劉艷紅

(廣東省廣州市黃埔區(qū)教育研究中心 510700)

創(chuàng)新是推動(dòng)一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族向前發(fā)展的重要力量，《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“課標(biāo)”)指出，初中生物學(xué)“要突出創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)”。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分，需要進(jìn)行目標(biāo)明確、有助于提高教學(xué)實(shí)效的創(chuàng)新實(shí)踐。本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的類(lèi)型、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法四個(gè)方面闡述初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新策略。

1 巧用虛擬實(shí)驗(yàn)使示范教學(xué)更加形式多樣

虛擬實(shí)驗(yàn)是用多媒體手段對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再現(xiàn)或模擬，再由學(xué)生進(jìn)行觀(guān)看或參與操作的一種實(shí)驗(yàn)方式。一項(xiàng)調(diào)查指出：學(xué)生最喜歡的學(xué)習(xí)方式排在前三位的是：實(shí)驗(yàn)(25.9%)、用電腦(21.2%)、讀課外書(shū)(12.3%)，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫貙⒂秒娔X和實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能通過(guò)信息技術(shù)的引進(jìn)，增多實(shí)驗(yàn)教學(xué)的途徑。

1.1 免費(fèi)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 例如，“同步實(shí)驗(yàn)室”網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是較好的社會(huì)學(xué)習(xí)資源。以人教版七年級(jí)生物為例，平臺(tái)上有16個(gè)活動(dòng)，除教材上的實(shí)驗(yàn)、探究外，還有調(diào)查、演示實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)等活動(dòng)。每個(gè)活動(dòng)包含目的要求、實(shí)驗(yàn)原理、材料器具、方法步驟、開(kāi)始實(shí)驗(yàn)(即實(shí)驗(yàn)的過(guò)程)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論等欄目，點(diǎn)擊“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”就進(jìn)入了虛擬實(shí)驗(yàn)。

1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)小課件 現(xiàn)有的可以用于初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬小課件不多，大多為動(dòng)畫(huà)，主要是為了將教材實(shí)驗(yàn)中難于理解的內(nèi)容可視化、直觀(guān)化，如溶解、細(xì)胞膜控制物質(zhì)的進(jìn)出、尿的形成、膝跳反射、肺泡與血液的氣體交換、發(fā)酵實(shí)驗(yàn)等。

1.3 初中生物實(shí)驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn)程序 現(xiàn)在有許多的科學(xué)應(yīng)用程序(App)，適用于Ios和Android設(shè)備，覆蓋實(shí)驗(yàn)的方方面面，但是適用于初中虛擬生物實(shí)驗(yàn)的不多。目前比較典型的有4類(lèi)。①工具類(lèi)：以生物學(xué)示意圖App為代表。生物學(xué)示意圖App是一款供教師和學(xué)生使用的生物學(xué)示意圖軟件。軟件內(nèi)置了超過(guò) 200 多張生物學(xué)素材圖片，雖然不算多，但是常用的都有，涉及實(shí)驗(yàn)儀器、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等。②說(shuō)明類(lèi)：以初中生物實(shí)驗(yàn)App為代表。此應(yīng)用程序精選了26個(gè)生物實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都包含文字和圖片說(shuō)明，而且附有整個(gè)實(shí)驗(yàn)的視頻，生動(dòng)具體地演示了每個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程。包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理+實(shí)驗(yàn)器材+實(shí)驗(yàn)裝置+實(shí)驗(yàn)步驟+問(wèn)題討論+實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象+實(shí)驗(yàn)結(jié)論+注意事項(xiàng)。非?？上У氖?，此App涉及的實(shí)驗(yàn)是以初中生物學(xué)舊教材為主的，只能作為教學(xué)參考。③3D模型類(lèi)：以iCell、Essential Skeleton(基本框架)為代表。iCell給學(xué)生、教師和任何對(duì)生物感興趣的人提供了一個(gè)細(xì)胞的3D視圖。包括有3種類(lèi)型的細(xì)胞的例子：動(dòng)物、植物和細(xì)菌?？梢酝ㄟ^(guò)觀(guān)察細(xì)胞結(jié)構(gòu)和各部分組成了解細(xì)胞的內(nèi)部組成部分。Essential Skeleton(基本框架)是系列App中的一個(gè)，主要是說(shuō)明骨骼的，針對(duì)每一塊骨骼都有名稱(chēng)，有英文的說(shuō)明和讀音。④操作體驗(yàn)類(lèi)：以人體探秘、build a body為代表。人體探秘是一款深度解剖骨骼、肌肉、神經(jīng)、循環(huán)、呼吸和消化系統(tǒng)的教育游戲，通過(guò)這款A(yù)pp可以了解到人體構(gòu)成和人體機(jī)能，包括骨骼、大腦、細(xì)胞和血管。

