“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”的實(shí)驗(yàn)探究

【摘

要】本文旨在探討初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，以“生態(tài)缸”模擬實(shí)驗(yàn)為例的教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以生態(tài)缸類型決定，如“淡水生態(tài)缸”涵蓋了水生植物、小型魚類和水質(zhì)等指標(biāo)的測定，旨在通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)的基本概念，掌握穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的關(guān)系，培養(yǎng)科學(xué)分析能力并提高操作技能?！娟P(guān)鍵詞】初中科學(xué);實(shí)驗(yàn);“生態(tài)缸”《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：“鼓勵(lì)學(xué)生開展基于實(shí)驗(yàn)的探究互動(dòng)，探索植物生存、生長的規(guī)律?！鄙鷳B(tài)缸模擬實(shí)驗(yàn)作為初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的一種方法，通過建立一個(gè)模擬小型生態(tài)系統(tǒng)，在調(diào)整不同條件下生態(tài)缸內(nèi)環(huán)境的變化、觀察生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的反應(yīng)變化等過程中，學(xué)生能夠更深入地理解生物體如何維持自身內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定，并對外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)反應(yīng)，能夠讓學(xué)生在實(shí)踐中深入了解生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作規(guī)律，以及生物體內(nèi)部和外部環(huán)境之間的相互關(guān)系。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解生態(tài)平衡、食物鏈、養(yǎng)分循環(huán)等基本概念，同時(shí)還能夠感受到自然界的神秘和復(fù)雜性。此外，通過實(shí)施生態(tài)缸模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還能夠培養(yǎng)動(dòng)手能力、觀察力和數(shù)據(jù)分析能力，從而更好地理解生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)一步提升科學(xué)素養(yǎng)和環(huán)保意識(shí)。生態(tài)缸模擬實(shí)驗(yàn)是一種非常有價(jià)值的教學(xué)方法，也是幫助學(xué)生加深對生態(tài)系統(tǒng)理解的重要途徑。因此，本文將圍繞“生態(tài)缸”模擬實(shí)驗(yàn)，探討如何開展初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)。一、整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為“基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)”與“綜合實(shí)驗(yàn)”兩大板塊，建立一個(gè)具有梯度、復(fù)合型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容類型挑選方面，在初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，“生態(tài)缸”模擬實(shí)驗(yàn)的生態(tài)缸是一種模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的水族箱，常見的生態(tài)缸類型包括：淡水生態(tài)缸：以淡水為基礎(chǔ)水質(zhì)的生態(tài)缸，適合飼養(yǎng)淡水魚類、龜、螃蟹等;海水生態(tài)缸：以海水為基礎(chǔ)水質(zhì)的生態(tài)缸，適合飼養(yǎng)海水魚類、海星、珊瑚等;模擬河流生態(tài)缸：通過設(shè)置水流、瀑布、石頭、沙子等模擬河流環(huán)境，適合飼養(yǎng)溪流魚類等;降低氮循環(huán)生態(tài)缸：通過植物和微生物來降低水中氮化合物濃度，適合飼養(yǎng)敏感魚類;風(fēng)景生態(tài)缸：將水族箱布置成各種景觀，如山水、花園等，既可以觀賞美景，也可以飼養(yǎng)小型魚類?？紤]到初中生的認(rèn)知特征與全體學(xué)生經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，建議在初中科學(xué)“生態(tài)缸”模擬中主要采取成本最小，最容易操作的“淡水生態(tài)缸”作為實(shí)驗(yàn)對象，下文也是圍繞“淡水生態(tài)缸”的“基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)”與“綜合實(shí)驗(yàn)”兩大板塊展開。（一）重視基本操作技能培養(yǎng)在“基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)”中，注重引導(dǎo)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)器材的使用方法，如測試工具、植物栽種等技能;同時(shí)強(qiáng)化安全意識(shí)，確保實(shí)驗(yàn)過程的安全性。為了讓學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)器材的使用方法，教師可以在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行相關(guān)技能培訓(xùn)，如使用水質(zhì)測試工具、調(diào)節(jié)缸內(nèi)溫度和光照等。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師應(yīng)重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生合理安放植物和魚類，以及添加適量餌料等，同時(shí)提醒學(xué)生注意可能出現(xiàn)的問題，如水質(zhì)污染或動(dòng)物死亡等。在“生態(tài)缸”模擬實(shí)驗(yàn)中，老師應(yīng)該重視基本操作技能的培養(yǎng)，包括：植物栽種技能：教授學(xué)生如何種植水生植物，以及如何將植物放置到透明容器中;測試工具使用技能：介紹測試儀器的使用方法，如PH試紙、溶氧儀等，并教會(huì)學(xué)生如何進(jìn)行精確測量;安全意識(shí)強(qiáng)化：提供安全規(guī)范，如禁止用手觸碰魚類或植物，防止受傷;同時(shí)保證實(shí)驗(yàn)場所整潔，減少危險(xiǎn)因素。通過實(shí)踐操作，學(xué)生將能夠逐步掌握實(shí)驗(yàn)技能，同時(shí)增進(jìn)對生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，更好地理解“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”的知識(shí)點(diǎn)。