初中生物实验生活化拓展的思考与实践

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，它作为自然科学的一门基础学科，是很多学科发展的基础。在生物学本身的发展中，实验占有举足轻重的地位，生物学的形成和发展都以实验为支撑，因此，生物实验不仅是生物学的学习内容之一，更是学习生物学的基本手段和形式。从生物学发展的历程来看，生物实验是生物学科形成和发展的基础。在新一轮基础教育改革中，生物实验的地位和作用得到进一步的确认，它对转变学生学习方式、提升学生智力水平、必备能力和形成科学的世界观、人生观、价值观等都发挥着不可估量的作用。生物学学习与学生生活紧密相连，很多生物学知识都来自生活[1]。生物实验生活化拓展是对生物实验教学的有效补充，越来越多的教师对此开展了主动实践，采用生活化的教学资源、内容和目标，提高学生的实验能力和核心素养[2]。一、生物实验生活化拓展时代背景纵观我国生物学科发展的历史，生物实验作为生物学的重要技术已有一百多年的时间。随着历史的变迁，生物学实验的发展也在不断地进步。尤其是21世纪初，我国基础教育课程改革为生物实验教学带来了新的发展契机。随着2001版、2011版、2022版生物学课程标准的实施，作为一线教师能够明确地感受到，在生物实验教学中，不论是对实验教学的地位、作用、认识，还是从实验的数量和质量上，实践教学体系都在逐步完善。首先，课程标准中对学生实验实践活动的建议经历了从建议开展活动到给出明确的实验实践活动内容的变化，让教师在使用教材实验的同时能够不断深入开发和设计新的实验，帮助学生获得知识，发现规律。其次，生物实验中探究性实验、对比演示性实验和验证性实验比例增大，这种改变突出了生物学实验在学生学习中的独特地位，也对转变学生的学习方式和学习态度起到了巨大的作用。最后，生物学实验从作为生物知识学习的补充成为科学学习的必要环节，在学生学习生物学知识习得科学思维的方法，获得科学实验的能力，养成严谨的科学态度等方面的作用也不可估量。结合国内外生物实验教学的发展情况来看，我国的生物实验教学在基础教育改革中从启动到深化，走过了极不平凡的探索历程。虽然我国在生物学课程和教学质量上与发达国家的距离在不断缩短，但是生物实验教学的改革和发展还面临着很大的挑战。在这样的时代背景下，更需要来自实践层面的新模式、新经验的分享和交流。这不仅是生物学教学的需求，更是当代教师在课程改革中应该担起的责任和义务。二、生物实验生活化拓展的现代学习理论现代学习理论研究的成果表明人的知识和能力的形成和发展符合一定的规律，生物实验生活化拓展作为学习的形式之一，在设计和实践中也是在学习理论的基础上进行的。生物实验生活化拓展离不开理论支撑，如“最近发展区”的运用，极大地促进了学生生活实验的实践进展。在生物实验实践中既有行为主义学习理论中学习的循序渐进，积少成多的训练，突出实验操作的顺序性、规范性和准确性，也有利用认知学习理论中“最近发展区”的概念，激发学生主动性、积极性，将学生已有的知识经验和即将达到的发展水平进行链接。学生是学习的主体，生物实验生活化实践给了学生很大的发挥空间，这也是人本主义学习理论所强调的，生活化的实验设计更能给学生创设一种轻松平等的情境，激发学生的学习兴趣，让学生产生学习和探究的欲望。让学生在生活中开发资源，利用信息资源进行设计实验和实践，是建构主义学习理论特别强调关注学生的“学”，进行有效知识构建的主要论点。三、生物实验生活化拓展实践案例（一）项目式研究的有效落地项目式学习是当前全球教育创新的热点话题之一，这种学习方式是把学习置于真实的、有意义的问题情境中，通过让学生自主探究和协作交流，形成问题解决的技巧和能力，培育学生的核心素养。有关项目式学习活动在《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）中有明确的标准和要求，这也是新课标中变化比较明显的内容。基于项目式学习的初中生物实验教学也成为了教师教学改革的重要一项，除了教材中提供的一些实验外，实验生活化拓展更利于依托项目式学习来完成。以“寻找海带中的碘”为例，学生在学习到含碘比较多的食物是海带时，不禁产生质疑。在教师的组织和激励下，学生形成项目式学习课题“寻找海带中的碘”。该项目的驱动问题是“海带中是否有碘”，在驱动问题研究中持续性产生了4个子问题：子问题1：海带中的碘是否高于其他食物？子问题2：碘对人体的作用有哪些？子问题3：因碘的过量摄入而引发的疾病有哪些？怎样预防和治疗？子问题4：怎样针对碘的科学使用做好科普？在研究驱动问题时，学生想到利用淀粉遇碘变蓝的特性来进行验证。