指向探究实践能力培养的生物学实验教学案例分析
摘要：初中生物学实验教学是一种重要的探究实践活动，其强调学生的主体性并体现教师的主导性。本文以“尝试探究水温变化对金鱼呼吸的影响”为例，探讨如何在实验教学中充分体现学生的主体地位。教师通过创设情境、引导提问和多元评价等策略，激发学生的探究兴趣，培养其科学思维和探究实践能力，最终实现提升学生生物学学科核心素养的目标。
关键词：探究实践；实验教学；学生主体性
文章编号：1003-7586（2024）11-0052-03中图分类号：G633.91文献标识码：B
探究实践是学生学习生物学知识的一种重要途径。教师应深刻认识探究实践活动在培养学生生物学学科核心素养方面所起的关键作用，并指导学生采用实验等方式开展探究实践活动。然而，在实际的实验教学过程中，往往会出现教师为了提高课堂效率而进行单向传授、学生为了完成课堂任务而按照既定步骤被动进行实验的现象，这严重降低了学生对生物学实验的兴趣，进而阻碍其独立思考、解决问题能力的提升，影响其探究实践能力的培养。因此，本文以“尝试探究水温变化对金鱼呼吸的影响”这一实验为例，强调在实验教学中教师应适时放手，充分尊重学生的主体地位，引导学生参与探究实验的全过程。学生在实验中通过实践自主构建生物学概念、培养科学思维能力、树立积极的科学态度，从而全面提升自身的生物学学科核心素养。
1创设情境，激发学生探究兴趣
“尝试探究水温变化对金鱼呼吸的影响”是苏科版义务教育教科书《生物学·七年级·上册》（以下简称“教材”）第1章中的实验内容，该实验能让学生了解巴斯德（L.Pasteur）探究肉汤变质原因的全过程，并理解实验应该遵循的“平行重复原则”“单一变量原则”“对照原则”及“可操作性原则”等基本原则。学生在实验中模拟科学家的探究过程，亲身体验科学探究“提出问题”“做出假设”“制订计划”“实施计划”“得出结论”“表达交流”的六大步骤。该实验的开展为后续其他探究实践活动的进行奠定了基础，属于初中生物学学习过程中的“启蒙实验”。
在实验课程正式开始之前，学生通过网络等途径搜集资料，了解金鱼的生活环境与习性。在课堂上，学生分享他们对鱼类的认知，营造出浓厚的学习氛围。随后，教师展示背景资料，介绍我国华东地区的淡水鱼类最适宜的生活水温为20～28℃，并提问：在夏天高温和深秋低温的条件下，鱼类的生活是否会受到影响？学生虽然都能意识到水温变化会对鱼类的生活产生影响，但是并不清楚具体的影响。此时，教师引导学生将注意力集中在鱼缸上，启发学生提出问题：“水温的变化会影响金鱼的呼吸吗？”从而引出本次探究活动的主题：尝试探究水温变化对金鱼呼吸的影响。
在实验教学中，教师将知识与真实的问题情境结合，创设良好的学习环境，鼓励学生在解决问题的过程中自主探究科学知识，有效激发学生的学习兴趣。
2引导提问，培养学生科学思维
为了确保实验科学性，实验时必须排除所有可能影响实验结果的干扰因素，这就要求实验者必须坚持“单一变量原则”和“对照原则”。然而，对初一学生而言，多数人认为设置对照组的主要目的是使实验结果更明显。如果教师直接指定实验方案，那么学生仍然是被动的接受者，而不是主动的探索者，难以深入理解知识的本质。因此，教师应引导学生从识别实验变量入手，让学生依据“对照原则”提出每种方案可能存在的问题。学生通过提问和讨论，运用个人独特的思维方式获取生物学知识，培养自身思辨能力和批判精神。
在本实验中，学生经讨论得出两种方案：第一种方案是取两条金鱼，分别置于常温和变化的水温两种环境中进行测试；第二种方案是取一条金鱼，先在常温中测试，再于变化的水温环境中测试。学生经过讨论，最终决定采用第二种方案。除水温这个变量之外，其他实验条件如水质、水量、烧杯大小等均保持一致，以避免这些因素对金鱼呼吸次数的影响。综合考虑各种因素后，教师将全班同学分为9组，其中6组探究水温升高的情况，3组探究水温降低的情况。学生小组按照计划开展实验，教师指导学生仔细观察并记录金鱼的呼吸次数。
“尝试探究水温变化对金鱼呼吸的影响”实验的预期结果为：水温升高时，金鱼的呼吸频率升高；水温降低时，金鱼的呼吸频率降低。基于这一预期结果，学生可以推断出“水温变化会影响金鱼呼吸”这个结论，甚至可以进一步得出“金鱼的呼吸频率会随着水温的升高而升高，随着水温的降低而降低”这一规律。然而，在实际实验中，有一个小组的金鱼在水温升高到35℃后出现异常状态，濒临死亡，此时学生表现出修改数据的倾向。基于此情况，教师应指导学生如实记录实验数据并强调尊重事实证据的重要性，培养学生严谨求实的科学态度。
实际的实验过程很难保证和预设方案完全一致，当“偶然性”因素出现时，学生往往会对自己的操作过程、选材等产生疑问。然而，各种“偶然性”因素在探究实践中是不可避免的。教师