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[摘 要]探究非生物因素对生物的影响实验是初中探究初体验,科学探究和理性思维的初步渗透十分重要。然而已有资料中的实验方法不够合理,因此对“探究温度对金鱼呼吸频率的影响”实验进行改进十分必要。文章在提出真实的问题情境后,设置问题串,引导学生理性思考合理的实验步骤,利用连通器原理进行水浴换水改变水温的方法,做到严格控制单一变量——水温,以及进行其他科学性设计,分析结果和交流,也探讨了指标选择的优化,完成完整科学探究,以求培育学生的核心素养。
[关键词]实验改进;温度;金鱼呼吸频率;影响
“探究非生物因素对生物的影响”是初中生物的第一个探究性实验,旨在让学生体会探究的一般过程,总结领会非生物因素影响生物,这对学生科学探究能力和科学思维的培养有重要作用。该实验是生物学学科核心素养之科学探究能力培育落地的一个契机,即在真实情境中,观察到某生物如金鱼,金鱼对水温等非生物因素有所影响,基于此进行提问、实验方案设计、实验方案实施以及对实验结果的交流与讨论,小组合作实验,体验探究的一般过程。
一、实验实施情况
人教版教材对“探究非生物因素对生物的影响”给出的具体案例是“探究温度对鼠妇生活的影响”,而对“探究温度对金鱼呼吸频率的影响”没有具体的探究步骤,教师参考书中的“活动建议”栏虽有提及[1],但细究发现有不少需要改进的地方。教参中“250 mL装3条金鱼”的步骤不太符合实际,250 mL烧杯对3条金鱼而言空间相对狭窄,鱼和鱼以及鱼和杯壁之间触碰概率大,鱼难以保持安静状态;“在大烧杯中加热水升温至25 ℃”以升高水温,该操作实际改变了2个变量,即水温和水量,“在玻璃缸中加冰块每降5 ℃记录一次”变温梯度多,课堂实际操作困难。在理性思维方面,没有足够的体现和重视。
罗丽娟等[2-3]利用“微课引领,任务驱动”的教学模式,以课堂微课形式探究光对鼠妇分布的影响,再设计问题串探究温度对金鱼呼吸频率的影响,并对实验进行了改进,但是控制水温同时也改变了水量,仍旧需要适当改进。总体上,没有在理性思维、科学性、重复平行和单一变量原则等方面给出行之有效的方法。此外,也有利用黄粉虫、蚯蚓等来探究非生物因素对生物的影响的[4-5]。除了线下实验课,网络微课有诸多便利之处,课堂探究“光对鼠妇分布的影响”分组实验,再以微课形式进行“温度对金鱼呼吸频率的影响”探究体验,本实验的混合式教学具有可行性。以下为“探究温度对金鱼呼吸频率的影响”的实验教学过程,课堂教学和微课复习均适用。
二、实验改进
1.提出问题
起源于我国的观赏鱼——金鱼,已陪伴人类生活了十几个世纪,金鱼总是生活在水中,水温对金鱼是否有影响?生物需要进行呼吸,用呼吸频率为测量指标体现金鱼的生活具有科学性。鱼用鳃呼吸,往透明鱼缸中滴加青菜汁,观察青菜汁的流动方向为:从口进从鳃出,口鳃交替张合,用金鱼每分钟鳃的闭合次数来计算金鱼的呼吸频率。提出具体问题:温度会影响金鱼的呼吸频率吗?
2.做出假设
根据许多水族箱有随时记录水温甚至控温的经验,做出假设:水温对金鱼的呼吸频率有影响。观察金鱼用鳃呼吸,认同每分钟鳃的闭合次数来计算金鱼的呼吸频率的方法。
3.制订计划
用1000 mL大烧杯装健康的、品种大小一致的金鱼3条(避免偶然性因素),使金鱼依次在低于常温(15 ℃)、常温(25 ℃)、高于常温(35 ℃)的水中生活,保持除水温外其他条件均相同,每个水温条件下,计算每条金鱼的呼吸频率。把握科学探究流程,对照实验设计原则,设计如下问题串,并逐个击破。
问题1:用什么判断温度?
A.温度计
[关键词]实验改进;温度;金鱼呼吸频率;影响
“探究非生物因素对生物的影响”是初中生物的第一个探究性实验,旨在让学生体会探究的一般过程,总结领会非生物因素影响生物,这对学生科学探究能力和科学思维的培养有重要作用。该实验是生物学学科核心素养之科学探究能力培育落地的一个契机,即在真实情境中,观察到某生物如金鱼,金鱼对水温等非生物因素有所影响,基于此进行提问、实验方案设计、实验方案实施以及对实验结果的交流与讨论,小组合作实验,体验探究的一般过程。
一、实验实施情况
人教版教材对“探究非生物因素对生物的影响”给出的具体案例是“探究温度对鼠妇生活的影响”,而对“探究温度对金鱼呼吸频率的影响”没有具体的探究步骤,教师参考书中的“活动建议”栏虽有提及[1],但细究发现有不少需要改进的地方。教参中“250 mL装3条金鱼”的步骤不太符合实际,250 mL烧杯对3条金鱼而言空间相对狭窄,鱼和鱼以及鱼和杯壁之间触碰概率大,鱼难以保持安静状态;“在大烧杯中加热水升温至25 ℃”以升高水温,该操作实际改变了2个变量,即水温和水量,“在玻璃缸中加冰块每降5 ℃记录一次”变温梯度多,课堂实际操作困难。在理性思维方面,没有足够的体现和重视。
罗丽娟等[2-3]利用“微课引领,任务驱动”的教学模式,以课堂微课形式探究光对鼠妇分布的影响,再设计问题串探究温度对金鱼呼吸频率的影响,并对实验进行了改进,但是控制水温同时也改变了水量,仍旧需要适当改进。总体上,没有在理性思维、科学性、重复平行和单一变量原则等方面给出行之有效的方法。此外,也有利用黄粉虫、蚯蚓等来探究非生物因素对生物的影响的[4-5]。除了线下实验课,网络微课有诸多便利之处,课堂探究“光对鼠妇分布的影响”分组实验,再以微课形式进行“温度对金鱼呼吸频率的影响”探究体验,本实验的混合式教学具有可行性。以下为“探究温度对金鱼呼吸频率的影响”的实验教学过程,课堂教学和微课复习均适用。
二、实验改进
1.提出问题
起源于我国的观赏鱼——金鱼,已陪伴人类生活了十几个世纪,金鱼总是生活在水中,水温对金鱼是否有影响?生物需要进行呼吸,用呼吸频率为测量指标体现金鱼的生活具有科学性。鱼用鳃呼吸,往透明鱼缸中滴加青菜汁,观察青菜汁的流动方向为:从口进从鳃出,口鳃交替张合,用金鱼每分钟鳃的闭合次数来计算金鱼的呼吸频率。提出具体问题:温度会影响金鱼的呼吸频率吗?
2.做出假设
根据许多水族箱有随时记录水温甚至控温的经验,做出假设:水温对金鱼的呼吸频率有影响。观察金鱼用鳃呼吸,认同每分钟鳃的闭合次数来计算金鱼的呼吸频率的方法。
3.制订计划
用1000 mL大烧杯装健康的、品种大小一致的金鱼3条(避免偶然性因素),使金鱼依次在低于常温(15 ℃)、常温(25 ℃)、高于常温(35 ℃)的水中生活,保持除水温外其他条件均相同,每个水温条件下,计算每条金鱼的呼吸频率。把握科学探究流程,对照实验设计原则,设计如下问题串,并逐个击破。
问题1:用什么判断温度?
A.温度计