研究專(zhuān)項(xiàng)課題“以能力為導(dǎo)向培養(yǎng)初中生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)踐研究”（立項(xiàng)編號(hào)：2018JD020）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：黃東群（1979— ），女，壯族，廣西田東人，碩士研究生，一級(jí)教師，研究方向?yàn)樯飳W(xué)科教學(xué)。

（責(zé)編 劉小瑗）