（二）組織課后綜合實(shí)驗(yàn)為了鞏固學(xué)生對于穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的理解，鼓勵(lì)學(xué)生利用自己身邊的環(huán)境資源進(jìn)行課后實(shí)驗(yàn)，并要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分享自己的發(fā)現(xiàn)。為了鞏固學(xué)生對于穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的理解，可以組織一些課后實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用自己身邊的環(huán)境資源進(jìn)行探究。以下是一些實(shí)驗(yàn)的示例：穩(wěn)態(tài)：要求學(xué)生在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)下，記錄不同天氣條件下缸內(nèi)溫度的變化情況，并分析各種因素對于缸內(nèi)溫度的影響;調(diào)節(jié)：要求學(xué)生觀察植物在不同光照、水分、溫度等條件下的生長情況，并分析這些因素對于植物生長的影響;穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)的關(guān)系：要求學(xué)生在盛夏季節(jié)，將水龍頭調(diào)至不同檔位，觀察水流出口水溫的變化情況，并嘗試找出影響水溫變化的因素。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、珍惜實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，并鼓勵(lì)他們積極思考、提出問題、探索答案。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分享自己的發(fā)現(xiàn)和心得體會(huì)，同時(shí)給予及時(shí)的評(píng)價(jià)和指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生的成長和進(jìn)步。二、采取項(xiàng)目式教學(xué)方法通過這種項(xiàng)目式的教學(xué)方法，學(xué)生可以在實(shí)踐中學(xué)到很多知識(shí)和技能，并且培養(yǎng)出更強(qiáng)的動(dòng)手能力和科學(xué)思維。生態(tài)缸也可以作為一個(gè)長期的活動(dòng)，讓學(xué)生逐漸形成對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)和責(zé)任感。（一）動(dòng)員學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在教師指導(dǎo)下，分組制作生態(tài)缸、添加植物和魚類等，動(dòng)員學(xué)生積極參與，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力。采用項(xiàng)目式教學(xué)方法，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。首先，確定項(xiàng)目主題，如，設(shè)計(jì)一個(gè)生態(tài)缸，探究水中植物和魚類之間的相互作用。其次，分組制作生態(tài)缸。要求學(xué)生分組制作生態(tài)缸，包括選購適合生態(tài)缸的容器（如水盆、廢棄塑料瓶、玻璃缸）、添加液體肥料和泥土、挑選適合的水中植物和魚類等。動(dòng)員學(xué)生積極參與，在教師的指導(dǎo)下，要求學(xué)生積極參與制作過程，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力，并根據(jù)自己的興趣和特長分工合作。在生態(tài)缸建成后，要求學(xué)生記錄水溫、PH值、氧氣含量和亞硝酸鹽含量等參數(shù)，并觀察水中植物和魚類的生長情況。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并撰寫報(bào)告，介紹生態(tài)缸的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果和結(jié)論等，并討論可能存在的誤差和改進(jìn)措施。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行及時(shí)的評(píng)價(jià)和指導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，分享自己的發(fā)現(xiàn)和心得體會(huì)，同時(shí)展示自己的成果和創(chuàng)意。這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，增強(qiáng)他們的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)。（二）跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程老師要跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，檢查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程的理解，及時(shí)糾正錯(cuò)誤。在采用項(xiàng)目式教學(xué)方法時(shí)，老師需要跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，及時(shí)檢查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程的理解，并糾正錯(cuò)誤，以保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。首先，老師要定期與學(xué)生交流，了解他們對實(shí)驗(yàn)的理解和進(jìn)展情況，協(xié)助他們解決遇到的問題。主動(dòng)檢查學(xué)生記錄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并幫助他們分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)可能存在的誤差和改進(jìn)措施。同時(shí)，老師要監(jiān)督學(xué)生操作過程中的安全問題，確保實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)不發(fā)生意外情況。當(dāng)學(xué)生遇到突發(fā)狀況時(shí)，老師要及時(shí)糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)中可能存在的錯(cuò)誤，如添加肥料、調(diào)整水溫等因素。提供及時(shí)的反饋和指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生持續(xù)改進(jìn)，以達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。通過跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，老師可以與學(xué)生深入溝通、激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能和思考能力，從而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。