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1、中学生物探究式中学生物探究式实验实验教学教学设计设计初探初探探究鼠探究鼠妇选择妇选择生活生活环环境的行境的行为为许许勇勇军军（湖南省石（湖南省石门县门县第一中学第一中学 石石门门 415300） ）摘要：摘要：探究式学习作为一种以学生主动学习为中心，通过质疑，解疑，释疑的过程，是获取新知识的学习方式。也为广大师生所接受，并已成为今后生物教学的一种趋势，因此作好中学生物探究式实验 教学方面的研究颇为重要。作者从此立意出发，以“探究鼠妇（潮虫）选择生活环境的行为”为案例，对中学生生物探究式教学的设计及实施作了一些初步的探索。关关键词键词： ：中学生物；实验教学；探究性学习；鼠妇；动物行为20001
2、 年 7 月，国家教育部颁发全日制义务教育生物理科课程标准（实验稿）。这是我国首次颁发的生物课程标准，倡导探究性学习以提高学生生物科学素养则是新标准中生物课程改革的重要思想之一1。生物科学不仅基于众多事实和理论，也是一个不断探究的过程，所以生命科学是一门建立在实验基础上的自然科学。 标准倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究。勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力，以及交流 与合作的能力等2。突出对创新精神和实践能力的培养。探究式学习作为一种学生主动学习，探究问题，在探究过程中获取知识的学习方式3， 已被国际公认为是一
3、种好的有效的学习自然科学的途径。而实验教学作为学生主动参与学习的最重要的方式，自然是组织和实施探究性学习的一种好的载体和实验形式。因此做好探究实验教学方面的工作无疑是非常有必要和有意义的。1 在中学在中学实实施探究式施探究式实验实验教学的意教学的意义义当前教育教学的主导思想是促进学生主动学习，培养和发展能力3。即学生主动参与各种教学活动，获得具体学习经验，形成抽象的科学概念和理论。而实验教学以及与此有关的实验活动是学生参与的最重要的形式。这有利于学生深刻认识理解和掌握知识内容，主动完成知识体系构建，并促进学生主体性（自主、独立、创造、社会性）的发展。生命科学是一门建立在实验基础之上的自然科学，
4、他特别强调科学实验以及有关实践活动在认识形成中作用3。这已为生命科学发展史所证明。直至科学高度发展的今天，西方各发达国家仍极为重视在生命科学基础教育中强化实验和其它有关的实践活动。但这种实验和实践活动并非继承传统衣钵，而是将实验和实践活动程序的实施看作是对某个科学问题的探究过程，亦即重视实验过程而不强调结论的唯一性，此过程就是学生真正参与的探究过程。这种科学探究过程实际上是以学生为中心，既发展学生的动手能力又发展学生思维能力的学习方式，是一种能动的学习方式。这种科学探究过程的主要目标是使学生领悟科学探究的思想，培养学生进行科学探究所需要的能力，加深对科学探究方法和过程的理解。因此，当代先进的教
5、育思想所倡导的实验和实践活动实质上是以学生为主体，发展学生动手能力和思维能力的探究式学习方法。是一种能动学习的过程，是培养学生实践能力和创新精神的有效途径。例如在美国和全世界都有着广泛影响的 BSCS 生物教材以及美国罗伯特L伯尼所著的美国中小学生物教程都融入了这种思想在里面，强调学生通过科学探索活动（实验）掌握科学要领（概念）。其基本方法就是通过学生亲自操作，直接体验进行科学探索和研究活动的过程、艰辛和乐趣，强调探究式学习的过程。而在我国，教育部在最近颁布的初中（20001 年 1 月）、高中（2001 年 3 月）的教学大纲中也均体现了向探究式学习过渡的趋势。在能力目标要求上，无论是初中还
