初中实验教学中构建生物学概念的策略

胡艳

编者按：

生物学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学，其研究对象是具有高度复杂性、多样性和统一性的生物界。实验在生物学教学中占有举足轻重的地位。透过实验，学生得以亲身参与探究、观察生命现象、验证科学原理，深化对生物学的理解，为未来的学习和工作打下坚实的基础。生物学实验教学是培养学生动手能力、创新精神的摇篮，是引领学生探索生命奥秘、领略生物世界的重要途径。2023年9月，黑龙江省教育厅发布《黑龙江省初中学业水平考试工作方案（试行）》，明确提出从2023年开始，将初中生物实验操作考试计入中考成绩，把实验教学的重要性推向了新高度。本刊以生物学实验教学为主题，从实验教学中生物概念的构建、初中生物实验生活化的拓展、初中生物实验教学与项目制学习的融合、初高中实验教学的衔接、实验作业设计几方面出发展开研讨，以期为广大读者提供参考。

摘要：课程理念“内容聚焦大概念”的提出，强调了实现从关注科学事实的记忆向关注重要科学概念掌握的转变，帮助学生自主建构生物学重要概念。将实验教学与概念教学深度融合能够有效改善学生生物学基础概念学习不扎实、概念理解不透彻的学习现状，引导学生自我探索、自我感悟、自主构建生物学概念，全面提升学生核心素养。

关键词：实验教学；概念教学；自主建构

生物学概念是生物学知识的重要组成部分，在初中生物学学习中占据极其重要的地位。然而在日常教学中不难发现，学生在课堂检测、课后测试等多个教学环节中会屡屡出现对生物基础概念学习不扎实、理解不透彻的问题。如，对生物知识的内在逻辑关系把握不到位，不能很好地应用有关的基本概念和原理分析和解决问题，又或者不能很好地在新的情境中使用比较抽象的概念和原理，以及建立概念与概念之间的合理联系。实验教学是生物学课程中的重要一环，更切合初中生的认知规律，更符合生物学课程的本质特点。在教学活动中要重视学生概念建构的主动性，激发学生的求知欲望，引导学生自我探索、自我感悟、自主构建，为将来更高梯度的理解概念、应用概念奠定基础，优化生物课堂中师生间教与学的共同行为。

将实验教学与概念教学深度融合，能够有效改善学生概念获得與概念应用方面的不足。在概念的教学过程中，针对不同的生物概念要采用适合的实验教学方式来优化课程设计，以实验教学为依托，是提高初中生物学概念教学质量的有效策略。教师要不断学习提升、深入理解“内容聚焦大概念”的内涵和意义，围绕着大概念组织教学内容和开展教学活动。

一、通过观察实验，直观感性建立概念

科学的观察是指学生通过自己的感官和辅助工具来获取信息，获得的资料往往更加真实可靠，简便易行的观察实验更有助于学生对生物知识的掌握。

生物学科本质的大概念往往具有高度的概括性和抽象性，学生通过观察获得生物的形态、结构、生理、生态、遗传和进化等方面的直观感性认识，了解生物的结构和本质，将抽象的知识内容具象化，把这些感性的形象转变成语言即形成初步的概念，再经过形象思维和抽象思维的互动与转变，实现由特殊到一般、由现象到本质的飞跃，抓住生命的特征，从而建立较完整而科学的概念[1]。

例如学生在学习“生物体的结构层次”这一主题时，需要建立“细胞是生物体结构和功能的基本单位”这一重要概念的基础[2]。教师可以通过观察实验，开展“观察细胞的基本结构”的实验教学来帮助学生初步建立基本概念，形成对细胞结构的感性认识，引导学生练习制作临时装片的同时，借助显微镜走进微观世界。学生通过观察不同类型的动植物细胞，直观认识到动物和植物都是由细胞构成的。在此基础上，引导学生通过观察运用比较分析，进一步发现动植物细胞的共性和差异，找出概念之间的内在联系和本质区别，从而完成“动物细胞、植物细胞都具有细胞膜、细胞质、细胞核等结构”和“植物细胞具有不同于动物细胞的结构，如叶绿体和细胞壁”两个次要概念的建构，进而将相关的重要概念、次位概念按照其内在逻辑关系编织成网，使知识结构化，同时使概念的形成更加清晰化和系统化[3]。

二、通过科学家实验，感悟思维获得概念

初中生物学教材中提到了多个科学家的经典实验，如海尔蒙特的柳树苗实验、普利斯特利的小鼠实验、巴斯德的鹅颈瓶实验、孟德尔的豌豆杂交实验等，都可以作为概念教学的重要素材。