（三）監(jiān)督學(xué)生實(shí)驗(yàn)講解工作鼓勵(lì)學(xué)生相互交流和分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解，促進(jìn)彼此的學(xué)習(xí)成果。在項(xiàng)目式教學(xué)方法中，學(xué)生之間的相互交流和分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分重要，可以促進(jìn)彼此的學(xué)習(xí)成果。老師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中相互交流和分享經(jīng)驗(yàn)，幫助他們更好地理解實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)分析，并嚴(yán)格監(jiān)督學(xué)生實(shí)驗(yàn)講解的質(zhì)量和完整性，確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確地表達(dá)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。此外，老師可以組織小組討論，讓學(xué)生分享經(jīng)驗(yàn)和心得，增進(jìn)彼此之間的了解和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。通過監(jiān)督學(xué)生實(shí)驗(yàn)講解工作，老師可以加強(qiáng)學(xué)生的表述能力、提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解和掌握程度，從而更好地達(dá)到項(xiàng)目式教學(xué)方法的目的。三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段（一）實(shí)驗(yàn)多媒體課件制作通過多媒體課件加深學(xué)生對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，以視覺化呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程及原理，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。為了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，可以制作實(shí)驗(yàn)多媒體課件，以視覺化的方式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程和原理，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。在利用多媒體制作課件時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的主題和課程目標(biāo)，確定課件的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，包括實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等。同時(shí)要選取高質(zhì)量的圖片、視頻和圖表等素材，以直觀形式呈現(xiàn)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解和掌握。對于課件的呈現(xiàn)應(yīng)設(shè)計(jì)美觀、簡潔、易于操作的界面，使學(xué)生能夠輕松地瀏覽和使用。在課件中加入互動(dòng)環(huán)節(jié)和問題解答，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考，并提供及時(shí)的反饋和指導(dǎo)。因“生態(tài)缸”模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，所以要定期更新和完善課件內(nèi)容和功能，保持與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步，并符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。通過制作實(shí)驗(yàn)多媒體課件，不僅可以更好地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程和原理，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。（二）項(xiàng)目成果展示鼓勵(lì)學(xué)生形成小組，制作有關(guān)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目成果，如海報(bào)、PPT等，并在班級(jí)內(nèi)進(jìn)行展示，加強(qiáng)學(xué)習(xí)成果的鞏固。作為一個(gè)教育者或者指導(dǎo)者，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上積極參與實(shí)驗(yàn)，并且在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的項(xiàng)目成果。這可以幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)原理和方法，并鞏固他們的學(xué)習(xí)成果。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用圖片、圖表等方式制作海報(bào)，展示實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。海報(bào)可以突出重點(diǎn)，讓觀眾更加直觀地了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行PPT展示，通過文字、圖片、視頻等多種形式，全方位呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，并向同學(xué)和老師展示自己的認(rèn)識(shí)和思考。教師應(yīng)組織演講分享活動(dòng)讓學(xué)生可以利用班級(jí)內(nèi)部課程時(shí)間或者其他場合進(jìn)行演講分享，介紹實(shí)驗(yàn)的目的、過程和結(jié)果，同時(shí)向其他同學(xué)分享自己的感受和收獲。最終，這些展示成果不僅能夠加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解，還可以激發(fā)他們的創(chuàng)造性思維，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作。四、結(jié)束語綜上，通過初中科學(xué)“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，學(xué)生對生態(tài)系統(tǒng)中生物體穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)機(jī)制有了更深入的認(rèn)識(shí)。通過模擬“生態(tài)缸”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以清晰地看到環(huán)境因素對生態(tài)缸內(nèi)生物體種群數(shù)量和分布的影響，加深了學(xué)生對生物體生存狀況受環(huán)境因素影響