例谈核心素养背景下的初中生物探究实验改进与反思

朱雪

【摘要】核心素养和关键能力的培养是新课程理念结合新时代发展对学科教学更深层次的要求。学科核心素养是学科的思维品质和关键能力的体现，生物学科素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的必备品格和关键能力，如何在实验探究中落实核心素养，培养学生的关键能力，是一线教师们所追求与思考的。本文以《观察溶液浓度的大小对植物吸水的影响》一节为例，探究核心素养下如何对教材中的探究实验进行恰当的改进，实施，以及实施教学后的教学反思。

【关键词】核心素养  实验改进  教学反思

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）42-0123-03

一、探究实验改进的背景

《观察溶液浓度的大小对植物吸水的影响》是苏科版《生物学》七年级上册，第4章第2节《植物的生长需要水和无机盐》的第2 课时。本节围绕“溶液”“浓度”两个概念展开，探究植物吸水、失水与溶液浓度的关系，是下一节学习植物根对水和无机盐的吸收的基础。课本上以两个问题和一个观察实验来呈现该部分的内容，两个问题：“根是如何吸水的呢？”“与土壤溶液浓度的大小有关吗？”;一个观察实验：“观察溶液浓度的大小对植物吸水的影响”。对于七年级的学生来说，教材上这样的安排稍显突兀，容易给学生的学以及教师的教都带来困难和疑惑，分析原因主要有以下三点：

1.于教材本身来说：本课时的内容是下一课时学习的基础，只有弄懂了植物吸水、失水的原理，才能继续学习下一部分根对水和无机盐的吸收，才可能表述清植物根吸水的根本原因、吸水的过程，进而解决生活生产中的相关实际问题（如：“烧苗”现象的解释以及补救工作;盐碱地植物的生长分析等），达到新课标对本节所提出的能力要求。同时，该部分内容是本书乃至整个初中生物教学的重点、难点之一，是各种考试、考查的重要考点。此外，该部分的内容与高中教学中细胞的质壁分离与复原部分知识是直接相关联的，学好本部分的内容是做好初高中生物科学知识的衔接、更有利于学生进入高中之后的学习。

2.于学生来说：“溶液”“浓度”“溶液浓度大小”这些化学概念，对于七年级没有化学基础的学生来说，难度较大。七年级学生感性认识发展迅速而理性思维发展不足，他们对生活中的生物科学现象充满了兴趣，但对现象的本质缺乏一定的思考和理解力，前置知识和生活经验的不足也是影响他们理解本节中有关吸水和失水原理的一大障碍，在这样的条件下仅凭课本上的几行文字和观察实验，很难让他们彻底地弄清植物吸水、失水的原因。另外，七年级的学生刚开始系统地学习生物学，经过近一个学期的努力对生物已培养起一定的兴趣，但也易因本节内容难度较大而产生畏难情绪，处理不当，易让学生对生物学习失去兴趣。

3.于教师来说：教师在处理该部分内容时，如果不能考虑到学生的前置知识及生活经验的话，而以本为本，就书讲书的话，往往会将学生引入“溶液”“溶液浓度大小的比较”这样的混乱概念理解中，效果难说，还容易给教师本身带来困扰，所以如何能将难化易，由浅入深地展开本节教学，于教师本身也是一个值得挑战的事。

二、基于核心素养的探究实验改进

基于以上三大点的分析，在完成实验目的：觀察溶液浓度大小对植物吸水的影响，阐明细胞吸水、失水的原理的同时，解决教材安排的不足之处，更关注于生物学科素养和学生关键能力的培养，对该探究实验进行如下的改进设计：

1.联系生活，激发兴趣

图片展示“糖拌番茄”“腌黄瓜”，提问：盘子里的水从哪里来？你想过为什么吗？这样的生活现象，学生再熟悉不过，但对于其中的原理却知之甚少，甚至是大部分的普通家长在孩子问起时也难以给出科学的回答，在课堂开始时提出这个问题，从学生的生活经验出发，关注学生的生活实践，不仅很好地诠释了生物科学从生活中来，解决生活中的问题，更能激发学生探究学习的兴趣。

