初中實驗教學(xué)中構(gòu)建生物學(xué)概念的策略

生物學(xué)概念是生物學(xué)知識的重要組成部分，在初中生物學(xué)學(xué)習(xí)中占據(jù)極其重要的地位。然而在日常教學(xué)中不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在課堂檢測、課后測試等多個教學(xué)環(huán)節(jié)中會屢屢出現(xiàn)對生物基礎(chǔ)概念學(xué)習(xí)不扎實、理解不透徹的問題。如，對生物知識的內(nèi)在邏輯關(guān)系把握不到位，不能很好地應(yīng)用有關(guān)的基本概念和原理分析和解決問題，又或者不能很好地在新的情境中使用比較抽象的概念和原理，以及建立概念與概念之間的合理聯(lián)系。實驗教學(xué)是生物學(xué)課程中的重要一環(huán)，更切合初中生的認(rèn)知規(guī)律，更符合生物學(xué)課程的本質(zhì)特點。在教學(xué)活動中要重視學(xué)生概念建構(gòu)的主動性，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生自我探索、自我感悟、自主構(gòu)建，為將來更高梯度的理解概念、應(yīng)用概念奠定基礎(chǔ)，優(yōu)化生物課堂中師生間教與學(xué)的共同行為。將實驗教學(xué)與概念教學(xué)深度融合，能夠有效改善學(xué)生概念獲得與概念應(yīng)用方面的不足。在概念的教學(xué)過程中，針對不同的生物概念要采用適合的實驗教學(xué)方式來優(yōu)化課程設(shè)計，以實驗教學(xué)為依托，是提高初中生物學(xué)概念教學(xué)質(zhì)量的有效策略。教師要不斷學(xué)習(xí)提升、深入理解“內(nèi)容聚焦大概念”的內(nèi)涵和意義，圍繞著大概念組織教學(xué)內(nèi)容和開展教學(xué)活動。一、通過觀察實驗，直觀感性建立概念科學(xué)的觀察是指學(xué)生通過自己的感官和輔助工具來獲取信息，獲得的資料往往更加真實可靠，簡便易行的觀察實驗更有助于學(xué)生對生物知識的掌握。生物學(xué)科本質(zhì)的大概念往往具有高度的概括性和抽象性，學(xué)生通過觀察獲得生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理、生態(tài)、遺傳和進化等方面的直觀感性認(rèn)識，了解生物的結(jié)構(gòu)和本質(zhì)，將抽象的知識內(nèi)容具象化，把這些感性的形象轉(zhuǎn)變成語言即形成初步的概念，再經(jīng)過形象思維和抽象思維的互動與轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)由特殊到一般、由現(xiàn)象到本質(zhì)的飛躍，抓住生命的特征，從而建立較完整而科學(xué)的概念[1]。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)“生物體的結(jié)構(gòu)層次”這一主題時，需要建立“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一重要概念的基礎(chǔ)[2]。教師可以通過觀察實驗，開展“觀察細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”的實驗教學(xué)來幫助學(xué)生初步建立基本概念，形成對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)制作臨時裝片的同時，借助顯微鏡走進微觀世界。學(xué)生通過觀察不同類型的動植物細(xì)胞，直觀認(rèn)識到動物和植物都是由細(xì)胞構(gòu)成的。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察運用比較分析，進一步發(fā)現(xiàn)動植物細(xì)胞的共性和差異，找出概念之間的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)區(qū)別，從而完成“動物細(xì)胞、植物細(xì)胞都具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)”和“植物細(xì)胞具有不同于動物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，如葉綠體和細(xì)胞壁”兩個次要概念的建構(gòu)，進而將相關(guān)的重要概念、次位概念按照其內(nèi)在邏輯關(guān)系編織成網(wǎng)，使知識結(jié)構(gòu)化，同時使概念的形成更加清晰化和系統(tǒng)化[3]。二、通過科學(xué)家實驗，感悟思維獲得概念初中生物學(xué)教材中提到了多個科學(xué)家的經(jīng)典實驗，如海爾蒙特的柳樹苗實驗、普利斯特利的小鼠實驗、巴斯德的鵝頸瓶實驗、孟德爾的豌豆雜交實驗等，都可以作為概念教學(xué)的重要素材。