初中生物實驗生活化拓展的思考與實踐

生物學是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學，它作為自然科學的一門基礎學科，是很多學科發(fā)展的基礎。在生物學本身的發(fā)展中，實驗占有舉足輕重的地位，生物學的形成和發(fā)展都以實驗為支撐，因此，生物實驗不僅是生物學的學習內(nèi)容之一，更是學習生物學的基本手段和形式。從生物學發(fā)展的歷程來看，生物實驗是生物學科形成和發(fā)展的基礎。在新一輪基礎教育改革中，生物實驗的地位和作用得到進一步的確認，它對轉變學生學習方式、提升學生智力水平、必備能力和形成科學的世界觀、人生觀、價值觀等都發(fā)揮著不可估量的作用。生物學學習與學生生活緊密相連，很多生物學知識都來自生活[1]。生物實驗生活化拓展是對生物實驗教學的有效補充，越來越多的教師對此開展了主動實踐，采用生活化的教學資源、內(nèi)容和目標，提高學生的實驗能力和核心素養(yǎng)[2]。一、生物實驗生活化拓展時代背景縱觀我國生物學科發(fā)展的歷史，生物實驗作為生物學的重要技術已有一百多年的時間。隨著歷史的變遷，生物學實驗的發(fā)展也在不斷地進步。尤其是21世紀初，我國基礎教育課程改革為生物實驗教學帶來了新的發(fā)展契機。隨著2001版、2011版、2022版生物學課程標準的實施，作為一線教師能夠明確地感受到，在生物實驗教學中，不論是對實驗教學的地位、作用、認識，還是從實驗的數(shù)量和質量上，實踐教學體系都在逐步完善。首先，課程標準中對學生實驗實踐活動的建議經(jīng)歷了從建議開展活動到給出明確的實驗實踐活動內(nèi)容的變化，讓教師在使用教材實驗的同時能夠不斷深入開發(fā)和設計新的實驗，幫助學生獲得知識，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。其次，生物實驗中探究性實驗、對比演示性實驗和驗證性實驗比例增大，這種改變突出了生物學實驗在學生學習中的獨特地位，也對轉變學生的學習方式和學習態(tài)度起到了巨大的作用。最后，生物學實驗從作為生物知識學習的補充成為科學學習的必要環(huán)節(jié)，在學生學習生物學知識習得科學思維的方法，獲得科學實驗的能力，養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度等方面的作用也不可估量。結合國內(nèi)外生物實驗教學的發(fā)展情況來看，我國的生物實驗教學在基礎教育改革中從啟動到深化，走過了極不平凡的探索歷程。雖然我國在生物學課程和教學質量上與發(fā)達國家的距離在不斷縮短，但是生物實驗教學的改革和發(fā)展還面臨著很大的挑戰(zhàn)。在這樣的時代背景下，更需要來自實踐層面的新模式、新經(jīng)驗的分享和交流。這不僅是生物學教學的需求，更是當代教師在課程改革中應該擔起的責任和義務。二、生物實驗生活化拓展的現(xiàn)代學習理論現(xiàn)代學習理論研究的成果表明人的知識和能力的形成和發(fā)展符合一定的規(guī)律，生物實驗生活化拓展作為學習的形式之一，在設計和實踐中也是在學習理論的基礎上進行的。生物實驗生活化拓展離不開理論支撐，如“最近發(fā)展區(qū)”的運用，極大地促進了學生生活實驗的實踐進展。在生物實驗實踐中既有行為主義學習理論中學習的循序漸進，積少成多的訓練，突出實驗操作的順序性、規(guī)范性和準確性，也有利用認知學習理論中“最近發(fā)展區(qū)”的概念，激發(fā)學生主動性、積極性，將學生已有的知識經(jīng)驗和即將達到的發(fā)展水平進行鏈接。