【摘要】本文通过教材分析和学情分析，结合教学实践，归纳“测定某种食物的能量”这节实验探究课的特点，以问题为导向，优化实验教学方案，引导学生从装备制作、材料选择、规范操作等方面探索改进策略，力求弥补课本中实验设计的不足，提高生物实验课的教学质量，培养学生的创新能力，发展学生生物学科核心素养。

【关键词】生物教学 实验探究 改进策略

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）33-0086-02

生物是一门以实验为基础的学科，课程标准要求初中生初步具有生物实验操作的基本技能，强调培养学生形成生命观念、理性思维、科学探究和社会责任的生物学科核心素养，以便学生具备在真实情景中解决生物学问题的意识和能力。实验教学可以使理论知识变得形象生动，既能锻炼学生的动手能力，又能发展学生的学习兴趣。生物教材中实验内容多、形式多、要求多，教师要引导学生在生物实验探究中，通过分工、协作真正动起来，师生通过共同探讨实验的操作步骤和方法，提高生物实验教学质量。本文笔者以“测定某种食物的能量”实验课为例，探索实验探究教学设计的改进策略，分享生物实验教学的实践经验。

一、通过教材分析引导学生发现问题

“测定某种食物的能量”是人教版生物七年级下册第二章第一节“食物中的营养物质”中的一个探究实验，通过测量食物燃烧放出热能的多少来测定食物中的能量，是在学生已经了解食物中有六大营养物质的基础上设计的。这一章节的内容比较抽象，笔者希望借助实验带领学生巩固旧知。

根据教材分析可知，该实验设计精简、操作易行，能从多方面培养学生的实验技能，如天平、量筒、温度计、酒精灯等实验器具的正确使用和数值的正确读取，但是笔者经过多次实践发现其中存在很多不足。教师可以借助该实验引导学生在探究实践中结合生活经验创新思维，积极发现原有实验装置和操作流程中存在的问题，例如原装置过于简单，锥形瓶口未采取一定的密封措施，瓶口散热损失能量较多，水温不准确，并且锥形瓶水位较浅，温度计玻璃泡无法完全浸入水中;石棉网吸收了部分热量，且在燃烧过程没有防风和保温措施，燃烧过程容易中断，会散失大量热量;种子燃烧后散落的灰烬会弄脏或灼伤实验桌（台）面，而且不好回收;这个实验受环境温度的影响较大;原实验步骤缺少“称量花生燃烧后的质量”环节，没有比较花生燃烧前后的质量以及说明质量减轻的原因，没有从花生燃烧中能量有效转化率分析能量可能通过哪些途径损失掉，没有联系实际生活中物品燃烧时产生的黑烟探讨环保等问题;部分实验小组的学生看到课本的装置后，不认真思考如何操作更规范，而是由一名学生用手捏着温度计的上端，另一名学生读数，这种操作及读数方法都不规范，存在较大误差。

笔者认为，引导学生发现问题有如下三个意义。

（一）树立学生科学严谨的态度

生命现象和生命活动规律是建立在大量的科学观察和实验基础上形成的理论，所以在生物探究实验教学中，让学生尝试提出要探究的问题，作出假设，有利于学生树立科学严谨的态度。

（二）培养学生求实创新的精神

学生在不断发现问题进而寻求解决问题方案的过程中，可以很好地激发学习兴趣和创新意识，在好奇心理与实验探究的驱动下，形成创新思维，有助于培养学生的创新精神。

（三）开发学生的智力和创造力

这次的实验探究活动是在引导学生自主提出探究问题的基础上展开的，有助于培养学生探究的综合能力，促使学生大胆地发散思维、突破教材限制，对学生智力开发和创造力的培养有很重要的作用。

二、结合学情分析，优化实验教学方案

七年级的学生思维活跃、动手欲望强烈、喜欢直观事物，有一定的合作探究精神，但自律能力和认知水平不高，综合分析能力较弱，真正能够“在思考中动手，在动手中思考”的学生不多，有时甚至会因为实验过程中对仪器操作不当引起不必要的麻烦，造成一定的危险。结合这样的学情特点，笔者从以下几个方面优化实验教学方案的细节。

首先，教师要合理组织学生进行分组合作探究，确定每组要探究的问题，鼓励学生从不同的角度提出问题，同时，对实验现象与结果加以讨论，尤其是在实验设计改进中，严格遵循探究实验的流程，即提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论，并以口头及书面的形式进行表达和交流。整个实验探究过程都是通过问题引导法，“引”学生思考，“导”学生探究，体现以学生为主体、教师为主导的教学理念。

