北京日壇中學(xué) 鄭 燕 喻 沖 馮 潔

“發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，并能設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究、得出結(jié)論”是初高中生物核心素養(yǎng)的重要部分?！皩?shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識”和“證據(jù)推理與認(rèn)知模型”是初高中化學(xué)核心素養(yǎng)的重要部分。兩門學(xué)科都需要通過實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力——實(shí)驗(yàn)探究能力。通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，學(xué)生能加深對生物、化學(xué)重要概念的理解，提升應(yīng)用知識的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，進(jìn)而能用科學(xué)的觀點(diǎn)、知識、思路和方法，探討或解決現(xiàn)實(shí)生活中的某些問題。實(shí)驗(yàn)探究是培養(yǎng)學(xué)生生化課程核心素養(yǎng)、思維嚴(yán)謹(jǐn)度的常用方法，掌握科學(xué)探究的思維方法和設(shè)計(jì)原則對提高學(xué)生的生化實(shí)驗(yàn)探究能力和核心素養(yǎng)起著重要作用。

義務(wù)教育階段的生物和化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)都將“科學(xué)探究”列為一級主題，并分解為“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價(jià)、表達(dá)與交流等要素”。生化實(shí)驗(yàn)探究過程引入情境化教學(xué)，不僅可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識，充分利用學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手、合作探究的真切感受，結(jié)合學(xué)生已有的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生求知探索的欲望，調(diào)動(dòng)學(xué)生多種感官參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

一、從生活情境入手，貼近實(shí)際，使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)探究饒有興趣

在構(gòu)建化學(xué)《溶液》這一單元知識體系時(shí)，學(xué)生對溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溶解度的區(qū)別和聯(lián)系往往不是很明確，理解上容易混淆。教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容引入生活中的情境：閱讀“洗鼻鹽”的使用說明，配制成濃度為0.9%的生理鹽水，判斷配制方法是否正確，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生理解溶質(zhì)、溶劑、溶液和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等概念，有效地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

在完成配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，可以先通過定性的判斷是否為飽和溶液，再轉(zhuǎn)為定量的判斷：加入多少氯化鈉固體為恰好飽和的狀態(tài)？還有其他方法嗎？由此引入溶解度的含義和溶解度曲線的知識，學(xué)生運(yùn)用比較、歸納、概括等方法提高對文字、圖標(biāo)等信息獲取和加工能力，然后通過探究實(shí)驗(yàn)：將現(xiàn)有的不飽和氯化鈉溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液，學(xué)生能逐步認(rèn)識與分析溶解的過程和變化，深入思考《溶液》單元中核心知識之間的聯(lián)系，提升實(shí)驗(yàn)探究能力，培養(yǎng)生化課程核心素養(yǎng)。

二、從問題情境入手，有的放矢，使實(shí)驗(yàn)探究事半功倍

基于以上理念，筆者對北京版七年級生物“綠色植物是否進(jìn)行呼吸”進(jìn)行了教學(xué)探索，緊扣“情境化教學(xué)”和“實(shí)驗(yàn)探究”兩個(gè)環(huán)節(jié)，通過問題情境“為什么在狹小而封閉的臥室中不太適合放太多的綠色植物、植物真的在進(jìn)行呼吸嗎”，引出本節(jié)課研究的主要問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生在明確探究問題后，分別圍繞“植物是否通過呼吸吸入（消耗）了氧氣”和“植物是否通過呼吸產(chǎn)生了二氧化碳”，設(shè)計(jì)了探究萌芽的黃豆種子呼吸的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生選擇了合適的實(shí)驗(yàn)材料，利用實(shí)驗(yàn)法的三個(gè)基本原則以及化學(xué)知識中檢驗(yàn)氧氣、二氧化碳的知識儲(chǔ)備，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問題，同時(shí)自身的探究能力、思維能力、合作能力、表達(dá)能力、動(dòng)手操作能力也得到了一定的提升。探究至此，學(xué)生已形成綠色植物在呼吸且呼吸會(huì)消耗氧氣、釋放二氧化碳的認(rèn)知。筆者繼續(xù)給出問題情境，探究植物呼吸的相關(guān)問題，比如，問題情境1：人呼氣導(dǎo)致口罩濕了，說明人呼出的氣體中有什么物質(zhì)？問題情境2：手冷時(shí)人會(huì)哈氣在手心中，人呼吸會(huì)釋放能量嗎？幾個(gè)問題的分析和研究，學(xué)生有效地理解了植物呼吸和人類呼吸的共同點(diǎn)，對學(xué)習(xí)呼吸作用的本質(zhì)起到了事半功倍的作用。