學生是學習的主體，生物實驗生活化實踐給了學生很大的發(fā)揮空間，這也是人本主義學習理論所強調(diào)的，生活化的實驗設計更能給學生創(chuàng)設一種輕松平等的情境，激發(fā)學生的學習興趣，讓學生產(chǎn)生學習和探究的欲望。讓學生在生活中開發(fā)資源，利用信息資源進行設計實驗和實踐，是建構主義學習理論特別強調(diào)關注學生的“學”，進行有效知識構建的主要論點。三、生物實驗生活化拓展實踐案例（一）項目式研究的有效落地項目式學習是當前全球教育創(chuàng)新的熱點話題之一，這種學習方式是把學習置于真實的、有意義的問題情境中，通過讓學生自主探究和協(xié)作交流，形成問題解決的技巧和能力，培育學生的核心素養(yǎng)。有關項目式學習活動在《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）中有明確的標準和要求，這也是新課標中變化比較明顯的內(nèi)容?；陧椖渴綄W習的初中生物實驗教學也成為了教師教學改革的重要一項，除了教材中提供的一些實驗外，實驗生活化拓展更利于依托項目式學習來完成。以“尋找海帶中的碘”為例，學生在學習到含碘比較多的食物是海帶時，不禁產(chǎn)生質疑。在教師的組織和激勵下，學生形成項目式學習課題“尋找海帶中的碘”。該項目的驅動問題是“海帶中是否有碘”，在驅動問題研究中持續(xù)性產(chǎn)生了4個子問題：子問題1：海帶中的碘是否高于其他食物？子問題2：碘對人體的作用有哪些？子問題3：因碘的過量攝入而引發(fā)的疾病有哪些？怎樣預防和治療？子問題4：怎樣針對碘的科學使用做好科普？在研究驅動問題時，學生想到利用淀粉遇碘變藍的特性來進行驗證。對于“如何提取海帶中的碘”學生上網(wǎng)查找方法，了解到在海帶灰中導入醋酸和雙氧水可以提取碘單質。項目研究小組的學生在實驗中采用的實驗材料和裝置都來源于生活。實驗材料和實驗裝置如下：實驗材料：干海帶、白醋、雙氧水、玉米淀粉、清水。實驗裝置：瓷碗、一次性杯、紗布。實驗步驟：先將海帶放在瓷碗中燃燒，直至變成海帶灰。再向裝有海帶灰的瓷碗中依次倒入醋酸和雙氧水，靜置5分鐘。在等待的過程中將淀粉放入水中并加熱成淀粉溶液。隨后，用紗布將海帶灰反應液進行過濾，濾液放置一次性杯中待用。再取兩個相等的一次性杯，分別放入等量的水和淀粉溶液。最后，將等量的海帶灰粉反應液分別放入水和淀粉溶液中，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：淀粉溶液變成藍色，水不變色。實驗結論：海帶中含有碘。通過解決驅動問題，項目小組的學生獲得了實驗操作的方法，促使他們立即投入到對子問題1的探究中。學生取了花生、蔬菜干等幾種食物，用同樣的方法進行實驗，最終得到海帶中碘的含量比較豐富。隨后項目小組的學生分工合作，通過查找書籍、詢問醫(yī)生、上網(wǎng)找資料等方式探究子問題2和子問題3的答案。小組成員將實驗過程和查找的資料進行整理，形成圖文并茂的小手冊，在家長的幫助下，在社區(qū)內(nèi)進行宣傳和科普，既回答了子問題4，又得到了社區(qū)工作人員的支持和小區(qū)居民的認可。以上實驗雖然不是教材中的實驗，但仍然取得了實驗育人的效果。學生通過學習自發(fā)產(chǎn)生問題，并能夠在教師的引導下通過自己的探究和成員間的合作，分析問題、解決問題，最終將研究成果進行科普宣傳，這是對生物實驗生活化拓展的優(yōu)化體現(xiàn)和有效落實。