《义务教育生物学课程标准(2011 年版)》在教学 建议中明确指出:加强和完善实验教学,关注重要概 念的学习。然而,在日常教学中,不少教师为了概念 而概念,课堂索然无味或者空有热闹,忽略学生构建 重要概念循序渐进的过程。生物学概念是在具体的 生物学事实的基础上抽象而来。因此,构建概念的最 佳途径应该让学生自己动手进行实验。学生可通过 动手实验探究,挖掘事实,理解生物学现象,进而抽象 概括出生物学规律,并由此初步建立生物学概念。那 么在初中实验教学中,如何循序渐进有效的构建生物 学重要概念呢?笔者以“脊椎动物的运动系统”一节进行尝试,谈谈自己初浅的做法。
1 教材分析
“脊椎动物的运动系统”是苏教版八年级上册第 十七章第二节“动物的运动依赖于一定的结构”的第 二课时内容。本节涉及的重要概念是:动物因逃避敌 害,争夺食物和栖息地,完成繁殖所进行的运动,是在 神经系统和内分泌系统的调节下,由骨骼、骨骼肌和 关节共同完成。这一概念是动物行为和动物行为生 理基础概念建构的前提,因此,学生对本节的重要概 念的透彻理解极其关键。教材围绕着这一重要概念 主要安排了观察脊椎动物骨骼(猪骨骼)示意图、观察 关节实验、对照人的屈肘和伸肘示意图观察思考动作 如何完成等多个活动。在教学过程中,合理处理这些 活动,让学生循序渐进的构建、理解、应用本节生物学 重要概念,是实现本节教学目标的关键所在。
2 教学目标
(1)能用生物学术语完整地说出运动系统的组成 及各组成器官与功能相适应的结构特点。
(2)通过制作肌肉牵动骨运动的模型和猪关节探 究实验,理解运动产生的原理,认同“结构与功能相适应”基本观念。
(3)通过脱臼、骨折、肌肉拉伤等案例分析,关注 运动安全,建立适度运动、科学健身的理念。
3 概念建构的基本过程
3.1 创设情境,引入重要概念
教师播放剪辑视频《动物冬季运动会实况报道》, 提出问题:视频中参加运动的是更加高等的脊椎动 物,它们的运动不仅需要相应的运动器官,还需要有 关运动的更高一级的结构层次—— 运动系统的参 与。这个系统有哪些器官组成?
设计意图:有趣的情境能瞬间抓住学生的眼球, 激发学生对重要概念的求知欲。教师通过精彩纷呈 的运动会报道,在让学生领略不同脊椎动物独特运动 技能的同时,提出疑问,吸引了学生对脊椎动物的运 动系统这一概念的有意注意,自然而然引出本节重要 生物学概念——运动系统的组成。
3.2 微课演示,构建重要概念
教师课前将牛蛙的后肢去皮,保留腓肠肌,剔除 其余多余的肌肉,录制演示实验微课视频 。具体操 作:① 用解剖针挑起腓肠肌,指出肌肉是附着在骨 上的粉红色的束状结构 。 ② 解剖针挑起腓肠肌的 两端,找出肌腱 。肌腱是白色、有韧性的组织,它将 肌肉与骨连在一起。③ 用手捏住蛙的后肢的外端, 向内外做伸缩运动。④ 解剖剪剪开骨与骨连接处, 认识关节的存在,并指认腓肠肌两端肌腱附着的位 置。
学生观看演示实验解决以下问题:① 观察肌肉 的形态特点(观察肌肉形状、颜色等);② 寻找腓肠肌 的两端附着位置(肌肉附着在几块骨上),并在图上圈 出;③ 想一想运动系统是由哪些器官组成。
设计意图:本节教材安排的实验是观察猪关 节,为了让学生对运动系统有一个整体到局部的认 识,笔者考虑增加整体认识运动系统组成的解剖实 验 。猪骨上的肌肉及附着位置不易观察,故选择较
易观察的材料——蛙的后肢。 由于后面还需进行分 组实验观察猪关节,考虑课堂时间有限和成本问题, 本次延伸实验不太适合做学生分组实验,所以设置 为演示实验。 同时为了让所有学生都能清晰观察到 实验过程,采用了微课形式展示演示实验 。演示实 验微视频在实验材料不易获取或实验现象稍纵即逝 等较难开展的情况下可以辅助实验教学,化抽象为 直观,实现思维可视化,帮助学生初步构建重要概 念 。通过微课视频,学生可以直观认识到蛙的运动 系统的组成及各组成器官的特点,帮助对抽象的概 念建立直观的印象,初步构建运动系统组成这一重 要概念。
3.3 实验探究,理解重要概念
学生自主学习关节各结构组成,每四人一组,按 照实验指导进行猪关节观察实验。实验结束后组内 分析、讨论关节各结构特点及存在意义。
教师指导实验:①上下扳动,感受关节的灵活度; ②用剪刀剪开关节囊,拉一拉关节囊,感受其韧性;③ 摸一摸关节软骨表面,感受关节腔的滑度;④解剖针 戳一戳骨与软骨,对比骨与软骨的硬度;⑤将标有关 节各结构的标签贴到相应位置。
学生得出实验结论:关节头和关节窝的表面有一 层光滑的软骨,可以减小骨与骨之间的摩擦。另外, 关节囊的内表面还能分泌滑液,像润滑油一样,因此 关节才比较灵活。而关节囊又能牢固地把相邻两骨 连接起来,外面再加上坚韧的韧带,更增加了关节的 牢固性。
设计意图:在生物学实验中,学生可通过观察、分 析、归纳等一系列过程,理解生物学现象,进而抽象概 括出生物学规律,并初步建立生物学概念。教师应该 尽可能地创造条件,让学生动手实验探索 。本环节 中,学生需要在自主学习的基础上,根据实验指导自 主开展实验,这样对观察、解剖、比较都有了明确的方 向 。在每一步操作过程中,学生可以得出相应的结 论,在每一个结论的基础上再进行下一个实验。根据 实验的逐步指导,学生一层一层地探究和体验,逐步 获得相关的知识,从而加深对关节既牢固又灵活这一 概念的认识和理解。
3.4 模拟体验,强化重要概念
3.4.1 体验屈肘和伸肘的运动
学生把手臂高高伸起,进行屈肘和伸肘动作,归 纳参与该运动的结构。学生感受:在屈肘时,肱二头 肌收缩,同时肱三头肌舒张;伸肘时,肱二头肌舒张, 同时肱三头肌收缩的不同状态。
3.4.2 制作肌肉牵动骨的模型
以硬纸板模拟骨骼、橡皮筋模拟肌肉、钉子固定模拟肌腱附着位置,学生分组制作模型(图 1),模拟屈 肘和伸肘运动过程。教师启发思考:在运动产生过程 中,骨骼肌、骨和关节的作用分别是什么?
