章黎黎

摘要：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)，通常包括：提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃和得出結(jié)論，常用的方法是對(duì)照實(shí)驗(yàn)。本文以“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”為例來談?wù)劇翱茖W(xué)探究”的教法與學(xué)法。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究;種子萌發(fā)的環(huán)境條件;對(duì)照實(shí)驗(yàn)

義務(wù)教育階段生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展效果，直接影響到學(xué)生知識(shí)技能和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。課堂教學(xué)是學(xué)校教育中進(jìn)行素質(zhì)教育的主渠道，根據(jù)現(xiàn)代教學(xué)理論的發(fā)展，教學(xué)方法體系的確定應(yīng)充分考慮兩個(gè)方面，一是教學(xué)的目標(biāo)及目標(biāo)具體化了的教學(xué)內(nèi)容，二是學(xué)生，是具有一定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和情感態(tài)度的學(xué)生。具體地說，就是根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，考慮學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，明確科學(xué)素質(zhì)教育應(yīng)以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的主體作用。本文以“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”為例來談?wù)劤踔猩飳W(xué)“科學(xué)探究”的教學(xué)與學(xué)習(xí)。

現(xiàn)在正是碩果累累的秋季，許多植物都收獲了果實(shí)和種子。秋天的收獲源于春天的播種，春播時(shí)往往有許多需要注意的事項(xiàng)，例如：許多作物是在春天播種的，天寒地凍不適宜;播種前要往地里澆一些水，使土壤濕潤(rùn)，如果剛下過一雨，就不用澆水了;但是過于潮濕也不適于播種，因?yàn)槿菀资狗N子霉?fàn)€;播種前還要通過耕和耙使土壤變得松軟。這其中就包含了種子萌發(fā)需要的環(huán)境條件：適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣。

這些條件是不是種子萌發(fā)所需要的嗎？激發(fā)了學(xué)生的興趣和思考后，就應(yīng)該引導(dǎo)他們來進(jìn)行科學(xué)探究了。科學(xué)探究通常包括：提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃和得出結(jié)論。常用的科學(xué)探究方法之一——對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即設(shè)計(jì)諸多因素一致，只有某一因素不同，通過對(duì)照比較得出結(jié)論。

一、提出問題和作出假設(shè)：

這對(duì)學(xué)生來說很容易，即“種子萌發(fā)需要哪些環(huán)境條件？”（提出問題一般就是將要探究的內(nèi)容用一般疑問句的形式表述出來。）和“種子萌發(fā)需要適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣?！保ㄗ鞒黾僭O(shè)就是對(duì)提出的問題給予觀點(diǎn)明確、表述完整的回答;假設(shè)可以是肯定的，也可以是否定的。）

二、制定計(jì)劃和實(shí)施計(jì)劃：

（1）、設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：

制定計(jì)劃時(shí)常常要設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，這是一個(gè)難點(diǎn)?？商峁┮唤M參考裝置，讓學(xué)生觀察思考：這里們有對(duì)照實(shí)驗(yàn)嗎？如果有的話，這組對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以探究什么問題？

學(xué)生回答有兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。1號(hào)種子和2號(hào)種子形成對(duì)照可以探究水分對(duì)種子萌發(fā)的影響;3號(hào)種子和2號(hào)種子形成對(duì)照可以探究空氣對(duì)種子的影響。顯然，學(xué)生沒有提到1號(hào)種子和3號(hào)種子可以形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)，那么它們可以嗎？為什么？當(dāng)然不能，因?yàn)樗鼈儷@得的水分和空氣都不同，變量不唯一！最后如果兩粒種子出現(xiàn)不同的結(jié)果就無法確定是哪個(gè)因素造成的，所以設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)要注意“變量唯一”。教師應(yīng)在此處通過板書等形式強(qiáng)調(diào)：“設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：1、變量唯一”。