三、從社會(huì)熱點(diǎn)情境入手，聚焦發(fā)展，使實(shí)驗(yàn)探究學(xué)以致用

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）中提到“結(jié)合學(xué)生以后經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類面臨的與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識和決策能力?！痹诨瘜W(xué)復(fù)習(xí)階段，教師可以以核心物質(zhì)“二氧化碳”為抓手，結(jié)合“碳中和”“碳達(dá)峰”“零排放”等社會(huì)熱點(diǎn)問題，開展有效提升實(shí)驗(yàn)探究能力的核心素養(yǎng)發(fā)展的課程教學(xué)，提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。首先提出問題：如何減少大氣中二氧化碳的含量，實(shí)現(xiàn)排放量“收支相抵”？教師引導(dǎo)學(xué)生將真實(shí)問題情境轉(zhuǎn)化為化學(xué)問題，學(xué)生通過回顧二氧化碳的性質(zhì)：能溶于水、能與氫氧化鈣、氫氧化鈉等堿溶液發(fā)生反應(yīng)，總結(jié)捕獲二氧化碳的各種方法。再通過實(shí)驗(yàn)探究不同捕獲劑和同一種捕獲劑的有效含量多少的對比實(shí)驗(yàn)，用氣體壓強(qiáng)顯示二氧化碳的含量變化，讓學(xué)生學(xué)會(huì)收集證據(jù)，解釋壓強(qiáng)變化的原因并得出相應(yīng)的結(jié)論，由此發(fā)展圖形表征能力和證據(jù)推理能力，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究的過程和樂趣。最后，通過展示科學(xué)家們在二氧化碳的捕獲和利用方面的工作與嘗試，讓學(xué)生感受化學(xué)對社會(huì)、科技發(fā)展的促進(jìn)作用。

四、從環(huán)境情境入手，關(guān)注生態(tài)，使實(shí)驗(yàn)探究滲透情感教育

在構(gòu)建生物“生物適應(yīng)環(huán)境”生命觀念時(shí)，生物適應(yīng)環(huán)境這個(gè)生態(tài)觀點(diǎn)貌似很好理解，但生物在哪些方面體現(xiàn)出適應(yīng)，為什么適應(yīng)，適應(yīng)是如何形成的，學(xué)生都答不出來。筆者以沙漠情境為背景，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注以下生態(tài)現(xiàn)象：我們常吃的普通水稻不能在沙漠地區(qū)良好生長，而海水稻卻可以在干旱的沙漠中生長發(fā)育、開花結(jié)果。學(xué)生在思考此現(xiàn)象時(shí)嘗試解釋、解決此問題，分別針對“水稻植株有怎樣的外部或內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)干旱環(huán)境”“水稻細(xì)胞在什么濃度的鹽溶液條件開始出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生以水稻為研究載體，通過宏觀觀察、微觀分析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，初步形成透過現(xiàn)象尋求本質(zhì)的科學(xué)思維。此過程中，還給學(xué)生提供了“海水稻”圖片、袁隆平團(tuán)隊(duì)研究海水稻歷程，以及海水稻生長環(huán)境等情境資料。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程也一定程度地了解了我國農(nóng)業(yè)的新成果新發(fā)展，在構(gòu)建生命觀念基礎(chǔ)上，激發(fā)愛國情懷，形成民族自豪感。本節(jié)課以“實(shí)驗(yàn)探究”為基本方式，從環(huán)境情境入手，通過嘗試解釋、解決環(huán)境情境問題，發(fā)展學(xué)生理性思維，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究等學(xué)科素養(yǎng)，同時(shí)滲透情感教育，落實(shí)立德樹人的要求。

