生命觀念和科學(xué)思維下的生物實(shí)驗(yàn)活動教學(xué)

劉思鋒

在以核心素養(yǎng)體系為核心的課程改革背景下，義務(wù)教育階段的生物學(xué)教學(xué)理念、教學(xué)設(shè)計(jì)和教育科研發(fā)生了些許變化。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維等具有重要的作用，能夠幫助學(xué)生更深入地了解生命現(xiàn)象，激發(fā)其對未知世界的探索熱情，達(dá)到鍛煉創(chuàng)新思維、提高綜合素養(yǎng)的效果。教師應(yīng)充分挖掘身邊資源，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、教材實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)與不足

“觀察魚的呼吸”實(shí)驗(yàn)是人教版八年級生物學(xué)上冊的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)探究的問題是：魚在呼吸時(shí)，它的口和鰓蓋后緣是同時(shí)張合還是交替張合？教材中的實(shí)驗(yàn)是將一條活的鯽魚放在盛有清水的玻璃缸中，用吸管吸取一些墨汁，慢慢地滴在魚口的前方，觀察魚的呼吸，其視覺效果明顯，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性。在實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到魚呼吸的學(xué)生非常興奮。

然而，在與學(xué)生合作探究的過程中，我發(fā)現(xiàn)教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在不足。第一，有的學(xué)生認(rèn)為使用墨汁會傷害實(shí)驗(yàn)動物，改用對動物無害的液體會更好，但具體使用哪種液體，其效果如何，需要開展實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。第二，在滴墨汁時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)鯽魚經(jīng)常亂動，影響觀察效果。第三，該實(shí)驗(yàn)只能觀察魚呼吸的過程，不能驗(yàn)證魚呼出的氣體是二氧化碳，實(shí)驗(yàn)論據(jù)不夠充分。

二、實(shí)驗(yàn)分析與改進(jìn)

為了解決上述問題，我與學(xué)生在課后查找了大量資料，發(fā)現(xiàn)魚主要用鰓呼吸。水從魚口流入并從鰓蓋后緣孔流出，魚在水流不斷通過鰓的過程中進(jìn)行氣體交換。需要特別說明的是：魚不是不能直接呼吸空氣中的氧氣，而是鰓的水適應(yīng)性結(jié)構(gòu)使得它在空氣中不能獲得充足的氧氣。經(jīng)過多次探究實(shí)驗(yàn)后，我與學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。

（一）更換實(shí)驗(yàn)材料

將墨汁換成對魚無害的其他液體，如菠菜汁、火龍果汁或牛奶等，可加入可食用色素以加深顏色。

實(shí)驗(yàn)的實(shí)際選材可以通過對比不同液體的溶解度來選擇，溶解度較低的液體更有利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生們經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將牛奶作為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，其獲取也很方便。

（二）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

如何限制小魚運(yùn)動呢？有的學(xué)生提出將水槽換成燒杯，并倒入適量的水，以保證小魚在身體機(jī)能正常的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)小魚在燒杯中的運(yùn)動量減小。學(xué)生們在抓魚的過程中發(fā)現(xiàn)，漁網(wǎng)也可以限制小魚運(yùn)動，可以用漁網(wǎng)罩住小魚，等它安靜后再開始實(shí)驗(yàn)。

（三）添加實(shí)驗(yàn)指示劑

如何驗(yàn)證魚呼出的氣體是二氧化碳呢？我與學(xué)生查找相關(guān)資料，了解了可以在水中加入溴麝香草酚藍(lán)（簡稱BTB）溶液。

BTB溶液是一種酸堿指示劑，常用作水生生物的呼吸試劑，生物在含有這種試劑的水中短時(shí)間生活沒有影響。加入0.1%BTB溶液的水一般呈現(xiàn)藍(lán)色，如果水中二氧化碳的含量增加，變?yōu)樗嵝詴r(shí)，水就會由藍(lán)色變?yōu)辄S色。

BTB溶液能夠很好地反映液體中二氧化碳含量的變化。使用BTB溶液，可直觀地觀察小魚呼出的氣體是液體中原有的氧氣還是經(jīng)過身體轉(zhuǎn)化成的二氧化碳。

學(xué)生們將BTB溶液滴到小魚的口處，經(jīng)過一段時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)從鰓流出的液體變成了淺綠色。根據(jù)BTB溶液的特性可以得出，小魚在活動時(shí)呼出了二氧化碳。

三、收獲與體會

科學(xué)探究是學(xué)生積極主動地獲取科學(xué)知識、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法的探究活動。開展生命觀念和科學(xué)思維下的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠激發(fā)學(xué)生的探究興趣，使其養(yǎng)成理性思維的科學(xué)習(xí)慣。學(xué)生通過實(shí)踐，把所學(xué)的內(nèi)容滲透到科學(xué)探究活動中。

作為教師，我們要給學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會，與學(xué)生一起探究。在探究小魚呼吸的實(shí)驗(yàn)中，我與學(xué)生發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)材料欠妥、小魚的運(yùn)動影響觀察等問題。于是，我與學(xué)生一起查找資料，鼓勵(lì)他們多思考、大膽創(chuàng)新，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索及改進(jìn)，并及時(shí)對探究實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些問題采取應(yīng)對措施，從而選取合適的實(shí)驗(yàn)材料，調(diào)整探究步驟。

該實(shí)驗(yàn)被改進(jìn)后，能夠減少對動物的傷害，同時(shí)能讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，有利于培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。