2.亲身体验，感性认识

小组实验过程设计：

1.配制不同浓度的食盐溶液

（1）取5个一次性纸杯，编号A、B、C、D、E，分别注入30ml饮用水。

（2）分别向A、B、C、D中加入1勺、2勺、3勺、4勺食盐，得到食盐溶液。E纸杯中不加入食盐。

（3）品尝A、B、C、D、E中溶液的味道。

2.思考回答下列问题：

（1）你是如何得到一杯食盐溶液的？

（2）品尝食盐溶液，A、B、C、D、E的咸度有什么不同？说明了什么？

（3）你是如何理解浓度的？A、B、C、D、E中食盐溶液的浓度一样吗？如果不一样，哪一杯的浓度最大？哪一杯的浓度最小？设计E组有什么作用？

（4）你能否做一些不同浓度的蔗糖溶液呢？如何做？

设计理念：对于“溶液”“浓度”“溶液浓度大小”这些化学概念，教师的“讲”和“解释专业术语”不如学生的“动手做”与“品尝”来得更为直接，让学生动手做了加1勺、2勺、3勺、4勺、不加食盐的5杯食盐溶液，将溶液浓度大小简化为1勺、2勺、3勺、4勺不等量的食盐;然后小组同学品尝，讲述感受。A、B、C、D中的溶液品尝起来越来越咸，即放入的食盐越多，尝起来就越咸，也就是说它的浓度越大。通过动手、动口这样的体验，以感性认识来建构“溶液”“浓度”“溶液浓度大小”的概念，以真实情境中的体验来发展关键能力和落实学科核心思维方式。

3.实验探究，宏观感知

设计理念：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”在理解了“溶液”“浓度”“溶液浓度大小”的基础上，小组合作完成课本上的探究实验。在实验中，给学生提供不同的实验材料，各小组根据自己的喜好选择不同的材料进行实验，处理的方法也会不同，实验的现象也自然会有差异，在完成实验后，通过分析、讨论，不仅让学生在自己动手中体会到科学探究的乐趣，还能感受到大胆猜测、以及通过实验来验证自己假设带来的成就感。一段时间后通过动手测量萝卜条的长、宽、高、体积、感受硬度的变化，将定量与定性实验融入其中，从宏观上直接体悟到萝卜条的变化，更能从数据量化上将实验的单一变量与细胞吸水、失水建立起直接联系。

另外，学生在实验过程中往往只注意本组的实验，而忽略全班也可以看作是一个大组的事实，教师及时提醒学生注意小组之间的差异，引导学生对全班的实验进行比较得出一般性的结论，这本身也是对待科学探究必须要科学和严谨的表现。

4.观看动画，微观体悟

本部分是对课本实验的深入和补充，从微观上解释学生实验出现的“变软”“变得硬挺”的原因，学生观看动画，在教师的引导下形成细胞吸水、失水与溶液浓度的关系，彻底突破了本节课的重难点。

5.联系生活，深化理解

回应上课开始时提出的“糖拌番茄”“腌黄瓜”的问题，用本节课学到的知识对生活中的一些类似现象作出解释，真正让生物从生活中来，再走回生活中去;从课外走向课堂，再从课堂走向课外，将核心素养真正落实在学生的生活与实践中。

三、探究实验改进的反思

1.以感性认识建构概念

概念教学是中学生物教学中最重要的部分之一，通过概念教学帮助学生理解他所探究的是什么，在此基础上才能去思考该如何去探究，可能会有怎样的现象和结论。传统的“讲授”“解释”对概念教学有一定的效果，但效果如何，却令人担忧。在教学中我们常常发现概念文字背诵很熟悉的学生，仍然会出现不会应用概念解决实际问题的现象。究其根本，仍在于没有真正理解概念。在本节教学中笔者将概念文字感知体验化，将课本实验加以改进，增加了两个小实验：“食盐溶液的配置”“食盐溶液的品尝”，通过学生动手、动口，结合自己的生活经验“盐放多了，更咸”“糖放多了，更甜”帮助学生依靠感性认识完成化学概念的建构，效果很好。

2.不加限制，更易激发思维的火花

智慧来源于思维火花的碰撞，而思维的碰撞需要宽松不设限的环境，本节课里笔者多次努力创设出不设限的宽松氛围，都旨在激发学生思维火花的碰撞。首先，对材料的选择上，不受课本的限制，可为学生提供多种可选的材料，如：白萝卜、黄瓜、马铃薯、胡萝卜、甚至是幼小的植物苗等，至于哪一种材料更适合实验观察，由学生来发现。

