借力实验搭建探究学习平台，助力学生科学素养发展
摘要：文章以“探究鱼类适应水中生活的特征”为例，将学生原有认知为生长点，搭建实验探究学习支架，促使学生在经历从感性认识到理性思维的过程中，建构重要概念、发展思维能力、增强生命意识，为他们的终身发展打下良好的基础。
关键词：探究性学习理性思维科学素养
“探究鱼类适应水中生活的特征”隶属于苏科版七年级下册生物第5单元第10章第1节“水中的动物”的内容。这节内容是从生物与环境的关系出发，选择学生生活中常见代表动物进行实验，探究水中生物适应环境的主要特征，理解生物形态结构与生活环境相适应的观点。在代表动物的选择上，教材中选择了学生比较熟悉的鲫鱼作为代表动物进行探究，因为学生在生活中对鲫鱼已经具有一定的认知基础，如已知鲫鱼体表有鳞片、有鳃、有鳍等结构，但对这些结构如何适应水中生活并不是很了解，对如何设计实验方案来验证自己的猜想或假设具有一定的困难。因此，在教学中，可以将学生原有的知识作为新知识的生长点，搭建合作探究学习平台，引导学生获得事实性资料，构建生物学重要概念，树立“生物形态结构与生活环境相适应”的科学观点，促使学生形成学会探究、学会质疑、学会反思、学会评价等技能，提升其生物科学素养。
一、教学过程
1、创设教学情境，明晰探究思路
展示一段千姿百态水生动物的视频，设疑：水中的动物虽然形态各异，但它们都能够适应水中生活。如鱼为什么能在水中自由自在地生活呢？接下来，让我们以鲫鱼为代表（每张桌上放一个透明鱼缸，一条鲫鱼在鱼缸中游动。），来探究鱼类适应水中生活的特征。首先，让我们一起来仔细观察鲫鱼，请你说出鲫鱼外部结构名称（图1）。
依据鲫鱼的外部形态特征，我们可以从哪些方面进行探究鲫鱼具有可能与适应水中生活相适应的特征？学生各抒己见，教师适当归类，得出从外部形态（体形、体色、体表）、运动、呼吸和感觉等方面进行探究，如图2所示。
【设计意图】此环节从学生熟悉的鱼类代表鲫鱼入手，以问诱思，以问诱探，搭建“鲫鱼适应水中生活的主要特征”的探究思路，推进重要概念的生成。
2、搭建实验支架，促进多元合作
活动1、探究鲫鱼的外形适应特征
①看一看，鲫鱼的体形呈什么形态？想一想，这种体形与水中游泳有什么关系？
②看一看，鲫鱼的体色有什么特点？想一想，这种体色与水生环境有什么关系？
③摸一摸，鲫鱼的体表有什么感觉？想一想，这与水中游泳有什么关系？
师生共同归纳出鲫鱼的外形适应特征（表1）。
①用镊子轻轻掀起鳃盖，观察鳃的形态和颜色，想一想，鳃为什么是鲜红色的，鳃丝为什么既多又细？想一想，鲫鱼在水中生活依靠什么呼吸？
②学生分析和思考，作出假设，设计实验方法，全班交流完善，形成可行性方案。
方案1.用棉花堵在鳃盖下，观察鱼的生存情况。
方案2.用凡士林涂抹鳃丝使之与水隔离，观察鱼的生存情况。
方案3.将墨水慢慢滴在鱼的口前方，观察墨水是怎样流动的？
③分组选择一种实验方案，实施实验，观察实验现象，交流表达，得出结论（表2）。
活动3、探究鲫鱼的运动适应特征
①教师引导学生进行猜想提出问题，假设各种鱼鳍的作用，设计实验进行验证，给予学生线索：第1，采用什么方法分别研究不同鱼鳍的作用？第2，如何设置对照实验？第3，如何避免外界因素对实验的影响？
②全班集思广益，设计实验方案。从保护动物的角度，选择捆绑鱼鳍的方式：胸鳍、腹鳍、背鳍和臀鳍用湿的纱布包好，然后用橡皮筋箍牢；尾鳍用硬纸板、小夹子夹住来研究不同鱼鳍的作用。
③分组认领一种处理方法，实施实验，观察实验现象，分析实验现象，共同得出实验结论（表3）。
活动4、探究鲫鱼对外界刺激的适应特征
①教师轻轻敲击装有鲫鱼的鱼缸，学生观察鱼类会有什么反应？引导学生提出问题：鲫鱼是靠哪个器官感受到外界的这种刺激？由此提示：第1、如何得知侧线能够感知水流？ 第2、如何处理侧线？第3、如何制造水流？
②学生作出假设，自主设计方案，交流与分析，完善實验方法。
方案1.选择用眼罩蒙住鱼的眼睛，用玻璃棒顺时针搅拌水流，看它能否躲避障碍物？
方案2.用凡士林涂抹侧线，用玻璃棒顺时针搅拌水流，看它能否躲避障碍物？
③分组选择任意一种处理方法，实施实验，观察现象，交流表达，得出结论（表4）。
【设计意图】此环节通过一系列的探究活动，学生经历从感性认识到理性思维的过程，获得与概念相关的事实性知识。在探究活动中，学生一个个像科学家一样进行科学探究，通过亲自设计实验、动手操作，提高了动手和动脑的能力；通过讨论、表达、交流和反思，激发了学生问题意识，提高了分析问题、解决问题和语言表达的能力；通过组内和组间的合作和评价，增强了团结协作和互助竞争的意识。同时，在教学中，学生爱护动物，珍爱生命的情感得到了提高。
3、建构概念模型，树立科学观点
①建构模型，体味概念生成：绘制概念图归纳出鱼类适应水中生活的主要特征。
②完善认识，树立科学观点：水中生活的动物多种多样，千奇百怪，但无论怎样，他们在形态上或生理上都能够适应水中的生活。任何一种生物都要适应周围的环境而生存，否则就会被淘汰。
【设计意图】此环节学生绘制概念图将零碎的概念性知识系统化，形成对重要概念的全面把握，正确理解“生物的形态结构”与“生活环境”相适应的辩证关系。
二、教学感悟
建构主义学习理论认为，学生的学习不是教师简单将知识由外到内的转移和传递过程，而是学生主动地建构知识经验的过程。因此，本节课一开始就围绕学生的学习目标创设问题情境，诱思学生的思维活动，搭建清晰的探究框架，使学生的思维积极地朝着预定的方向进行。接着，依据预设的探究思路，把学习过程分解成一个个融入问题的具体实验探究活动，驱动学生经历“合作探究—互动解疑—反馈完善—归纳总结”等过程，从感性到理性抽象出与重要概念相关的知识，重在发展学生发现问题、分析问题和解决问题等探究技能，培养学生等科学素养。至此，学生通过一系列探究活动形成的概念性知识是零碎的、片段的。这时，要求学生自主绘制概念图梳理相关概念，建构概念模型，最终实现对重要概念的整体把握，树立“生物的形态结构与生活环境相适应”的科学观点，并为后续的学习打下基础。