五、從人物情境入手，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)史，使實(shí)驗(yàn)探究的原理更透徹

在學(xué)習(xí)《常見的酸和堿》這一課題時(shí)，要讓學(xué)生學(xué)會(huì)識別酸和堿。筆者從講述英國科學(xué)家波義耳發(fā)現(xiàn)酸堿指示劑的化學(xué)史入手，啟發(fā)學(xué)生利用日常生活中的植物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，如：紫甘藍(lán)、紫薯、紅蘿卜等制取指示劑，提升學(xué)生學(xué)習(xí)綜合性知識的欲望?；ㄇ嗨卦诓煌乃釅A環(huán)境中能呈現(xiàn)出不同的顏色，這樣神奇的顏色變化，會(huì)激發(fā)學(xué)生的探究欲，制作出色彩紛呈的花青素“雞尾酒”。通過不同的酸堿性液體顏色的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生利用食物的味道和生活常識自覺對比、分類，識別酸和堿：發(fā)現(xiàn)有酸味的液體如白醋、蘋果汁等會(huì)變紅，堿性液體如肥皂水、洗衣粉水會(huì)變藍(lán)，不變色的是純凈水等中性液體，體驗(yàn)到收獲的喜悅。然后，從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)知，列出常見的酸和堿的化學(xué)式，找出書寫規(guī)律，播放酸堿導(dǎo)電性的視頻學(xué)習(xí)資料后，結(jié)合微粒圖，總結(jié)出酸和堿的定義。最后，“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)”，講述堿液鑒定紅葡萄酒的真?zhèn)?，回歸花青素作為酸堿指示劑的用途。整個(gè)授課過程因?yàn)橐肓巳宋锏目茖W(xué)發(fā)現(xiàn)史，將實(shí)驗(yàn)探究賦予趣味性、體驗(yàn)感和參與度，課堂氛圍活躍，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也將化學(xué)思維構(gòu)建得更為有序，將化學(xué)原理呈現(xiàn)得更為透徹。

總之，情境教學(xué)以其感知性、體驗(yàn)性、探究性、趣味性等特點(diǎn)，能極大地激發(fā)學(xué)生參與互動(dòng)的興趣，觸發(fā)探究靈感，引領(lǐng)深度思考，是一種有效的科學(xué)探究手段和方法。尤其對于初高中的學(xué)生，在微觀、抽象的科學(xué)知識領(lǐng)域積極引入情境式教學(xué)，能起到化微觀為直觀、化抽象為可感的效能，促進(jìn)科學(xué)知識的掌握。以上分別從生活情境、問題情境、社會(huì)熱點(diǎn)情境、環(huán)境情境、人物情境等方面入手，從不同側(cè)面和角度對情境教學(xué)進(jìn)行了過程描述，亦僅為筆者所常用之方法，不足以窮盡情景教學(xué)全部之情形?？偠灾榫辰虒W(xué)重在找好客觀事物“結(jié)合點(diǎn)”，找準(zhǔn)學(xué)生“興趣點(diǎn)”，也即以具體問題為導(dǎo)向，結(jié)合生活現(xiàn)象、現(xiàn)實(shí)困惑、熱點(diǎn)話題等，設(shè)置議題，由點(diǎn)及面，循循善誘，逐步深入，從而達(dá)到由個(gè)別問題上升到一般規(guī)律、由具體現(xiàn)象上升到普遍規(guī)律的認(rèn)知。