其次，教师通过提出假设、设计验证、分工合作、查表与计算、对照比较、统计分析、集体讨论、表达交流等活动，将实验结果与能源、环保等社会实际问题有机结合。此外，教师还可以引导学生关注食物中的营养物质，养成不挑食的习惯，从而促进学生思维品质的提升以及对科学研究方法的掌握，有利于学生创新思维的形成和综合素质的提高。例如在情景导入时，教师准备一袋零食并提出问题：“同学们爱吃零食吗？你们知道这些食物中含有哪些营养物质吗？这些食物含有多少能量呢？”借此巩固旧知，激发兴趣，引发思考。教师在对比实验前提出问题：“相同质量的核桃仁的能量比花生仁种子的能量多吗？”引导学生作出假设，制订实施计划。在实验过程中，教师提问引导学生思考：“比较燃烧前的种子质量与燃烧后灰粉的质量，讨论质量减轻的原因是什么。水温为什么会升高？燃烧的是什么物质？我们吃的食物中含有什么？”让学生带着问题完成合作探究实验。在实验结束后，教师提出拓展问题：“就种子燃烧时放出很浓的黑烟这一现象，试着从清洁能源、环境污染与保护、黑烟对炊具的影响、能量的损耗以及使种子充分燃烧应采取的措施等方面发表见解。”

最后，教师在实验探究的总结环节，引导学生认识科学方法和科学态度的重要性。教师要让学生学会具体问题具体分析，回顾探究的流程，明确本节课探究实验的步骤和方向，反思實验操作过程中还存在什么问题，讨论还有哪些可以继续改进的地方，从而激发学生的创新意识，提高学生对生物实验探究课的兴趣。

三、以问题为导向，让学生参与实验改进设计

基于上述问题解析及认识，笔者将演示实验改为学生实验，在调整实验的整体方案和组织实施过程中，重点围绕以下三个关键问题寻找改进对策，力求减少实验误差，提高实验的可操作性和科学性，同时充分发挥学生的主动性、参与性和创造性。

（一）如何更好地保温

原实验装置使用的敞口的锥形瓶不能直接加热，且会通过瓶口散失大量的热量，因此，可以用大试管取代锥形瓶进行实验，大试管可以直接加热，避免石棉网吸收热量，而且30ml水在试管中水位较高，温度计的玻璃泡可完全浸入水中。另外，用橡胶塞打孔后将温度计的玻璃泡固定在水层中，同时在试管口增加橡皮塞能减少热能散失。针对原实验设计无保温装置、会向四周散失大量热量的情况，笔者在试管燃烧部位用环保材料设置防风装置，如采用牛奶盒或其他饮料纸盒等，隔热效果好，而且非常容易修剪，安全性较高，可降低实验操作风险。最后，在燃烧物下增加培养皿，使燃烧后的灰烬便于回收。

（二）如何让种子更充分燃烧

种子是否能充分燃烧，与实验材料的选择和燃烧的装置有非常重要的关系。经过比较，笔者选择了较易燃烧、成本较低、饱满且干燥去皮的花生仁作为实验材料。此外，在防风装置中增加开口，确保上下通风。经反复实验，称取食物重量0.25g为宜，食物大小适中易燃烧且实验现象明显。为了让种子更易燃烧，教师可以在实验前在花生仁上划几刀（如图2），增大燃烧接触面且利于通风，用图钉钉住花生仁并放在纱网上（如图3）。

（三）如何快速、准确称量种子

考虑到七年级学生对天平操作的熟练程度有限，以及用天平称取较小质量物体的精确度不高，笔者在实验改进后采用电子秤取代天平，直接称取相同质量的干燥去皮花生仁种子。

此外，教师还可以提前给学生布置课堂预习作业，让学生结合导学案自学，思考课本设定的装置有哪些不足，并分组讨论改进这些不足的策略和方法，最后汇总提交。从而让学生在实验课堂上更高效地提出改进方案，增强学生的参与感，提升学生的能動性和创造力。与此同时，教师在实验过程中要向学生强调注意事项，规范酒精灯、温度计、量筒、天平等实验器具的使用方法和操作流程，要求重复实验，取平均值。

如何提高生物实验教学的有效性是一线教师重点关注的问题。科学的探究实验可以让学生积极参与并体验科学方法的一般过程，让学生通过动手操作增强感性认识，加深对所学知识的理解。“测定某种食物中的能量”这一探究实验，强化了学生对科学探究一般过程的认识，进一步提高了学生主动探究的能力;锻炼了学生设计探究方案、收集和处理数据的能力;锻炼了学生的动手能力和观察能力，以及解读与分析实验数据的能力;培养了学生及时反思的习惯。在情感、态度和价值观方面，有利于培养学生的创新意识、合作精神、实事求是和学以致用的科学态度。通过改进实验探究方法，使实验可操作性更强、实验结果更科学，进而为提高生物实验教学质量积累实践经验。

注：本文系广西教育科学“十三五”规划2018年度广西教育研究专项课题“以能力为导向培养初中生生物学科核心素养的实践研究”（立项编号：2018JD020）的研究成果。

作者简介：黄东群（1979— ），女，壮族，广西田东人，硕士研究生，一级教师，研究方向为生物学科教学。

（责编 刘小瑗）