這個(gè)裝置可以形成兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)分別探究水分和空氣對(duì)種子萌發(fā)的影響。在我們的假設(shè)中，種子的萌發(fā)還需要適宜的溫度，這個(gè)裝置能形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)來證明嗎？如果不能，該如何改進(jìn)呢？ 根據(jù)學(xué)生討論出的設(shè)計(jì)方案，老師再提供一組參考裝置。這組裝置與原來那組裝置的設(shè)計(jì)基本上是完全一樣的，只是把它放在了0℃的環(huán)境中，讓學(xué)生比較這兩個(gè)裝置，說出左裝置和右裝置中哪些種子符合“變量唯一”這個(gè)要求？

學(xué)生很容易回答出1號(hào)和4號(hào)、2號(hào)和5號(hào)、3號(hào)和6號(hào)符合“變量唯一”的要求。那么，它們可以形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)嗎？引導(dǎo)學(xué)生分析出：2號(hào)和5號(hào)可以，1號(hào)和4號(hào)、3號(hào)和6號(hào)不行，因?yàn)?號(hào)和4號(hào)都沒有一定的水分，3號(hào)和6號(hào)都沒有充足的空氣，除變量以外的條件不適宜。對(duì)照實(shí)驗(yàn)不僅變量要唯一，而且除變量以外的條件要相同且適宜。教師應(yīng)在此處通過板書等形式強(qiáng)調(diào)：“2、其它條件相同且適宜”。

三組對(duì)照實(shí)驗(yàn)：1號(hào)和2號(hào)、3號(hào)和2號(hào)、4號(hào)和2號(hào)，分別可以探究水分、溫度、空氣對(duì)種子萌發(fā)的影響。如果一段時(shí)間以后2號(hào)種子萌發(fā)了，其它種子都沒有萌發(fā)，可以得出結(jié)論嗎？即“種子的萌發(fā)需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣?！痹S多學(xué)生會(huì)給出肯定的答案，教師否定從而引發(fā)學(xué)生思考和討論——每組實(shí)驗(yàn)都只有一粒種子，可能存在偶然性！例如：1號(hào)種子不萌發(fā)有可能是缺乏水分，也有可能是種子自身的原因。那么，有什么辦法可以避免偶然性呢？當(dāng)然是進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，比如每組都使用等量的、相同的種子，或者把上述實(shí)驗(yàn)重復(fù)幾次。教師應(yīng)在此處通過板書等形式強(qiáng)調(diào)：“3、重復(fù)實(shí)驗(yàn)”。

（2）、實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組：

人教版初中生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)p89-90，設(shè)計(jì)方案中有三組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，每一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組分別是幾號(hào)瓶？學(xué)生填寫表格：（1、2、3、4號(hào)瓶分別裝入等量的、相同的種子，1號(hào)瓶中不灑水，2、3號(hào)瓶中灑一點(diǎn)水使里面的紙變得潮濕，4號(hào)瓶中倒入較多的水使種子完全浸沒的水中。然后把1、2、4號(hào)瓶放到櫥柜中，3號(hào)瓶放到冰箱里）

讓學(xué)生通過實(shí)物投影儀等方式展示填好的表格并作出說明]：1號(hào)瓶和2號(hào)瓶形成對(duì)照，探究水分對(duì)種子萌發(fā)的影響，其中1號(hào)是實(shí)驗(yàn)組、2號(hào)是對(duì)照組。3號(hào)瓶和2號(hào)瓶形成對(duì)照，探究溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響，其中3號(hào)是實(shí)驗(yàn)組、2號(hào)是對(duì)照組。4號(hào)瓶和2號(hào)瓶形成對(duì)照，探究空氣對(duì)種子萌發(fā)的影響，其中4號(hào)是實(shí)驗(yàn)組、2號(hào)是對(duì)照組。如何區(qū)分實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組？有什么規(guī)律嗎？一般情況下，自然、正常情況的為對(duì)照組，其它為實(shí)驗(yàn)組。

實(shí)驗(yàn)方案完成。播放課前錄制的視頻資料，生物興趣小組的同學(xué)實(shí)施了此方案。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

