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苏格拉底法在初中生物实验的应用

[摘要]本研究将人教版七年级生物学上册“种子萌发的环境条件”实验优化为黄豆种子萌发的环境条件分别与水分、温度和空气三个验证性子实验,将苏格拉底法的讽刺、助产、归纳和定义四个步骤应用于该探究性实验中,以期为初中生物学探究性实验教学提供具体的范例。

[关键词]苏格拉底法;初中生物学;“种子萌发的环境条件”

一、苏格拉底法

苏格拉底法是指师生在一问一答的对话中,通过设定必然有相互矛盾回答的起始问题、一系列的回答和相应的反问,使对方承认自己的无知后进行最后的回答和追问,以此寻求普遍性命题的方法。其包括“讽刺”“助产”“归纳”和“定义”四个步骤。“讽刺”是指教师基于学生的学习情境,围绕知识的核心提出具有内在逻辑的问题串。“助产”则是教师基于提出的问题给予学生回答问题相应的启示和诱导。“归纳”是指教师将学生的回答进行聚类分析及总结。“定义”则是经过上述三个逻辑过程之后,教师明确核心知识。上述四个步骤一脉相承,一环紧扣一环。苏格拉底法提倡用问答形式引导学生揭露自我认识的矛盾,让学生在自相矛盾中逐步达到对知识的整体理解。一言蔽之,苏格拉底法的运用过程是师生合作探究讨论、培养缜密逻辑思维的教与学的过程,是一种值得思考及推广应用的教学方法。

二、苏格拉底法在“种子萌发的环境条件”实验中的应用

“种子萌发的环境条件”是人教版七年级上册生物学第三单元第二章第一节的教学内容,是继观察种子结构后的一个探究性实验,其步骤包括提出问题、做出假设、制订计划、讨论和完善计划、实施计划、分析结果并得出结论、表达交流。[1]本研究以“种子萌发的环境条件”实验为例,将苏格拉底法应用其中,为苏格拉底法在初中生物学实验教学中提供具体范例并挖掘其中的教学思想。

(一)提出问题

黄豆种子萌发阶段是指具有生活力的黄豆种子通过休眠或解除休眠后,从吸水萌动到黄豆种胚突破黄豆种皮的阶段,而黄豆的种胚完全刺破外层结构后至黄豆子叶完全展开为后萌发阶段。[2]而环境条件的限定则排除了种子内部的自身结构的影响,强调的是种子结构以外的外部条件。只有对萌发的概念及外延理解清楚并对环境条件准确定位才能把握实验的本质。“种子萌发的环境条件”实验与生活密切相关,教师可从生活情景着手。例如,教师可以使用“讽刺”导入课程问题:“种瓜点豆为什么要在清明前后?”“清明时节天气有什么特点?”。学生答“清明时节雨纷纷”。此时,教师可用“雨纷纷”启发学生“归纳”,学生容易答出“水分”等。教师可以继续追问:“为什么农人往往选择春季播种而不是冬季呢?”“两个季节气温有什么不同?”。学生会回答“气温不一样”。教师可以用“气温”启发“归纳”,学生会推测出“温度”等。然后,教师可以使用“讽刺”:“为什么播种后要犁田松土?”。若学生反应不过来,教师可启用“助产”,如“植物需不需要呼吸?”等问题。这样,学生就容易把“犁田松土”与“呼吸”进行有意义的关联。经过一层层的启发诱导后,教师才引出本实验要研究的问题,这样的教学方式有利于提高学生的学习兴趣和求知欲。

(二)做出假设

经过上述教学过程,学生知道了黄豆种子萌发的环境条件与水分、温度、空气等因素有关。将该探究性母实验优化为种子萌发的环境条件分别与水分、温度和空气三组验证性子实验(图1),可减少学生课上讨论方案不理想情况的发生。[3]教师要类比创设情境,巧妙助产。[4]要验证黄豆种子萌发的环境条件与水分、温度和空气有关,教师可情景“助产”,启发学生思维。例如,教师可以询问:“教室灯不亮,请大家分析一下灯不亮的原因。”学生会说出类似“没打开开关”“灯坏了”和“停电”等回答。此时,教师可以加以启发“讽刺”:“怎么验证大家的说法呢?”学生会说“打开开关试一下”“换灯试一下”“看看其他教室有没有电”等。教师应引导学生将验证“灯不亮”的思路和方法与“验证黄豆种子萌发的环境条件与水分、温度、空气的关系”进行类比。这样一步一步地“讽刺”“助产”要比传统的教学方式更能增强学生的问题意识。

(三)制订计划

课本在制订计划这部分内容中给出了明确的步骤,学生可根据课本的步骤按部就班地完成。但在完成后,大部分学生并不理解每个步骤的原因,遇到问题时仍然不知道如何解决。因此,教师要将课本的实验进行优化,并在实验过程中对学生加以启发引导,这样才能让学生形成清晰的实验思路。对此,笔者让三个小组(A、B和C组)的学生分别验证黄豆种子萌发的环境条件与水分、温度和空气的关系,这样的设计意在借助学生最近发展区进行启发教学。实验设计如表1所示。1.水分组A小组学生验证黄豆种子萌发的环境条件与水分的关系。教师可这样“讽刺”“助产”:“能否直接不给种子浇水,观察几天后直接得出结论?”学生会回答“不可以”“不知道”等。此时,教师可继续“讽刺”:“那么应该如何设计对比实验才可以得出正确的结论呢?”学生在这种启发的教学情景中容易回答“一个浇水,一个不浇水”。教师可对学生的回答给予评价并帮助其完善。教师应根据教学实际情况考虑是否需要补充控制变量等有关内容,如无关变量、单一变量等。2.温度组B小组学生验证黄豆种子萌发的环境条件与温度的关系。教师可这样“讽刺”“助产”:“能否直接将种子放进冰箱低温环境中,观察几天后直接得出结论?”学生可能会说“不可以”“不知道”等。教师可追问:“那么该如何设计对比实验才可以得出比较科学的结论呢?”学生容易答出“一个低温,一个常温”。教师可根据学生的回答给予相应的评价,并根据学情考虑是否需要补充酶的有关知识,如酶的最适温度问题等。3.空气组C小组学生验证黄豆种子萌发的环境条件与空气的关系。教师可这样“讽刺”“助产”:“能否直接将种子暴露在空气中,观察几天后直接得出结论?”学生会说“不可以”“不知道”等。教师可追问“那么该怎么设计对比实验才可以得出合理的结论呢?”学生会回答出“一个组隔绝空气,一个自然状态下”。此时,教师可对学生的回答加以完善补充。

