教学研究

张灿永

《科学教育的原则和大概念》（温·哈伦编著，韦钰译）一书中提出了科学教育的14个大概念，它们包括物质、能量、遗传、细胞、力和运动等等，其核心要点是学生只要掌握这些核心概念，就能读懂科学这门课程。浙江义务教育阶段学生从小学三年级至初中九年级共7年时间学习《科学》这门学科，能否通过这7年的学习全面理解科学核心概念，取决于每一章节每一堂课的核心概念的教学。也就是说，每一节课也有核心概念。下面以浙江版八年级科学下册《生物的呼吸和呼吸作用》为例来探讨这一问题。

一、整合教材，确定框架：锁定核心概念，培养科学批判精神

笔者认为，当下使用的学科教材，不完全适合于教学对象，应该事先对学生进行摸底以便对教材进行适度的调整、修订。浙教版科学八年级下册第三章第五节的《生物的呼吸和呼吸作用》一节是在小学四年级下册的“横膈膜、胸腔、腹腔”等基础概念上的扩展和加深。本节课的框架是“三个问题，一个难点”，以“呼吸系统、呼吸运动、气体交换”三个问题为主线，也即本节课的核心概念，若教师能讲深讲细讲透这三个问题，就能基本上解决这节课的问题。但是，在这三个核心概念上，呼吸运动是难度较大的一个问题，教师需要在课堂中展示多种教学智慧才能化解这一难点。

二、设计课堂，灵动学生：构建核心概念，培养科学探究精神

课堂开始用日军侵华时进攻湖南常德的影片引入，影片中有2.5分钟时间展示日军违反国际法和人道主义原则，使用毒气弹残杀中国守军的骇人画面。在学生惊恐之余，导入主题：毒气是如何进入人体的？

学生齐声回答：是通过呼吸系统进入的。此时，基于对学生自学能力、阅读能力的综合培养，也出于时间上的安排，可以要求学生自学课本第100页的图3～65，并自我归纳呼吸系统的组成及各部分的生理功能。同时设置两个问题：（1）人体呼吸时，用鼻呼吸好还是用口呼吸好？（2）吃饭时，为什么不能嬉戏、打闹？在合作学习小组讨论给出满意答案后，设置问题：呼吸作用的具体过程如何？

同时，安排11个合作学习小组（11×4人）进行活动和科学探究，每个合作小组的器材有：模拟呼吸的呼吸简易装置1个、弹簧2支、软皮尺1条、小组活动记录单4张。

活动1：用软皮尺测量吸气和呼气时的胸围变化，男生测男生的，女生测女生的。测后，把手放在胸部，使劲呼气和吸气，感受胸廓和肋骨的变化。

活动2：用手轻轻拉呼吸装置的橡皮膜，观察瓶内小气球体积的变化，然后复原橡皮膜，再观察瓶内小气球体积的变化。橡皮膜是用来模拟横膈膜的，思考使横膈膜下降的动力来自哪儿？

活动3：活动之前讲解肋骨之间有两类肌肉，即肋间外肌和肋间内肌。肋间外肌分布在浅层，肋间内肌则分布在深层。用弹簧来模拟肌肉的伸张情况，把弹簧套在手指上，一支在手背，一支在手掌心。模拟吸气时，手掌向外运动，观察内外弹簧的差异。再模拟呼气时，手掌向内运动，观察内外弹簧的差异。

通过上述综合探究活动，要求学生及时记录《小组活动记录单》，并最终全面理解呼吸运动的吸气过程和呼气过程，自然构建本节课的核心概念，形成探究性科学思维。

三、拓展内容，应用概念：提升核心素养，培养科学应用精神

课堂教学不能停留在《初中科学课程标准》（2011年版）的教学范围内，全面落实培养学生核心素养中科学素养尤为迫切。仍以八年级下册《生物的呼吸和呼吸作用》一节为例，在学生动手探究为主，教师引导教学为辅的模式下，学生建构呼吸系统及其呼吸运动概念后，教师给出两张吸气和呼气时空气成分的变化图表（参见课本第102页图3～67），并设置两个问题：（1）空气成分有什么变化？（2）空气中如含有甲醛、甲苯、一氧化碳、硫化氢、氯气等有毒有害气体的时候，毒气能否进入人体？针对问题（2），学生一致认为：这些有毒有害气体会随呼吸系统进入人体，并会对人体造成严重危害。教师顺势提出一个课外拓展性作业：为防止有毒有害气体随呼吸系统进入人体，请你设计并制作一个简易的防毒面具。

紧接着展示课本第102页图3～68，简要讲述肺泡的结构，最后问：肺泡内的气体交换如何进行的？教材只讲述氧气和二氧化碳的气体交换过程，此时拓展补充：一氧化碳、硫化氢、氯气等有毒有害气体的交换过程。课堂结束之际，再布置一个研究性作业：吸烟对人体有什么危害？当下中国禁止吸烟为什么屡禁不止（引导学生从国家管理层面与《中华人民共和国枪支管理法》对比、从烟草产品本身特点等方面加以思考，联系人文社会科学，综合解决实际问题）？

四、实践与思考

核心素养是个体在知识经济、信息化时代面对复杂的、不确定的现实生活情景，运用所学知识、观念、思想、方法解决真实问题的关键能力和必备品格。其中的核心是“三个方面，六大素养”，它的落地生根，有赖于对课程核心概念的深度理解和重点掌握，而课程核心概念的教学更加有赖于每一堂课的核心概念的教学。科学教育中极为关键的一项就是科学精神的教育，科学精神是现代人科学文化素质和思想道德素质中不可缺少的因素。在实行科学教育的过程中，要鼓励学生大胆猜想，大胆提问，乐于表现自己，敢于与众不同；要结合教学内容，激发学生对大自然奥秘的好奇心；要引导学生相信科学、尊重科学、学习科学、运用科学。同时，我们提倡的科学精神应该是充满高度人文关怀的科学精神，科学精神与人文精神应该紧密地结合起来。因此，在实行科学教育的过程中，必须同时重视学生人文素质的培养，以人文精神作为科学精神的底蕴，使科学真正造福于人类。（作者系新昌县沃西中学教师）-->