例如教師在幫助學(xué)生構(gòu)建“病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)”這一次位概念時，由于病毒個體非常微小，并且很多具有一定的危險性，需要通過專業(yè)的儀器設(shè)備才能觀察，無法通過上述的觀察實驗來加以實現(xiàn)。此時教師可以借助俄國科學(xué)家伊萬諾夫斯基的病毒發(fā)現(xiàn)實驗對學(xué)生加以引導(dǎo)，通過此經(jīng)典實驗過程和實驗現(xiàn)象，用學(xué)生已知的細(xì)菌類群作為橋梁，引導(dǎo)學(xué)生感知病毒是一種特殊的生物，它區(qū)別于學(xué)生所熟悉的其他類群，比單細(xì)胞的細(xì)菌還要個體微小，從而水到渠成地獲得“病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)”這一概念。教師利用生物課堂講好“學(xué)科背后的故事”，引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)史等資料，了解科學(xué)家的探究歷程，體會科學(xué)家的實驗和邏輯推理過程，有利于幫助學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識到科學(xué)的發(fā)展是眾多科學(xué)家經(jīng)過長期探索、共同努力的結(jié)果?；仡櫄v史，那些科學(xué)巨匠在物質(zhì)資源匱乏、知識理論不完善的背景下，使用著最簡單原始的儀器和設(shè)備，不但發(fā)現(xiàn)了新的物種，而且經(jīng)過多次反復(fù)實驗總結(jié)提煉出新的科學(xué)知識，為人類探索世界之路搭建了階梯。三、通過探究實驗，探索分析理解概念科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的重要方式，是學(xué)生主動獲得新知的重要途徑，探究實驗活動的開展，有利于落實核心素養(yǎng)內(nèi)涵、提升學(xué)生實踐能力。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)“生物與環(huán)境”這一主題時，“探究影響鼠婦分布的環(huán)境因素”是學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)中接觸到的第一個較完整的通過實驗來進行的探究活動，需要學(xué)生學(xué)習(xí)實驗步驟和體驗探究過程。在探究實驗中，教師要巧設(shè)問題，根據(jù)實驗結(jié)果得出實驗結(jié)論之后，引導(dǎo)學(xué)生進一步思考，運用“如何保證鼠婦的變化只是由實驗所探究的因素而引起的”“只用一只鼠婦做實驗是否可行？為什么”等問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生主動獲取證據(jù)并做出判斷，為學(xué)生建構(gòu)“生態(tài)因素能夠影響生物的生活和分布”這一概念奠定基礎(chǔ)，幫助學(xué)生分析并理解探究實驗中的單一變量的控制，從而概括提煉出更科學(xué)的概念。四、通過驗證實驗，實踐鞏固深化概念驗證性實驗是生物教學(xué)中的一部分，是對研究對象有了一定了解，并形成了一定認(rèn)識或提出了某種假說，為驗證這種認(rèn)識或假說是否正確而進行的一種實驗。在驗證過程中，學(xué)生對知識的理解經(jīng)歷從“質(zhì)疑”到“頓悟”的過程，從而幫助學(xué)生養(yǎng)成勤于動腦、善于動手的好習(xí)慣，提高學(xué)生的生物學(xué)習(xí)能力。例如“植物能利用太陽能（光能），將二氧化碳和水合成為貯存了能量的有機物，同時釋放氧氣”這一次位概念，實際上包含了光合作用的條件、原料和產(chǎn)物三個方面的內(nèi)容。學(xué)生如果能將這三個方面有機地聯(lián)系起來，通過概括光合作用的基本過程，就能基本上掌握光合作用的概念[4]。學(xué)生在“綠葉在光下制造淀粉”實驗前對光合作用的產(chǎn)物已經(jīng)有較深的印象和理解，所以采取驗證性實驗更加適合學(xué)生概念的自主構(gòu)建，通過碘液來驗證光合作用的產(chǎn)物是淀粉，學(xué)生通過客觀存在的實驗現(xiàn)象，為概念的形成提供支撐，為學(xué)生提供真實的問題情境，經(jīng)過縝密的辨析過程，幫助學(xué)生強化記憶，鞏固深化概念，促使已經(jīng)建構(gòu)的概念更加精準(zhǔn)。五、通過補充創(chuàng)新實驗，拓展延伸應(yīng)用概念實驗課程的設(shè)計和開展并不僅僅拘泥于教材，教師可以為學(xué)生提供更大的自由度和更多的選擇權(quán)，學(xué)生可以自主設(shè)計實驗來補充實驗教學(xué)的延伸，拓展對生物學(xué)概念的理解和應(yīng)用。例如在“植物的生活”這一主題中，學(xué)生通過教材中的“種子萌發(fā)的環(huán)境條件”探究實驗，基本能夠理解“種子萌發(fā)需要充足的空氣、適宜的溫度、適量的水等環(huán)境條件”，但是對于種子萌發(fā)的自身條件“需要完整、有活力的胚”的生物學(xué)概念，還沒有形成有效的自主構(gòu)建?；谝陨蠈W(xué)情，教師可以為學(xué)生搭建自主的探究實踐平臺，為學(xué)生分別提供正常的、煮熟的、殘缺的、干癟的、休