初中生物學(xué)教學(xué)中使用虛擬實(shí)驗(yàn)可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的示范方面創(chuàng)新。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，示范的作用是不可替代的，也可以是多種多樣的。既可以是教師、學(xué)生的親自操作示范，也可以是虛擬實(shí)驗(yàn)的演示。作為真實(shí)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)不僅是課標(biāo)的要求，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的大勢(shì)所趨，虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用將會(huì)逐漸顯現(xiàn)。

2 開(kāi)發(fā)本土化實(shí)驗(yàn)材料，提高實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率

在教學(xué)實(shí)踐中，由于教材推薦的活體實(shí)驗(yàn)材料常常難于取得，使得許多實(shí)驗(yàn)不能開(kāi)展，為了提高實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率，需要尋找本地常見(jiàn)、容易取得的實(shí)驗(yàn)材料替代教材建議的材料，即本土化實(shí)驗(yàn)材料。

以下是筆者所在區(qū)域?qū)θ私贪娼滩膶?shí)驗(yàn)材料本土化的幾個(gè)實(shí)例。

表1 部分實(shí)驗(yàn)材料本土化實(shí)例

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置與器具，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加簡(jiǎn)單易行

實(shí)驗(yàn)裝置與器具創(chuàng)新的主要目的是避免實(shí)驗(yàn)裝置過(guò)于復(fù)雜，倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)約性、環(huán)保性、安全性，以及改善實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高實(shí)驗(yàn)效果。人教版教材中，使用比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)不是很多，現(xiàn)有教材實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，主要集中在七上 實(shí)驗(yàn)“種子萌發(fā)的環(huán)境條件”、七下探究“測(cè)定某種食物中的能量”、七下演示實(shí)驗(yàn)“模擬肺與外界氣體的交換”等幾個(gè)實(shí)驗(yàn)上。

實(shí)驗(yàn)裝置與器具的改進(jìn)一方面可以從教材實(shí)驗(yàn)入手，另一方面更重要的是自制原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)裝置與器具，以幫助實(shí)驗(yàn)教學(xué)突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。例如，模擬實(shí)驗(yàn)“精子與卵細(xì)胞隨機(jī)結(jié)合”，黃埔區(qū)一位教師用簽字筆蓋封口礦泉水瓶，模擬雌性和雄性生殖器官；用不同顏色的小彈珠模擬精子和卵細(xì)胞，利用搖晃礦泉水瓶后，礦泉水瓶簽字筆蓋封口處只能出現(xiàn)一個(gè)小彈珠，模擬隨機(jī)產(chǎn)生的精子和卵細(xì)胞種類(lèi)，很好地模擬了精子與卵細(xì)胞的隨機(jī)結(jié)合。

4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加具有價(jià)值

實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新的目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)思維習(xí)慣。教師和學(xué)生不僅僅是依照教材上提供的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且是敢于在其基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，設(shè)計(jì)出更好的方法。

廣州市教育局教育研究院已經(jīng)組織過(guò)4次全市大規(guī)模的學(xué)生發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)大賽，立足于教材上一個(gè)小小的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，廣州市的教師、學(xué)生不僅制作出了自己的發(fā)酵產(chǎn)品，諸如茶、酒、酸奶、面包、泡菜、酵素等，而且有自己產(chǎn)品的包裝、宣傳與推介，有學(xué)校、家庭和社會(huì)成員參與的試吃與評(píng)價(jià)，有自己產(chǎn)品的成本核算。一個(gè)實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新比賽，可能已經(jīng)造就了一大批熱衷于創(chuàng)新與改革的未來(lái)人才。

實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新同實(shí)驗(yàn)裝置與器具的改進(jìn)、創(chuàng)新一樣，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義是非常重大的，它最突出的價(jià)值在于發(fā)展了學(xué)生的工程、技術(shù)及科學(xué)思維，將學(xué)生帶進(jìn)了更廣闊的天地，為高中生物核心素養(yǎng)中所要倡導(dǎo)的科學(xué)探究、理性思維、社會(huì)責(zé)任等的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。工匠精神可能在某個(gè)學(xué)生參與的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中就此萌芽。