（二）生物實驗改進的催化劑生物實驗生活化拓展可以幫助學生更多地發(fā)掘生活資源，給予利用身邊工具進行實驗的自由，這對學生是一種激勵，能激發(fā)學生去開發(fā)更多的工具和裝置來完成實驗。例如，在種子呼吸作用釋放二氧化碳演示實驗中，教材中的實驗裝置更多地來源于實驗室儀器，對學生來說儀器相對不容易取得。于是學生在生活中就地取材，用空置的帶按壓頭的塑料瓶代替實驗室儀器，在按壓頭口處連接上膠皮管，膠皮管用夾子夾住。隨后在其中一個裝置中放入煮熟的種子，另一個裝置中放入萌發(fā)的種子。這樣的裝置方便實用，實驗效果也很明顯。再如，用金魚來代替水蚤，探究酒精對心率的影響；在講到葉片上氣孔時已經(jīng)是北方的冬天，用芹菜的莖來代替葉片進行觀察氣孔的實驗；用雞蛋的蛋殼膜制作腎小球的模擬裝置等。這樣的做法能夠極大地激發(fā)學生參與實驗和改進實驗的熱情?？梢哉f，生物實驗生活化拓展是生物實驗改進的催化劑。（三）社會責任和科學態(tài)度培養(yǎng)的有利契機生物實驗是學習生物學的重要方式，是擴展視野、增強本領的重要途徑。在實驗設計和實施過程中學生不僅能掌握知識、提升能力，更能在實驗中培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、訓練科學的思維方法、形成正確的世界觀。生物實驗生活化拓展更多的是在生活中提出問題，這些問題更貼近生活，通過探究獲得的答案也對生活有一定的指導作用，因此，生活化的生物實驗，有利于培養(yǎng)學生的社會責任和科學態(tài)度。例如，在倡導環(huán)境保護進行垃圾分類時，教師可引導學生從調(diào)查每名學生家里每日產(chǎn)生的垃圾量入手，對全班學生家每日產(chǎn)生的垃圾進行估算。得到數(shù)據(jù)后，推算整個城市乃至整個國家每日產(chǎn)生的垃圾數(shù)量。所得數(shù)據(jù)刺激著學生的感官，也讓學生深刻感受到垃圾再利用的重要性，繼而主動地參與到垃圾分類的宣傳和實踐中。又如，近年新冠病毒的肆虐讓學生切身感受到科學預防傳染病的重要性，同時面對社會中銷售的各種殺菌抑菌的用品，學生也想用科學的手段進行鑒別。于是學生提出：洗潔精、84消毒液、去污粉哪個抑菌效果最好？從這個問題出發(fā)，學生利用教材中檢測不同環(huán)境中的細菌真菌的做法，設計對照實驗進行探究，最終形成科學小論文。在整個實驗探究過程中，學生不僅能夠用科學方法去解決實際問題，還能提高自身的觀察與動手能力，提升參與社會決策的意識和決心，自身的使命感和責任感也在潛移默化中形成和發(fā)展。四、生物實驗生活化的實踐反思生活是知識的源泉，只有讓生活走進教學，讓教學回歸生活，才能為課堂教學注入新的生機與活力。隨著新課程改革與素養(yǎng)教育的深入實施，讓生活滲透進初中生物實驗教學的呼聲越來越高。總結生物實驗生活化拓展的實踐經(jīng)驗，從實驗方式設定生活化、實驗儀器生活化和實驗材料選擇生活化三個方面出發(fā)，是生物實驗生活化拓展的良好切入點[3]。（一）實驗方式設定生活化教師要科學地選擇演示實驗的內(nèi)容，使實驗更加通俗易懂，貼近生活。與此同時，教師要鼓勵學生進行分組實驗，讓學生親自動手實驗，在相互協(xié)作中體驗實驗過程，獲得豐富的感性認知，最終實現(xiàn)實驗方式設定的生活化。（二）實驗儀器選擇生活化選擇學生實際生活中隨手可得、隨處可見的生活物品來代替實驗儀器，這既能夠節(jié)約資源，又能夠讓學生意識