基于乡土资源的初中生物学实验教学探索

南京晓庄学院 李 宁 唐 宁*

2022年，教育部印发《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）。生物学课程围绕核心素养，体现课程性质，反映课程理念，确立课程目标。新课标明确提出，课程目标是要通过本课程的学习，使学生具备一定的科学思维习惯和能力，初步具有科学探究和跨学科实践能力，能够分析解决真实情境中的生物学问题，初步确立严谨求实的科学态度，并在附录中提供了7个生物学教学与评价案例。

新课标指出，生物学的核心素养包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面。实验在生物发展过程中起着基础性的作用，实验教学对生物教学至关重要。虽然新课标对实验教学提出了明确的要求，但实际教学中实验的开展情况却不容乐观。近年来，生物实验教学受到学者广泛的关注，越来越多的研究者对其进行研究，以探索出解决的方法。马永建指出，我国初中生物实验存在生物实验教学理念落后、生物实验教学缺乏先进教学模式、评价方式缺乏科学性等问题。陈美平指出，在新课程改革的背景下，培养学生的综合素质已成为当代初中生物教学阶段的主要教学目的，而初中生物实验教学是生物课程的一个重要组成部分，对提高学生生物能力和综合素质均有积极作用。陈美平认为，在课堂教学中教师要明确学生的主体地位、规范学生的操作、创新教学方法。陈燕红认为，在新课标的教育系统下，生物实验教学十分必要，应对实验进行分类，构建合理的实验教学评价。蒋敏对探索新课标背景下提高初中生物实验教学有效性进行了研究。我国十分注重生物课程的改革及发展，越来越注重跨学科教学，通过科学教育提高学生的综合素质，培养学生的科学态度、自主学习的能力、创新性思维能力以及实践能力。本文在连云港市乡村初中学生和教师中开展问卷调查，研究乡村初中生物实验教学开展现状和问题，尝试探索以乡村特有的本土资源为实验材料设计生物实验，为教师的实验教学素材提供教学建议。

一、乡村初中生物实验开设现状

从图1、图2可以看出，该乡村初中共开设27个生物实验，基本能够涵盖教学大纲的要求，这说明学校是重视实验教学的。但由于各种原因，实验开设形式有限，61%的实验采用多媒体演示来教授，16%的实验是边动手演示实验边向学生讲解，7%的实验是教师口头教授，只有16%的实验能够组织学生动手实际操作。这样不利于学生对实验的理解，也不利于培养学生的学习兴趣。“探究人体反射活动的神经结构”，由于不需要特殊仪器设备，方便操作，实验时间短，在教室即可进行，因此开出率最高，达到100%；“探究家鸽适应空中飞行的特征”在乡村方便取材；“练习使用显微镜”，由于初中生物学实验中需要用到显微镜的实验比较多，很多教学内容需要学生能够理解显微结构，因此开出率占比超过50%，但大部分初中显微镜台套数不足，且型号过于老旧，学生只能轮流使用。“探究蚯蚓适应土壤中生活的特征”和“学习制作临时装片”在乡村取材方便，因此开出率介于10%—50%。其他大部分实验的开出率较低，均不超过10%。95%调查人员认为制约生物实验开展的因素是学校实验器材和用品有限，预备实验耗时太长（68%）、生物课时不够（57%）、实验操作复杂（41%）也是主要因素（见图3）。按照图3显示，制约乡村生物实验教学开展的因素很多，最主要的还是学校的实验器材等硬件设施不足。

图1 乡村初中生物实验开设形式

图2 乡村初中学生动手操作类生物实验开出率

图3 制约生物实验开展的因素

在调查的14所乡村初中里，拥有2间及以上生物学实验室的学校只有2所，拥有1间生物学实验室的学校有7所（包括与化学公用一间实验室的2所），还有5所学校没有专门的生物学实验室。大部分实验以教师播放视频为主，还有一部分实验是教师在班级教室演示，这对于生物学实验教学的开展极为不利。即使配备生物学实验室的学校，专业器材和仪器配备也远远无法满足大部分初中生物学实验开设的需要。由于连云港市的生物学未计入中考总分，因此有2所初中甚至都没有专门的生物学教师，生物科目教师为其他科目教师兼任，大部分学校只有1位生物学教师，需要同时上七年级和八年级10—20个班的生物学课。繁重的教学工作量，导致了教师本身不愿意准备实验，尤其是需要鲜活动物和植物的实验，同时还要维护显微镜等仪器。

二、乡村初中生物实验教学建议

（一）转变传统观念，重视实验教学

学校和教师要摒弃传统的观念，更新教学理念，根据新课程改革要求，将生物核心素养贯穿到实验教学之中。首先，学校要充分意识到开展初中生物实验教学的重要性，加大对实验经费的投入，购买生物实验所需的设备，对生物教师的实验技能进行培训与考核。其次，教师要充分利用当地的资源，结合季节，因地制宜，创造条件开展实验教学。最后，教师要培养学生自觉参与实验，乐于实验操作的兴趣。教师的实验教学技能是顺利开展生物实验教学的关键，教师要努力提升自身的实验教学技能，提前定好教学计划，提前筹备实验材料。实验教学之前，教师要先预实验，验证实验是否可行，实验步骤、实验用品是否需要进一步改善，确保学生的实验顺利进行。

