一、几个重要科学探究活动
1《.骨的结构与成分》涉及的探究活动
《骨的结构和成分》是北京版初中生物教材第二册第八章《生物的运动》第二节《运动的形成》中第二课时的内容。在第一节学习动物运动方式的基础上，教材第二节内容进一步探讨动物运动的形成，为后面学习动物的行为打下基础。《骨的结构和成分》这节课首先让学生通过观察长骨的内部结构，分析其作用，建立长骨是一个中空的坚实的生物器官的概念，再通过探究鱼骨的成分，增强学生对骨的成分和特性的感性认识，推理出骨的成分和特性的关系。阐述人的一生中骨的成分的动态变化，从而增强体育锻炼的思想意识，为后面学习运动的实现打下基础。本节课以小组合作的方式进行学习，面向全体学生，促进每个学生的充分发展。借助实验分析和讨论的过程，引导学生主动参与、勤于动手、积极思考，符合新课标提出的“倡导探究性学习”的理念。依据维果茨基提出的“最近发展区”概念，利用学生原有的认知结构，在学生和教师的互动中实现知识和能力的发展。
2.生物体的结构层次
初中生物课程标准强调：教师在教学中要组织好各种观察、实验等探究性学习活动，帮助学生增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，使学生领悟科学研究的方法并习得相关的操作技能。据此，结合生物个体水平的知识、化学和物理学知识以及学生的生活经验，突破学习难点。鼓励学生搜集有关细胞研究和应用方面的信息，进行交流以丰富相关知识，加深对科学、技术、社会相互关系的认识。同时运用建构主义“学习过程的最终目的是完成意义建构”的教学设计思想，确定本节知识主题，围绕如何引导学生实现该主题的意义建构进行教学设计。例如：在生物体层次结构主题下，重要概念细胞是生物体结构和功能的基本单位。在这一重要概念的构建时，教师可以设计探究动植物细胞结构实验———观察洋葱表皮细胞、黄瓜果肉细胞、番茄果肉和果皮细胞、人的口腔上皮细胞、皮肤细胞、平滑肌细胞、神经细胞等，构建动、植物细胞都有细胞膜、细胞质、细胞核等结构，以进行生命活动；相比动物细胞，植物细胞具有细胞壁、叶绿体、液泡等特殊结构这两个重要概念。再设计观察洋葱根尖细胞分裂，了解根冠、分生区、伸长区、成熟区细胞的形态结构变化；观察蛙的胚胎发育细胞变化和神经组织、肌肉组织、结缔组织（骨细胞、血液细胞等）、上皮组织和卵细胞、精子等的不同细胞形态和结构，构建细胞进行分裂、分化，以生成更多不同种类的细胞用于生物体生长、发育和繁殖这一重要概念。设计观察水中的单细胞生物和原生动物（如草履虫）的取食、运动、趋性，构建一些生物由单细胞构成，可独立完成生命活动；一些生物由多细胞构成的重要概念。通过这一系列探究实验的设计，依存这些重要概念的构建，帮助学生构建细胞是生物体结构和功能的基本单位这一重要概念。由此，实验教学的设计是围绕重要概念构建的。实验教学的设计要求有助于帮助学生构建重要概念，有助于帮助学生积极主动的获取生物科学知识、领悟科学研究方法。只有有的放矢的实验设计，才能落实到生物学重要概念的构建。
3.光合作用
光合作用的概念是初中生物学的一个重要概念。植物光合作用形成的有机物，是自身及其他所有生物的食物来源和能量来源，对自然界的物质循环和能量转化都具有极其重要的作用，学生理解它对于以后的学习至关重要。关于光合作用的概念，多数学生可以准确地说出来，然而，这种表述只是停留在记忆水平，并没有直接的实践体验。通过绿叶在光下产生淀粉的实验，可以让他们切实感受到植物在接受光照后，能在叶片中产生淀粉，这一实验对于他们理解光合作用的概念至关重要。初中一年级的学生虽然有了一定的逻辑思维能力，但光合作用的原理比较抽象，在缺少具体现象支持的情况下，很容易将之定义化，所以本节知识要用具体的、形象的实验进行教学。让学生体验到由现象到理论的过程，即通过感性认知上升到理性知识。通过一系列的实验设计、操作、探究和讨论，可以使学生对实验的设计原理、技巧，有更深层次的感悟。通过实验还可以培养学生的实验操作技能、合作精神和探究能力。《绿叶在光下合成淀粉》是初一上学期比较复杂的一个实验，对操作的准确性要求高，而且具有一定危险性。对此，在教学中笔者对两个方面作重点控制，一个是酒精灯和火焰，这个确保安全，另一个是条件、现象的操作和观察一定要严谨，以保证结果的客观性。安全控制的细节有两个，一是酒精灯的使用，让学生2人一小组，每小组在实验前先进行点燃酒精灯和熄灭酒精灯的练习，确保操作成功。二是烧杯很热，容易烫伤或脱手，所以进行镊子夹取烧杯的预练习，确保都能准确操作才进行实验。实验条件控制上要求一定要叶片变白后才取出，并注意滴加碘液的量。通过实验，学生普遍观察到实验现象，体会到每个实验操作的环节对于实验结果的出现都至关重要，更重要的是，他们能更深刻地理解植物只有绿色部分在光下才能产生淀粉的知识，对于其形成光合作用概念十分有帮助。
二、科学探究对重要概念理解的贡献