(四)讨论与完善计划

在制订计划后,有的学生可能会觉得计划已经很完美了。为引导学生充分认识到研究计划的重要性和科学研究的严谨性,教师应该加以“讽刺”:“小组成员想想自己小组的实验计划存在哪些不足。”“无关变量是否都控制一样了?”“是否把安全问题考虑进去了?”“每隔多长时间观察一次?”“种子的数量对实验有何影响?”“种子的萌发是否需要光照”等。教师的“讽刺”引起学生的反思,进而启发学生不断完善原先的计划。

(五)实施计划

经过讨论和完善计划后,教师组织学生结合表1实施计划。在对照组中,教师让学生向3个小罐头瓶中分别随机放入4颗黄豆种子,添加水分至淹没种子(24h更新一次水),不加瓶盖,置于25℃的环境中(恒温培养箱),每天定时观察种子的形态及结构变化,并拍照记录。在实验组中,教师让水分组不添加水,让温度组置于4℃(冰箱保鲜层),让空气组盖上瓶盖,其他操作与对照组一致。(对照组、实验组实验情况和实验结果详见文后二维码延伸出版)

(六)结果及结论分析

1.对照组在实验后,学生可以发现:24h小罐头瓶中的水分显著减少,黄豆种子变大。48h黄豆种胚突破种皮,水分同样显著减少,种子较24h的要大。72h小罐头瓶中的水分变化不显著,种子较48h要大。96h黄豆种子大小及水分变化不明显,种胚突破种皮明显。2.实验组学生可以发现,三个实验组中的黄豆种子均没有表现出萌发状态。水分组实验结果:黄豆种子从0—96h无明显变化。温度组实验结果:24h小罐头瓶中的水分显著减少,黄豆种子变大;48—96h小罐头瓶中水分及种子大小变化均不显著,但均较24h的要大。空气组实验结果:24h小罐头瓶中的水分显著减少,黄豆种子变大;48—96h小罐头瓶中水分及种子变化不显著,但均较24h的要大;值得注意的是72h和96h小罐头瓶的瓶盖均被冲开。在此基础上,教师引导学生对实验结果及现象进行分析,讨论并完善表1(是否萌发一栏)和表2(分析一栏)。

(七)表达交流

在实验教学中,教师应注重过程性评价。在表达交流环节,教师应妥善使用“讽刺”,使学生意识到自己的不足。此一过程可发散学生思维,提高学生的问题意识。例如,教师可提出“种子的萌发与种子结构是否完整有关系吗?”等问题。“讽刺”是为了知识“助产”,是为了调动学生主动探究的积极性。经过上述的教学过程,教师可对实验进行定义:“综合同学们的讨论交流可以知道,种子的萌发与适宜的温度、一定的水分、充足的空气、适当的光照、完整的种子结构和种子解除休眠等等因素有关。”

三、应用反思

苏格拉底法的应用能达到提高学生问题意识的预设目的。教师在进行具体实验教学时需要具体问题具体分析,根据实际情况考虑实验设计等问题。

(一)应考虑的问题

实验的顺利进行对实验室的设备有一定的要求,例如,由于季节的原因,实验需要用到冰箱或恒温培养箱等。在课堂管理方面,对初中生来说,分组实验有一定的挑战,如课堂纪律、实验安全等的保障。并且,实验持续时间较长,教师可以以结果分析环节为整个实验教学的时间中点,分为前后两个课时。

(二)可改进的地方

在空气实验组中,学生采用小瓶子加盖的方式降低相对空气的空间体积,以创造瓶内无空气状态。但学生在实验中发现瓶盖会被种子呼吸释放的气体冲出,而瓶盖盖得太紧则容易引起瓶子炸裂。故学生在盖瓶盖时应注意松紧度。

四、小结与展望

总体而言,将苏格拉底法贯穿整个实验过程可以展现出主体教育的精神,因此,苏格拉底法是开展素质教育的良好途径。苏格拉底法中蕴含着师生平等的教学思想,提倡学生自由发言,教师通过不断追问(“讽刺”)让学生意识到自己的不足。教师在教学过程中对学生加以启发(“助产”“归纳”“定义”),提高了学生的问题意识和创新意识,师生在互问互答中实现共同进步。这是值得教育者思考和推广应用的。

参考文献:

[1]段中红.将探究做到实处渗透生物学学科核心素养———以“探究种子萌发的环境条件”教学为例[J].中学生物学,2020(Z1):75-76.

[2]邢菊芳.“探究种子萌发的外界条件”实验的设计与实施[J].生物学教学,2018(9):58-59.

[3]刘子凡,王英,袁潜华.有关种子萌发的教学实践与思考[J].中国种业,2021(3):22-24.

[4]崔鸿.中学生物教学设计[M].北京:高等教育出版社,2016:102.

作者:潘东阳 韩茂 黄小娜 单位:黔南民族师范学院生物科学与农学院

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