关于初中科学生物实验拓展延伸的探讨

关于初中科学生物实验拓展延伸的探讨

高洁

杭州中学 浙江省 杭州市 310000

【摘要】生物实验作为初中科学实验的一部分，有它的重要性和特殊性。传统的教师灌输为主的实验教学，学生的自主性弱，动手能力差，习得率低。本文设想改善这种现状，通过将原本课堂内的生物实验向课外拓展延伸，优化安排，来提高学生的主观能动性，激发创造力，培养动手能力和严谨求实的科学态度。

【关键词】 初中生物实验、延伸

科学的教学中，实验作为基本手段，在激发兴趣，加深认识，培养能力，端正态度方面有着特殊的教学功能。传统实验教学，学生习惯于死记硬背或按照老师给的思路,机械化操作去解决问题，大大束缚了学生学习的积极性、主动性和创造性。

生物实验的特殊性在于，有相当一部分是以活体生物作为实验材料的。活体生物有相对不可控性。生物实验出结果不像多数物理化学实验那样立竿见影。所以我们有必要将学生观察实验现象、研究实验对象的活动做延伸。将实验时间延伸到课间课后，将实验场所延伸到实验室外。同时把实验的自主权交还给学生。

本文以浙教版初中科学七到九年级教材为依据，列举众多生物实验之一二，目的在于交流学习。

案例1：观察蜗牛实验在时空上的延伸

七上第二章第1节 《生物与非生物》，开课时间在初一新生入学的9、10月，重点概念是生物的共同特征：能呼吸、能生长、能繁殖后代、对外界刺激有反应、能遗传和变异、能进化。

传统课堂教学中常用白玉蜗牛作为实验材料，分小组观察蜗牛。可观察到的仅仅是蜗牛的爬行，蜗牛对触碰的反应（应激性），但很难判断蜗牛是否对光和声音做出反应。运气好的组可能看到蜗牛排泄（新车代谢），运气差的组等不到蜗牛探出壳就等到了下课。这样的常规实验课效率低，学生收获小。

把这节课延伸到课外，给每个班级提供一个饲养箱和3~5只蜗牛，由学生饲养。杭州的九十月份比较温暖，只要准备一些松软泥土，喂食一些新鲜菜叶，蜗牛就能存活。这样，把原来课堂上一二十分钟匆忙走过场的实验，延伸到十天、一个月、一个学期，甚至一年来观察，并且是几乎每天都可以做的观察。刚好9～11月是白玉蜗牛产卵的季节，我们不仅能观察到蜗牛的进食和排泄（新陈代谢）、还能观察到蜗牛交配产卵（生殖）、小蜗牛长大（生长发育）、子代蜗牛的壳的颜色花纹各不相同（遗传变异）……

老师可以通过让学生填写观察记录表，或其他方式引导学生结合书本知识观察蜗牛习性，增加对生物体区别于非生物的特征的感性认识。

像这样拉长时间轴的一堂课，让学生所学在日常点滴积累.学习知识探索真理就像长跑，胜利不仅在于终点，也在于沿途的风景。

案例2：蜗牛实验箱的一物多用

同一个实验材料也可以做用途上的延伸，即资源的优化配置，一种材料从多角度观察，多方面运用，将先后所学知识整合。七年级上册观察生物所用到的蜗牛饲养箱，在接下来的八年级、九年级的课程都用得上。

（1）浙教版初中科学八上第三章第4节《动物的行为》

本节课需要知道先天性行为和后天学习行为的概念，并会区分这两种行为。

利用蜗牛，我们所能观察到的觅食、排泄、交配、生殖行为都属于先天性行为。那么蜗牛有没有学习行为呢？如果学生尝试给蜗牛建立条件反射，恐怕很难成功。

我们知道学习行为的产生需要在非条件反射（也就是本能）的基础上，在大脑皮层的参与下，经过条件刺激的反复强化才能形成。而蜗牛这样的低等动物，没有大脑皮层。它的脑只是由两个神经细胞组成的神经节¹，只能对信息做出简单的处理。那些可以被驯化的动物，通常都是有大脑皮层的，比较高等的动物。

（2）浙教版初中科学八下第四章第1节《土壤的成分》

土壤中有无机物成分和有机物成分。其中有机物成分来自动植物和微生物。蜗牛排泄的粪便和吃剩的菜叶，通过微生物的作用，组成了土壤的一部分。

为了验证这一点，学生可以做一个实验，就是把蜗牛养在洗干净的沙子上，看看一段时间后，沙子中是否能检测出有机物。

（3）在浙教版初中科学九下第一章 《演化的自然》中讲到，生物与环境相互影响着。由于蜗牛的活动，沙地变成土壤，肥沃的土壤可以孕育更多植物。环境如何影响着蜗牛？经过世世代代遗传变异，蜗牛演化出如今这样的身体结构和功能去适应环境。