通過視頻學(xué)生看到了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程，要求根據(jù)最后呈現(xiàn)的畫面說出每組對(duì)照實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論，填寫如下表格：（視頻畫面：1、3、4號(hào)瓶種子沒有萌發(fā)，2號(hào)瓶種子萌發(fā)了）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為1、3、4號(hào)瓶種子沒有萌發(fā)，2號(hào)瓶種子萌發(fā)了;實(shí)驗(yàn)結(jié)論是種子的萌發(fā)需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣?？茖W(xué)探究中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論也是有方法的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果就是對(duì)實(shí)驗(yàn)中看到的現(xiàn)象進(jìn)行直接的描述;實(shí)驗(yàn)結(jié)論就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答之前提出的問題，要求觀點(diǎn)明確、表述完整。

教師進(jìn)一步質(zhì)疑：視頻中實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)將1、2、4號(hào)瓶放進(jìn)櫥柜，3號(hào)瓶放進(jìn)冰箱，書上的方案也是這么要求的。3號(hào)瓶放進(jìn)冰箱是為了給一個(gè)不適宜的溫度，但是1、2、4號(hào)為什么一定要放進(jìn)櫥柜呢？櫥柜中也是常溫，為什么不直接放在環(huán)境中？

引導(dǎo)學(xué)生思考、討論出：冰箱和自然環(huán)境之間有兩個(gè)變量：溫度和光。如果把1、2、4號(hào)放在自然環(huán)境中，哪粒種子最后和3號(hào)出現(xiàn)不同結(jié)果就無法確定到底是溫度的原因還是光照的原因，因?yàn)樽兞坎晃ㄒ弧Ｄ敲?，種子的萌發(fā)到底需不需要光呢？這也要通過實(shí)驗(yàn)來證明，組織學(xué)生討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并提供一組數(shù)據(jù)作為參考（即人教版初中生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)p94，課后練習(xí)第3題）。

（4）、補(bǔ)充資料：

研究發(fā)現(xiàn)，種子萌發(fā)的外界條件除了需要一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣外，有時(shí)還需要一些其他條件。下表是蠶豆、煙草和莧菜的種子在見光和不見光條件下的發(fā)芽率，請(qǐng)根據(jù)該表數(shù)據(jù)回答，這三種種子的萌發(fā)與光照有什么關(guān)系。

學(xué)生能分析出：蠶豆種子的萌發(fā)與光照無關(guān);煙草種子、莧菜種子的萌發(fā)與關(guān)照有關(guān)。煙草種子的萌發(fā)需要光照，莧菜種子的萌發(fā)不需要光照。事實(shí)上，光照并不是所有種子萌發(fā)必須的條件。有的種子萌發(fā)需要光照，比如煙草種子，大多數(shù)種子的萌發(fā)不需要光照。所以，我們常常把種子埋在土壤里、見不到光，滿足了其它條件后種子也能萌發(fā)。

新編中學(xué)生物教學(xué)大綱指出：通過生物學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生初步具有科學(xué)態(tài)度，掌握一些科學(xué)方法，要通過科學(xué)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。通過補(bǔ)充資料引導(dǎo)學(xué)生探究種子萌發(fā)是否需要其它的環(huán)境條件，是在初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，重視與加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，激發(fā)他們進(jìn)一步探究的興趣和能力。

當(dāng)今世界，科學(xué)探究的產(chǎn)物比比皆是，科學(xué)技術(shù)的成果滲透在我們身過各個(gè)角落，影響著每個(gè)人的生活。社會(huì)的科技化和科技的社會(huì)化要求每個(gè)人都應(yīng)該具有良好的科學(xué)素養(yǎng)，而具有一定科學(xué)素養(yǎng)的人才能夠在日常工作和生活中運(yùn)用科學(xué)知識(shí)作出適當(dāng)?shù)臎Q策，能夠參與社會(huì)上牽涉到科學(xué)技術(shù)的重大問題的活動(dòng)而不至于在科技的大潮中無所適從或迷失自我，所以初中生物學(xué)教師在教學(xué)中要借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)這塊得天獨(dú)厚的平臺(tái)，發(fā)展學(xué)生觀察、思考和探索的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的熱愛科學(xué)的良好品質(zhì)。

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