依据《基础教育课程改革纲要》：倡导学生主动参与、乐于探究，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。学生在不断的发现问题、寻求解决办法的过程中，转变了学习方式，提高了生物科学素养。科学探究活动应该围绕重要概念组织探究实验，使学生在鲜活的实验情景中充分发挥其主动性，构建起对重要概念的深层次理解。在生物体的结构层次这个主题下，教学过程中要注意引导学生进行“从微观到宏观再从宏观到微观”这样的思维方式训练。当学生能从这两个方向进行思考后，学生认识的人体、动物体和植物体，就会更充实、更深刻、更具体，也更有利于学生理解生物体的结构层次。如：细胞的结构和功能是抽象而死板的知识，如何把知识讲活才是本节课的关键。《细胞》这节课最大的特点就是，通过实验落实细胞的结构这部分知识，让学生能够更真实、更直观地认识到细胞形态，但是结构采用传统讲授法，直接告知。本节课的思维紧密，要求学生紧跟教师思路，边观察边思考，对学生的思维是一种训练，其为特点之二。从学生为主体出发，他们能通过实验，直观感受到不同植物不同结构的细胞结构不同，是因为它们的功能不同，为后面的细胞各结构的功能做铺垫，也自然而然的树立了结构和功能相统一的生物学观点，从而领悟细胞是生物体结构和功能的基本单位，就达到了本章的教学目的，这是特点之三。因为前一章节学习了细胞的有关知识，从细胞分裂、分化到组织的形成，器官、系统的形成，这是从微观到宏观，为了知识衔接得比较顺畅，要对课本编排的顺序做一定的调整，跳过了绿色开花植物的结构层次这一部分内容，在讲完细胞分化形成组织后，上节课直接让学生对人体四种基本组织的切片进行了观察。在学生对四种基本组织微观结构观察的基础上，今天这节课的开始就通过课件中的大量图片总结了四种基本组织的结构特点、功能，以及其在人体中的分布位置，既是对上节课的一个简单回顾，也是帮助学生建立微观到宏观的联系，为后面理解组织是如何形成器官的做好铺垫。生物学概念是高度抽象的，然而在进行教学时，不应使学生仅仅记住生物学概念那些抽象的文字，而应使学生透过抽象的文字看到一个绚丽多彩、生机盎然的生物界。因此，在向学生讲述生物学概念时必须首先向学生提供必要的感性认识：教什么，就要有什么，教什么，就要看什么。通过鸡翅的解剖观察实验，让学生对各种组织有一个宏观、感性的认识，通过真实的观察认识到像鸡翅这样的结构是由多种组织构成的，并且进一步认识到各种组织是有序分布、排列的，为学生得出器官这个概念提供感性认识。学生对概念的学习就是从这样的感性认识开始的，通过实验观察，可以使理论知识具体化，使抽象知识形象化，给学生识记、理解、运用概念创造条件。在概念生成后，还要让学生强化和深化对概念的理解。这部分整体的思路是感知、概括、运用的过程。在本节课的教学中，器官这个概念是在鸡翅解剖观察的基础上，通过对人体中胃这个具体的实例分析得出的。系统这个概念，也是通过对人体中消化系统这个具体的实例分析得出的，在得出概念后，又通过设置情景，如“在人体剧烈运动的过程中，人体的哪些系统功能加强了？”还有“为什么饭后立即运动会消化不良？”让学生对所学概念进行具体的应用，即在新情景中解释具体问题，深化学生对概念的理解。这样，让学生从具体的、个别的现象中得出一般的概念与规律，再由这一般的规律去解释个别或特殊的现象，解决个别或特殊的问题。经过这样一种由特殊到一般，再由一般到特殊的反复过程，对概念的理解才能深入。
三、教学反思与提升
科学探究活动或实验教学中激发学生兴趣很关键，学生在操作过程中通过动手动脑，克服种种困难，最后获得实验成功，此时由学习成功的喜悦而产生兴趣和学习的愿望转化为一种热爱科学的素质和志向。所以说，实验可以有效地激发学生的兴趣。例如：探究光对蚯蚓分布影响的实验，学生在实验中观察，看到蚯蚓的前端有个像指环一样的结构，学生不知道这是什么结构，有什么作用。这时向学生说明是环带，环带与蚯蚓的生殖有关，又称其为生殖带。当学生触摸到蚯蚓的腹面很粗糙和体壁有黏液，就觉得奇怪，接着提问：蚯蚓的腹面粗糙对它有什么作用？蚯蚓体壁的黏液干了对它有什么影响？学生不知道原因，就会表现出对问题的兴趣，表现出探究的意愿。在此基础上，教师引导学生对一个问题进行实验设计和实施，在激发学生兴趣的前提下，有效进行科学方法的训练。初中学生的自制力较差，若课堂实验多，课堂操控性一定不好，所以采取给学生分组的方式，不同的组观察不同的材料，再共同展示交流讨论。鼓励学生用手机拍下来自己的装片，供所有人观看。这样既能让学生自己操作，让学生自己展示，也更有说服力。在保证尽量多的学生参与探究活动的前提下，会出现参差不齐的教学效果，比如观察的内容很多，对部分学生而言比较困难，那么有什么方法可以改进呢？有的老师谈到可以更灵活地将图片和实验相结合，让所有学生都能够直观看到动植物细胞的区别及结构特点。实验探究活动过程中会出现很多“意外”，预设不到的实验现象或困惑问题，有时老师不能对学生的回答做出合适的反应和良好的评价。这就要求在平时的教学过程中，教师应该多积累这方面的经验，尝试给学生更多的时间阐述自己的观点，对每一个学生进行观察了解，做到因人评价，鼓励为主，发扬优点。
作者：杨青青 单位：北京教育学院