其次，对实验材料的处理，我采取了“不闻不问”的态度。实验中，几乎所有的小组都出现了这样的问题，学生在“切出大小粗细相同的两根长条”处不知所措，纷纷问道“怎么切”“切多大”“切成什么样的”我一律不作回答只是提醒切出来的两个长条要一样，保证变量的单一。我的“不闻不问”的态度反而收获了意外的惊喜，学生切出来的长条有大有小、有厚有薄、有带皮的有不带皮的、形状也各不相同。其后的实验现象的差异可想而知。

最后，对于实验结果的分析，在各小组得出结论的同时，我提醒将全班的实验小组作为一个大的实验来分析，引导学生分析其中的相同点和不同点，学生通过讨论得出的结论也是让人感到惊喜的，如：浓盐水中的材料全都变软了，但是大小、形状不同，变软的先后时间、程度不同，有的5分钟之后就开始变软了，有的15分钟之后才能感觉出来变软了;小而薄的材料更易变软、变硬挺;差不多大小的状态下，黄瓜比萝卜变化的现象更明显。所有的学生，在教师提供的轻松的环境中，自由的讨论，这其中必有思维与思維的碰撞，必有智慧火花的产生，所谓核心素养的落实必于无形之中在学生的心里生根发芽。

3.立足定性，尝试定量，定性定量相结合方显科学

新课程标准中关于加强和完善生物学实验教学的实施建议中明确提出：在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。本实验中，萝卜条变软通过用手触摸、捏一捏是可以明显感受到的，但是其体积是不是真的变化了呢，所以让学生测量前后体积，通过比较，学生很容易就知道了萝卜条在清水中体积是变大的，在浓盐水中体积是变小的。萝卜条体积变大是因为吸水的缘故，而萝卜条在清水中能吸水是因为此时细胞液的浓度比清水要大;反之，浓盐水中萝卜条的体积缩小了，是其失水的缘故，而萝卜条在浓盐水中失水是因为此时细胞液的浓度要比浓盐水小，这样，在对量的前后变化和分析中，学生了解了细胞吸水、失水的原理，真正从本质上了解了事物。在整个实验操作中，学生还收获了一些意外，如：黄瓜条的体积变化比土豆条、胡萝卜、白萝卜条都明显，体积变化最不明显的是胡萝卜条;同样是黄瓜条，不带皮的黄瓜条比带皮的黄瓜条体积变化明显，分析原因是黄瓜皮对黄瓜有很好的保护作用，能在一定程度上防止黄瓜细胞吸水或是失水。此外，整个实验过程中，学生通过切、量、观察、记录、思考、讨论、得出结论、交流展示，将定性与定量很好的结合，在结合中、在动手中、在思考中，他们的思维能力得到了训练，智慧的火花得以闪烁，是所谓“儿童的智慧在指尖”。

4.知其然，知其所以然，才是对科学的负责

在课本实验的基础上，增加一个播放动画——两种不同浓度溶液中水的运动，这也是对课本实验的改进之三，旨在帮助学生弄清细胞吸水、失水的原理，从细胞的角度层层深入、层层显现出植物吸水、失水的原因，将本节课的重难点彻底突破，真正让学生知其然，知其所以然。在实践应用与技能提升环节，学生出色的表现足以说明这一点。

四、总结语

从日常生活中的现象出发，提出问题，通过感性认识、建构概念、分组探究、弄清原理，到最后应用所学知识解决开始提出的问题，整堂课一气呵成。学生手、眼、口、脑并用，全身心投入，有个人活动，有小组合作，有独立思考也有思维碰撞。在培养学生关键能力，落实学科核心素养的主阵地——课堂教学与实践活动中，学生在体验、在动手、在思考中，在解决真实情境中的实际问题中，所培养起来的科学探究品格和关键能力，以及科学的思维方式，我想，这正是一线教师们所致力追求的学科核心素养的生根与发芽吧！

参考文献：

[1]《义务教育初中生物课程标准（2011版）》.人民教育出版社

[2]《义务教育学科核心素养·关键能力：测评与教学（初中生物学）》.江苏凤凰科学技术出版社