（4）浙教版初中科学九下第二章 《生物与环境》

从生物赖以生存的环境开始，介绍种群、群落，到生态系统，将地球生物圈的结构层层铺开，探讨物种多样性对生态系统稳定性的重要意义，反思人类该如何不去破坏环境。

这一章，我们同样可以用蜗牛，来解释概念：

什么是种群？个饲养箱内的所有蜗牛构成一个种群。那么不同班级的饲养箱中的蜗牛是不是一个种群呢？不是。除非打破它们的生殖隔离。

什么是群落？一个饲养箱中所有的动物（蜗牛，土壤中可能有的小虫）、植物（土壤中可能长出小草）、微生物（土壤中的微生物），所有这些生物种群的集合称为群落。

什么是生态系统？一个饲养箱内所有的生物和非生物环境合称为生态系统。

这样的生态系统稳定性如何？这一点同样可以实验。排除人工干涉，看这个生态系统能维持多久。比如不给蜗牛喂食，蜗牛就会饿死、腐烂。但如果能够在饲养箱里种上蜗牛爱吃的菜，蜗牛就可以多活几天。如果再增加一些蚯蚓，菜长得更好，蜗牛活得更久。可见物种越丰富，生态系统的稳定性越好。从而衍生出保护物种多样性的重要意义。

一份实验材料，从七年级用到九年级，将前前后后的知识融会贯通，举一反三，把概念转化成实物，见微知著，便于学生们把碎片化的知识拼成系统化的整体，更有助于知识的理解和运用。

案例3：植物的光合作用

浙教版初中科学八下第三章第6节《光合作用》，课程时间在4、5月。

这一节涉及一个重要的实验，绿色植物在光照下制造有机物（淀粉）。

原理：叶绿体在光照下利用水和二氧化碳合成淀粉，淀粉遇碘变蓝色。
步骤：

1,将植物在黑暗下放一昼夜,消耗叶片内原有的淀粉；
2,将一片叶子的一半遮光后,将植物重新放回光下放置4-5小时；
3,摘下遮光的叶片,放在酒精中隔水加热到叶片变成淡黄色；

4,取出叶片滴上碘液,观察叶片颜色变化.
结果：遮光部分不变色,不遮光部分变蓝色.
结论：绿色叶片在光照下才能产生淀粉

以往的课堂教学，老师做好所有前期准备，只让学生做第3步酒精脱色，和第4步用碘液检验淀粉。说实话，这两个步骤即没有难度，也不是重点，更无法检验学生对这一部分内容的理解程度。

要理解光合作用的原理，实验设计才是重点。而实验设计的精妙之处在前期准备：

1、如何证明光照使绿叶制造淀粉？设一个没有光照的对照组。

2、对照组如何排除叶片中原有淀粉的干扰？用呼吸作用消耗尽。

3、如何做暗处理？暗处理多久？

4、叶片一半遮光怎么做，用什么遮，遮哪一半？叶片选老的还是嫩的？

5、阳光下放置时间受天气影响吗？杭州的四五月份多雨，是不是要提前查天气预报，找一个阳光较强的晴天来做光照处理？由此如何推算开始暗处理的时间？

……

前期准备可以说环环相扣，实验成败的关键就在前两步，而不是最后机械化的检验。

为了让学生更好地掌握原理和方法，获得实验成功的满足感，可以给每个班提供一盆天竺葵，让学生自己处理叶片。或者让学生自主选择其他植物叶片，不局限于天竺葵。取处理好的叶片检测，掌握了原理和方法的同学一定能做出预期实验结果。若检验结果与预期不符的，则分析原因，从失败中学习。

案例4：酵母菌的培养

2020年春，由于新型冠状病毒疫情的影响，学生居家上网课，兼顾家务劳动，这是一个契机，一个学以致用的契机。我们说生活中无处不是科学。其中，用酵母菌发酵面团就是一个很好的兼顾科学实验和家务劳动的实践活动。

浙教版初中科学七下第一章第6节 细菌和真菌的繁殖，时间刚好在三四月。

相比课堂上听老师讲解微生物繁殖的几大条件，亲手揉制一个发面团，能让学生更近距离接触实验对象，更能亲手去控制水、温度、空气、营养物质，这些酵母菌生长繁殖的基本条件。

要知道如何发好一个面团，理论之上，实操要走的路还很长。

比如，各种物质的比例、温度高低、培养时间的长短……可以说，每一项变量都可以设计出一套梯度对照试验。过程中也复习了质量、体积、温度的测量。

至于如何将发好的面团蒸成馒头或烤成好吃的面包，加热多长时间，如何调节火候，以及如何增加其风味，就另有一套对照试验可以做了。

如此，通过发面团，学生们做了酵母菌培养的实验。用日常熟悉的材料，加上亲身操作，学生能更透彻地掌握知识及规律。并且让“设置对照”这一常用的实验设计方法在学生们脑中留下深刻印象，给今后遇到的实际问题提供解决思路。

结语

综上所述，科学实验的优化设计与拓展延伸，虽然占用了部分课外时间，但这些时间是轻松度过的，劳逸结合的，寓教于乐的。比之在实验课上不动脑筋地被动接授，有更高的习得效率。

将生物实验课延伸，是响应了素质教育的要求，既提升了课堂效率，又对学生动手能力、创新能力、独立思考问题的能力和实际应用能力有所帮助。

参考资料

[1]白玉蜗牛的形态特征及习性  ．中国经济网，2008-02-18

[2]义务教育初中科学课程标准（2011版）·中华人民共和国教育部制定

[3]廖蓓芳，初中科学实验教学的探索·科学中国人，2017

[4]陈润胜，提高初中生物实验教学的延伸和拓展性·课程教育研究，2013

[5]王志红，初中生物创新实验课堂教学的探索·科技创新导报，2016

12016年06月05日腾讯科学讯据英国《每日快报》报道，科学家发现蜗牛能够依靠仅有的两颗脑细胞做决定。目前该研究已经发表在了《自然通讯》杂志上。