对于“如何提取海带中的碘”学生上网查找方法，了解到在海带灰中导入醋酸和双氧水可以提取碘单质。项目研究小组的学生在实验中采用的实验材料和装置都来源于生活。实验材料和实验装置如下：实验材料：干海带、白醋、双氧水、玉米淀粉、清水。实验装置：瓷碗、一次性杯、纱布。实验步骤：先将海带放在瓷碗中燃烧，直至变成海带灰。再向装有海带灰的瓷碗中依次倒入醋酸和双氧水，静置5分钟。在等待的过程中将淀粉放入水中并加热成淀粉溶液。随后，用纱布将海带灰反应液进行过滤，滤液放置一次性杯中待用。再取两个相等的一次性杯，分别放入等量的水和淀粉溶液。最后，将等量的海带灰粉反应液分别放入水和淀粉溶液中，观察现象。实验现象：淀粉溶液变成蓝色，水不变色。实验结论：海带中含有碘。通过解决驱动问题，项目小组的学生获得了实验操作的方法，促使他们立即投入到对子问题1的探究中。学生取了花生、蔬菜干等几种食物，用同样的方法进行实验，最终得到海带中碘的含量比较丰富。随后项目小组的学生分工合作，通过查找书籍、询问医生、上网找资料等方式探究子问题2和子问题3的答案。小组成员将实验过程和查找的资料进行整理，形成图文并茂的小手册，在家长的帮助下，在社区内进行宣传和科普，既回答了子问题4，又得到了社区工作人员的支持和小区居民的认可。以上实验虽然不是教材中的实验，但仍然取得了实验育人的效果。学生通过学习自发产生问题，并能够在教师的引导下通过自己的探究和成员间的合作，分析问题、解决问题，最终将研究成果进行科普宣传，这是对生物实验生活化拓展的优化体现和有效落实。（二）生物实验改进的催化剂生物实验生活化拓展可以帮助学生更多地发掘生活资源，给予利用身边工具进行实验的自由，这对学生是一种激励，能激发学生去开发更多的工具和装置来完成实验。例如，在种子呼吸作用释放二氧化碳演示实验中，教材中的实验装置更多地来源于实验室仪器，对学生来说仪器相对不容易取得。于是学生在生活中就地取材，用空置的带按压头的塑料瓶代替实验室仪器，在按压头口处连接上胶皮管，胶皮管用夹子夹住。随后在其中一个装置中放入煮熟的种子，另一个装置中放入萌发的种子。这样的装置方便实用，实验效果也很明显。再如，用金鱼来代替水蚤，探究酒精对心率的影响；在讲到叶片上气孔时已经是北方的冬天，用芹菜的茎来代替叶片进行观察气孔的实验；用鸡蛋的蛋壳膜制作肾小球的模拟装置等。这样的做法能够极大地激发学生参与实验和改进实验的热情。可以说，生物实验生活化拓展是生物实验改进的催化剂。（三）社会责任和科学态度培养的有利契机生物实验是学习生物学的重要方式，是扩展视野、增强本领的重要途径。在实验设计和实施过程中学生不仅能掌握知识、提升能力，更能在实验中培养严谨的科学态度、训练科学的思维方法、形成正确的世界观。生物实验生活化拓展更多的是在生活中提出问题，这些问题更贴近生活，通过探究获得的答案也对生活有一定的指导作用，因此，生活化的生物实验，有利于培养学生的社会责任和科学态度。例如，在倡导环境保护进行垃圾分类时，教师可引导学生从调查每名学生家里每日产生的垃圾量入手，对全班学生家每日产生的垃圾进行估算。得到数据后，推算整个城市乃至整个国家每日产生的垃圾数量。所得数据刺激着学生的感官，也让学生深刻感受到垃圾再利用的重要性，继而主动地参与到垃圾分类的宣传和实践中。又如，近年新冠病毒的肆虐让学生切身感受到科学预防传染病的重要性，同时面对社会中销售的各种杀菌抑菌的用品，学生也想用科学的手段进行鉴别。于是学生提出：洗洁精、84消毒液、去污粉哪个抑菌效果最好？从这个问题出发，学生利用教材中检测不同环境中的细菌真菌的做法，设计对照实验进行探究，最终形成科学小论文。在整个实验探究过程中，学生不仅能够用科学方法去解决实际问题，还能提高自身的观察与动手能力，提升参与社会决策的意识和决心，自身的使命感和责任感也在潜移默化中形成和发展。四、生物实验生活化的实践反思生活是知识的源泉，只有让生活走进教学，让教学回归生活，才能为课堂教学注入新的生机与活力。随着新课程改革与素养教育的深入实施，让生活渗透进初中生物实验教学的呼声越来越高。总结生物实验生活化拓展的实践经验，从实验方式设定生活化、实验仪器生活化和实验材料选择生活化三个方面出发，是生物实验生活化拓展的良好切入点[3]。（一）实验方式设定生活化教师要科学地选择演示实验的内容，使实验更加通俗易懂，贴近生活。与此同时，教师要鼓励学生进行分组实验，让学生亲自动手实验，在相互协作中体验实验过程，获得丰富的感性认知，最终实现实验方式设定的生活化。（二）实验仪器选择生活化选择学生实际生活中随手可得、随处可见的生活物品来代替实验仪器，这既能够节约资源，又能够让学生意识