例如教师在帮助学生构建“病毒无细胞结构”这一次位概念时，由于病毒个体非常微小，并且很多具有一定的危险性，需要通过专业的仪器设备才能观察，无法通过上述的观察实验来加以实现。此时教师可以借助俄国科学家伊万诺夫斯基的病毒发现实验对学生加以引导，通过此经典实验过程和实验现象，用学生已知的细菌类群作为桥梁，引导学生感知病毒是一种特殊的生物，它区别于学生所熟悉的其他类群，比单细胞的细菌还要个体微小，从而水到渠成地获得“病毒无细胞结构”这一概念。

教师利用生物课堂讲好“学科背后的故事”，引导学生通过科学史等资料，了解科学家的探究历程，体会科学家的实验和逻辑推理过程，有利于帮助学生形成严谨求实的科学态度，认识到科学的发展是众多科学家经过长期探索、共同努力的结果。回顾历史，那些科学巨匠在物质资源匮乏、知识理论不完善的背景下，使用着最简单原始的仪器和设备，不但发现了新的物种，而且经过多次反复实验总结提炼出新的科学知识，为人类探索世界之路搭建了阶梯。

三、通过探究实验，探索分析理解概念

科学探究是学生学习生物学的重要方式，是学生主动获得新知的重要途径，探究实验活动的开展，有利于落实核心素养内涵、提升学生实践能力。

例如学生在学习“生物与环境”这一主题时，“探究影响鼠妇分布的环境因素”是学生在初中阶段学习中接触到的第一个较完整的通过实验来进行的探究活动，需要学生学习实验步骤和体验探究过程。在探究实验中，教师要巧设问题，根据实验结果得出实验结论之后，引导学生进一步思考，运用“如何保证鼠妇的变化只是由实验所探究的因素而引起的”“只用一只鼠妇做实验是否可行？为什么”等问题链，引导学生主动获取证据并做出判断，为学生建构“生态因素能够影响生物的生活和分布”这一概念奠定基础，帮助学生分析并理解探究实验中的单一变量的控制，从而概括提炼出更科学的概念。

四、通过验证实验，实践巩固深化概念

验证性实验是生物教学中的一部分，是对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。在验证过程中，学生对知识的理解经历从“质疑”到“顿悟”的过程，从而帮助学生养成勤于动脑、善于动手的好习惯，提高学生的生物学习能力。

例如“植物能利用太阳能（光能），将二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气”这一次位概念，实际上包含了光合作用的条件、原料和产物三个方面的内容。学生如果能将这三个方面有机地联系起来，通过概括光合作用的基本过程，就能基本上掌握光合作用的概念[4]。学生在“绿叶在光下制造淀粉”实验前对光合作用的产物已经有较深的印象和理解，所以采取验证性实验更加适合学生概念的自主构建，通过碘液来验证光合作用的产物是淀粉，学生通过客观存在的实验现象，为概念的形成提供支撑，为学生提供真实的问题情境，经过缜密的辨析过程，帮助学生强化记忆，巩固深化概念，促使已经建构的概念更加精准。

五、通过补充创新实验，拓展延伸应用概念

实验课程的设计和开展并不仅仅拘泥于教材，教师可以为学生提供更大的自由度和更多的选择权，学生可以自主设计实验来补充实验教学的延伸，拓展对生物学概念的理解和应用。

例如在“植物的生活”这一主题中，学生通过教材中的“种子萌发的环境条件”探究实验，基本能够理解“种子萌发需要充足的空气、适宜的温度、适量的水等环境条件”，但是对于种子萌发的自身条件“需要完整、有活力的胚”的生物学概念，还没有形成有效的自主构建。基于以上学情，教师可以为学生搭建自主的探究实践平台，为学生分别提供正常的、煮熟的、残缺的、干瘪的、休眠期的常见植物种子作为实验材料，引导学生找准单一变量，自行探究设计多组对照实验，通过观察实验现象来得出实验结论，进一步探索种子的自身条件对其萌发产生的影响。

生物实验设计的过程，實际上就是学生创造性思维的发展过程。让学生主动参与进来，才能点燃学生的创新之火，促进学生的学习和发展。

参考文献：

[1] 刘文达.新课程理念下信息技术与初中生物实验教学有效整合的研究[J].学周刊，2021（10）.

[2] 中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2022 年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022：9-19.

[3] 仲延平.试论初中生物课的概念教学[J].中学课程辅导（教学研究），2013，7（22）.

[4] 潘明凤.基于生物学学科核心素养的概念教学实践：以“光合作用的过程”为例[J].中学生物学，2019，35（4）.

见习编辑/张婷婷