图 1 肌肉牵动骨的模型
设计意图:制作模型并操作模型体验运动的过程 就是对概念迁移和再应用的过程,既可以强化学生对 重要概念的理解,也是检测学生对重要概念的理解过 程。因此,学生制作模型和体验运动,既巩固了脊椎 动物运动系统组成的概念,突出重点,又帮助直观认 识运动产生原理,促进理解概念,突破难点。除此以 外,这两个活动设置更为主要的意义在于有助于学生 关注自身的结构,激发对如何保护自己,如何在运动 中不受伤害等方面应用的求知欲。强化概念和检验 概念理解的最佳途径就是将概念用于生活,服务于生 活,这也是教学的最终目的。
3.5 连线生活,应用重要概念
教师提供一组生活材料,启发学生利用所学知识 解释日常生活现象。具体材料如下:
资料一:2017 年 10 月 19 日 NBA 赛事中,球星海 沃德在一次争抢中不小心踝关节脱臼,关节头从关节 窝中滑脱出来,致关节无法运动。医生禁止其继续赛 事,最终遗憾退场。
资料二:足球天才西塞在一场比赛中胫骨骨折, 无法运动,遗憾告别赛场。医生认为发生骨折后,不 要急于搬动病人,应立即请专业人员固定骨折部位。
资料三:著名运动员刘翔由于跟腱受伤,导致缺 席两届奥运会,医生认为应禁止伤者站立或走动,最 好趴着伸直脚尖后固定受伤部位。
教师引导学生分析材料,认识运动产生的前提是 运动系统结构的完整,同时帮助学生建立适度运动、 科学健身的理念。
设计意图:由于重要概念是以学生的感性认识为 基础建立起来的理性认识,因此要让学生在体验中学 习,在体验中感受,特别是一些与他们自身有关的知 识。这样他们对知识的理解会更加深刻,也更有利于 今后的运用。像这样将理论应用到实践,让学生对概 念有更深刻的认识的同时,提高学生的生物学学科核 心素养,形成对概念的迁移与运用的能力,这也是生 物课堂教学的根本所在。
3.6 绘制概念图,归纳重要概念
教师用概念图(图2)列出本节课的重要概念,并 且和学生一起归纳小结。
设计意图:概念图既可以将众多的生物学概念直 观地呈现,利于学生进行知识整合,在头脑中形成知 识框架,完善认知结构,进一步将概念落到实处;又可 以评价学生对本节重要概念的理解和掌握,以便于教 师判断教学目标达成情况。
4 教学反思
本节课的教学重点是脊椎动物的运动系统的组成,难点在于猪关节的观察实验。在以往的教学中, 大多数教师采用的策略是通过直接向学生展示图片 和视频,总结出脊椎动物的运动系统。学生学习的过 程是灌注式,更多的仍是通过死记硬背把结果记下 来,对学生科学思维和科学探究素养的提升有限,也 不能让学生深切感受到结构与功能相适应的观念。 所以,教师在进行教学时,应注重学生内在概念的形 成,让学生去探究、去感受,小组再研讨得出结论逐步 形成概念。在教学设计的最后,教师让学生在学案中 独立完成脊椎动物运动系统概念图,然后分享交流。 这是一个总结提升的过程,既能培养学生的专业语言 表达能力,又能考查这节课的教学效果,相应的生命 观念和社会责任也渗入其中,让学生在潜移默化中受 到影响。
参考文献:
[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育生物学课程标准 (2011年版)[S]. 北 京:人民教育出版社,2011:33.
[2] 周瑾. 以实验为载体传递重要概念[J]. 生物学教学, 2015,(40):20-22.
[3] 王莺. 生物概念教学的策略研究[J]. 基教与成才研究, 2017,(6):30-31.