（二）利用乡土资源，改进实验材料

与城区中学相比，乡村中学的实验设施与实验器材不够完备，但他们也有自己独特的乡土资源。生物教师应该充分利用乡村资源，积极寻找适宜的实验替代材料，使生物实验和探究活动能够顺利进行。譬如，指导学生进行“探究植物细胞的吸水和失水”实验时，按照教材中的示例，实验材料可以采用紫色洋葱鳞片叶外表皮，但是考虑到在撕取洋葱外表皮细胞过程中，难以撕去薄层，往往附着大量叶肉细胞，以致显微镜下细胞堆积，不易观察，实验效果不明显。因此，建议使用马齿苋代替。一方面，马齿苋在乡村中特别常见，易于获取；另一方面只要将嫩茎折断，向一端撕拉，获得茎表皮组织，再制成装片，即可观察实验，便于学生动手操作，实验也能得到更好的效果。改进实验材料，不仅要考虑节约实验成本，还要能够激发学生的学习兴趣，培养学生的创新精神。再如，“探究家鸽适应空中飞行的特征”这一探究实验，通常教师会利用家鸽的标本进行教学，但学生对于家鸽适应空中飞行的特征中的双重呼吸不能很好理解，对此教师可以使用塑胶手套进行直观教学。用塑胶手套的手掌模拟家鸽的肺，手指模拟家鸽的气囊，当向手套充入气体（即家鸽吸气），手掌（肺）进行第一次气体交换，多出的气体直接进入手指（气囊）；当气体冲出手套的时候，手指（气囊）中的气体第二次经过手掌（肺）进行第二次气体交换。这样的设计简单易懂，能够让学生在设计模型时，构建双重呼吸概念。

生物实验要求实验材料和器材跟得上，但乡村中学因经费等问题，实验材料也不充足，这就为实验的顺利开展带来了挑战。同时，也应认识到有的实验可以利用乡土资源开展（见表1）。邱两庆在《利用乡土资源设计生物探究性实验》一文中，利用乡土资源设计了两个实验，一是用来讲解微生物在生物圈的作用，二是观察鸟胚的实验。新课标和老课标的第一个推荐实验均为“探究影响鼠妇分布的环境因素”，这个实验在乡村初中开设起来更加便利，反倒是主城区尤其是城市的核心区域因为不易找到鼠妇，近三年部分市区内的中学不得不将这个实验改为教师演示。

表1 适合利用乡土资源开展的实验

（三）结合乡村生活，拓展实验内容

为了培养学生的生物科学素养，教师可以利用乡土资源，结合本地习俗，拓展实验内容。在乡村的生活中，有着许许多多的生物学现象。如在教授“种子的萌发”这一课时，教师可以结合学生熟悉的花生种植时需要覆盖薄膜，请学生思考：“覆盖薄膜和不覆盖薄膜的花生，出芽时间是否有差异？为什么？”从而使学生将书本上所学的种子萌发需要的条件与生活实际相结合，加深理解。

（四）转变实验模式，重视实验过程

教师以往的实验教学以验证实验为主，而验证本身也是一个探究的过程。教师可以转变教学模式，多组织学生开展探究实验，让学生亲自参与到生物中，充分发挥学生的主动性和积极性，让学生在思考和动手实践的同时，提高分析和解决问题的能力。开展实验教学之前，教师应让学生提前熟悉实验材料和仪器的使用方法，参与实验的准备环节。实验中，教师只需对学生进行指导，不直接告诉学生下一步实验该如何操作，更不应该代替学生进行操作。在整个教学过程中，充分发挥学生的主体作用，教师起引导作用即可。实验结束后，教师要组织学生根据实验结果进行思考和讨论，得出自己的结论。这样，生物实验就变成了学生的自主探究实验，不仅能体现学生的主体地位，还能激发学生的积极性，提高他们的动手能力和思考能力。教师在组织实验教学时，要注重学生的实验过程，观察他们仪器的使用是否正确，实验步骤是否恰当。实验过程与实验结果同等重要，在开展生物实验教学的过程中，教师不应该只重视实验结果是否正确而忽视实验过程是否准确。

生物学实验教学是培养学生观察能力和动手能力的一种重要手段。乡村初中生物学教师可以充分利用当地乡土资源开展适宜的实验教学，只有真正意识到生物实验教学的重要性，才能够更好地完成生物新课程改革标准的要求，提高教学质量。根据《国务院办公厅关于印发乡村教师支持计划（2015—2020年）的通知》，江苏省积极推进乡村定向教师计划，目前已经连续招生7年时间，前期的乡村定向教师中生物师范类招生计划较少，近3年呈逐年增加趋势。随着国家对乡村教育的重视，随着越来越多的省市将生物学计入中考总分，相信生物学实验的开出率也将逐步升高。