6、是高中，都要求初步学会科学探究的一般方法；在学生实验教学要求层次上，初中的要求分为练习、初步学会、学会和探究四个层次，其中对于探究层次的内涵是：“在老师指导下，亲自参与设计实验，练习确定实验目的、材料和方法，能观察和记录整理实验数据和报告实验结果”4。对高中的要求则为初步学会探究性实验的一般方法，能独立完成实验或实习，理解探究式实验的一般过程，能初步学会生物学实验方法：提出问题，做出假设，设计实验，分析解释实验中产生的现象和记录得出数据，得出结论。并在此基础上初步形成思维的独特性、新颖性等创新思维品质和习惯，能运用学到的生物学知识评价和解决实际问题。在高中，还设置有研究性课题，较高层次要求学生
7、独立制定课题研究计划和方案，并按计划和方案独立完成课题5。 由此可见，中学生物教学改革发展的很快，素质教育的实施对中学生物实验的要求也越来越高。由于长期以来高考不考生物，因此我省生物学实验教学受到很大影响，在许多学校不受重视 ，造成各级学校发展极不平衡，明显出现脱钩（现状与形式发展脱钩）的现象。因此，认真扎实地开展中学生物探究式实验教学研究很有必要，有很大的现实意义。 2 2 案例案例“探究鼠妇选择生活环境的行为探究鼠妇选择生活环境的行为”的实验教学方案的实验教学方案科学课程标准一般将科学探究过程分为六步：提出问题进行猜想和假设制定计划（拟订探究计划、列出所需材料和用具、选出控制变量、设计对照
8、实验）实施计划（进行观察、调查和试验、收集数据、评价数据的可靠性）得出结论（描述现象、处理数据、得出结论）表达、交流（撰写探究报告、交流探究过程和结论）1， 依据此规律以及学校实际情况，本文设计了下面的实验教学操作过程及方法。2.1 课时安排为 60 分钟2.2 实验目的和要求：通过实验，初步了解影响鼠妇选择生活环境的因素有那些？了解鼠妇选择生存环境的行为，从而理解影响生物生存的环境因素；形成爱护动物的情感，培养学生认真做记录，尝试完成一份完整的实验报告；学会正确表达其探究结果并与其他学生充分交流2。 通过实验，激发学生探究兴趣，培养学生探究能力和试验操作能力，培养学生协作配和的团队精神，初步
9、学会探究实验方法，了解探究的一般过程，体会控制实验变量和设置对照实验的重要性2。 2.3 材料和用具实验材料：鼠妇（潮虫）、原环境土壤器材：纸盒、纸板、玻璃纸、胶带纸、温度计、湿度计、小剪刀2.4 知识准备教师首先介绍有关科学概念：什么是动物行为？是指动物进行的从外部可以观察到的有适应意义的活动。如孔雀开屏的求偶行为6。向学生介绍鼠妇：鼠妇（Porcellio）又称潮虫，在南方也叫“西瓜虫”，属无脊椎动物节肢动物门甲壳纲潮虫亚目。它们的身体大多成椭圆形，长 1520mm，灰褐色，体表有颗粒状突起；常能卷曲成团，是草食的陆栖类群，口器咀嚼式，为甲壳动物中唯一完全适应于陆地生活的生物，身体能够卷曲
10、、第一触角短小、后 7对胸肢变成步足，特别是腹肢有气管肺（伪气管）等都是对陆地生活适应的结果2。 2.5 提出探究问题打开装鼠妇的盒子的盖子后，鼠妇有什么活动？是什么原因造成鼠妇如此活动呢？2.6 介绍实验操作过程和方法2.6.1 全班分组实验，三人为一组，每小组 10 只鼠妇。2.6.2 把鼠妇放入实验装置 1（见图 1）中，两侧的中央放同样数目的鼠妇；静止 2 分钟。图 12.6.3 每分钟统计一次明亮处和阴暗处的鼠妇数目，统计 10 次。2.6.4 把鼠妇放入实验装置 2（见图 2）中，两侧的中央放同样数目的鼠妇；静止 2 分钟。图 22.6.5 每分钟统计一次装有原环境土壤的一边和没有
11、装原环境土壤的一边的鼠妇数目，统计 10 次。2.6.6 把鼠妇装入实验装置 3（见图 3）中，观察鼠妇的活动状况。图 32.6.7 把鼠妇装入实验装置 4（见图 4）中，观察鼠妇的活动状况。图 42.6.8 记录数据，把 2.6.3 中的数据填入表 1；把 2.6.5 中的数据填入表 2表 1 明、暗环境下的鼠妇数目环境2min3min4min5min6min7min8min9min10min11min明亮阴暗表 2 有、无原环境土壤环境下的鼠妇数目环境2min3min4min5min6min7min8min9min10min11min明亮有原环境土 壤 2.7 根据实验数据，分析结果分析实
12、验结果，与小组内的其他同学讨论以下问题。2.7.1 这个实验中有那些因素对鼠妇有影响？你如何保证实验结果的不同是由光照和潮湿环境条件引起的？设置对照有什么意义？2.7.2 为什么要用 10 只鼠妇做实验？只用一只行吗？2.7.3 为什么要计算全班各组的平均值？你得出的结论是： 2.8 表达和交流向全班同学汇报你们小组的探究过程和结果。计算出全班各组第10 次数据的平均值。对全班平均值进行分析得出的结论，与你们小组得出的结论一致吗？如果不一致，请在老师的指导下分析原因。 3 3 实验教学设计方案的实施实验教学设计方案的实施3.1 课题导入动物生活在不断变化的环境中，面对环境的各种变化，动物保持个
13、体的存活和种族的繁衍，一方面要靠发生在身体内部的各种生理活动；另一方面要靠运动、取食、交配从外部可以观察到的行为。如蝴蝶飞舞、蜜蜂取食、虫鸣鸟唱、大雁南飞、亲鸟育雏等等，这些现象都是动物行为的表现6。向学生介绍有关的科学概念，提出探究问题。鼠妇会选择什么样的生活环境？3.2 验证假设学生在老师指导下，设计实验方案，并参与实施。在实验过程中，学生积极动手，可树立很好的合作意识，能准确的记录探究数据和结果。3.3 报告实验数据，分析实验结果(填入每组平均值)，见表 3。表 3 不同环境下的鼠妇的数目12345阴 暗 个 数环 境组 数明 亮 阴暗、有原环境土壤 阴暗、无原环境土壤以上共 5 组数据
14、，5 组数据都较明显地表示鼠妇会选择阴暗潮湿的环境生活吗?3.4 评价在上述探究性实验过程中，作者认为可达到预期的教学目的，培养学生的思维能力和动手能力；培养学生分析、归纳、综合能力及语言表达能力，这主要体现在实验最后部分即分析实验结果；培养学生小组合作能力。课后应召开生物教研会，作者应和其他老师对本次实验课进行分析，以期搭成“引导和鼓励学生开展探究性实验是提高学生探究能力的有效手段”的共识；在国内外都日益重视探究性学习的今天，我们开展探究性实验教学的研究，这一工作无疑是非常有意义的。另外根据实验内容设计出不同于教材的完整实验，对初一（七年级）学生来说并非易事。这是由于他们的思维往往具有较大的
15、局限性所决定的，但只要教师积极加以启发和诱导也并非不可。设计实验是建立在学生熟悉教材内容和观察与思考问题的基础上引出的，属于探究能力的较高层次，它的成功可大大调动学生参与探究活动的积极性，激发好奇心和创新意识。设计活动本身还能使其观察、思维、表达、迁移等能力得到有效的训练，进而使创新能力得到了明显的提高。由此看来，实验的探究点来自于教师对实验的不断探索和对学生的积极诱导，来自于学生主体作用的强化。合理确定探究点并积极引导他们投身于探究活动，是培养其创新精神和实践能力的有效途径。在这一堂实验课中，也基本体现了科学探究过程的规律。这次探究性实验的探究部分主要体现在学生事先不知道结论的情况下先做出猜
16、想，然后动手实施探究过程，并得出结论。这与以往的验证性实验是明显不同的，这次实验是在老师的指导下，学生参与实验设计，并参与实施过程，体现了 2001 年 1 月颁布的初中教学大纲关于探究层次的内涵。参考资料参考资料1 刘恩山.生物课程的研制与背景J.生物学通报，2002,37(1):32-342 沈雁.鼠妇的饲养J.生物学教学，2003,38(1):24 3 中华人民共和国教育部,全日制义务教育科学（7-9 年级）课程标准（实验稿） M.北京，20014 中华人民共和国教育部，初中教学大纲M.北京， 2001 5 中华人民共和国教育部，高中教学大纲M. 北京，2001 6（初中七年级）生物M.北京：人民教育出版社，2001
