小学科学教材中生物实验问题的研究 ——以教科版、首师大版教材为例

来源:中小学教育 作者:张肇星 刘雪英

北京市怀柔区第一小学   张肇星 刘雪英    

第1章  教材分析  1.1 教材中生物实验存在的问题

通过梳理教材上的生物实验，发现教材上有些实验的设计存在漏洞。生物实验是生命科学中最基础的研究方法，好的生物实验设计对生物科学部分的教学具有帮助作用。另外，生物实验在小学科学的实验中占有一定的比重。因此，无论是教材的编写，还是教案的设计，在生物实验方面的设计都要设计合理、逻辑紧密。

在两种版本的教材中都或多或少存在着一些问题。有些问题是细节上的问题，需要授课教师在备课时完善，而有些问题则是科学性的错误，不仅会对教师备课、授课有影响，还会对学生产生错误的引导。

1.1.1  实验材料的选用有误

例如:在教科版教材《植物茎的作用》这一实验中，实验材料为芹菜。实验具体表述如下：想办法证明水是怎样被运输的，参考下面的方法做一做。1.取一段新鲜的芹菜和装有红色水的烧杯2.将芹菜放入烧杯中3.观察芹菜的变化4.将芹菜横切开，观察它的横切面。

第一，教材设计该实验是为了探究植物输导水分的作用，应该选用植物的茎作为实验材料。而“一段新鲜的芹菜”是芹菜的叶柄部分，不是茎。而教材中未标注表达“用叶柄代替茎进行实验”意思的话语，就直接选用“一段新鲜的芹菜”做为实验材料，可见实验材料的选取有误。

第二，芹菜，属伞形科植物，草本，高达30-35厘米，二回羽状复叶。芹菜具有节间极短的短缩茎，发达的复叶直   

立簇生于短缩茎上，植株高度是由叶决定的。复叶总叶柄基部扩大为鞘状、肉质发达，中空或实，近似圆柱状且有一个凹槽，即芹菜“杆”实际上是肉质叶柄（总叶柄及小叶柄），可供食用。因芹菜具有短缩茎而且不明显、叶柄占整体长度的大部分且发达粗长、外形似茎，很多人误认为芹菜的食用部分是它的茎，摘菜扔掉的是芹菜整个的叶。准确地讲，芹菜的食用部分是其肉质的叶柄，择菜去掉的是多个小叶的叶片。

类似于芹菜这种具有短缩茎的植物有很多，比如：车前草、蒲公英、香菜、萝卜、大白菜、油菜、雪里蕻、菠菜、韭菜、洋葱、蒜、葱、卷心菜等。

1.1.2  实验操作步骤的设计存在不足

教材中实验的操作步骤不仅对任课教师在设计实验时有辅佐作用，对学生课上进行实验也有一定的帮助作用。而两版教材的实验操作步骤表述都是用简单的语句简单的描述操作步骤，有些细节问题，需要任课教师自己去完善。如果老师想不到，可能会影响实验效果，耽误课程内容的讲授。

1.1.3  实验结论的表述存在错误

例如：在教科版教材《植物茎的作用》这一实验中，最后的实验结论是这样表述的：植物的茎具有支撑植物及运输水分和养料的作用。植物的茎能从下向上将根吸收的水分和矿物质运输到植物的各个部分；从上向下将绿叶制造的养料运输到植物体的各个部分。这个实验结论的表述存在着知识性的错误，会误导学生和老师植物茎运输有机物的方向是唯一的。

有研究表明：茎韧皮部的筛管运输叶光合作用制造的养料（即有机物）是“就近收集、就近供应”的。例如植物顶芽生长需要的养料来自植株上部接近顶芽的叶的光合作用，这里的筛管将光合作用的养料向上运输而达顶芽。而根部所需的和所贮藏的养料大多来自植株下部叶的光合作用。所谓上部和下部并无明确的界限，实际上，在上部和下部之间还存在中间部分，这一部分韧皮部筛管运输养料有时上行，有时下行，只有到了秋季，植株停止生长，此时的韧皮部筛管的运输才是全部下行的，有用的物质就全被转移到根等部分贮藏起来。^{[footnoteRef:2]}另外，有机物的运输除进行纵向运输外，还可进行横向运输。横向运输是通过薄壁细胞之间的胞间连丝来完成的，茎和根中的射线细胞是横向运输的主要通道。不过横向运输在正常情况下是很微弱的，只有纵向运输受到阻碍时，横向运输才大大加强。^{[footnoteRef:3]}也就是植物体的任何一个部位（如顶芽生长、根的生长及营养贮藏、花和果实的生长发育等）需要养料时，茎中的有机物就可以从不同方向进行运输。显然，科学教材中的“茎能从上向下将绿叶制造的养料运输到植物体的各个部分”只指出了养料在茎内向下的运输方向，此结论存在着一定的片面性，存在科学性错误。

第2章  生物实验设计与修改建议  2.1  教科版教材中《植物茎的作用》实验的修改

方案一：第一，在实验步骤中标注表达“用叶柄代替茎进行实验”意思的表述，并明确指出一段芹菜是叶柄而不是茎。第二，将实验细节明确，补充将装有芹菜和红色水的烧杯在阳光下放置几分钟的步骤。第三，将实验结论中“从上向下将绿叶制造的养料运输到植物体的各个部分”的错误表述进行修改，将植物光合作用产生的养料的运输方向补充完整。养料，即有机物在茎中既可纵向运输，包括自下向上运输和自上向下运输，又可横向运输。或直接表述为养料可运输到植物体的各个部分。

“芹菜杆”内有许多“菜筋”，它是植物叶内发达的维管束结构，是证明水分在叶柄内如何运输的理想的材料，取材方便，实验现象显著。建议选择叶柄较粗的芹菜，待实验现象出现后，学生可从芹菜叶柄中剥出染成红色的“菜筋”，也能便于学生理解每条“筋”里面有肉眼看不到的运输水分的管道。另外，可在学生了解枝条上茎、叶之间的位置关系，茎内运输水分的管道是与叶柄、叶脉内管道相通的基础上，再借助于芹菜叶柄内水分自下而上的运输方向来说明植物茎内的水分运输方向。^{[footnoteRef:4]}

方案二：在实验步骤中将实验的材料换成带叶的杨、柳、玻璃翠或凤仙花的嫩枝，并将实验细节明确；增添将装有带叶的杨、柳、玻璃翠或凤仙花的嫩枝和红色水的烧杯在阳光下放置几分钟的步骤；将实验结论中“从上向下将绿叶制造的养料运输到植物体的各个部分”的错误表述进行修改。

第3章  总结

生物实验是生命科学中最基础的研究方法。小学生为6-12岁的儿童，认知水平较低，理解能力相对较弱。因此，在设计实验时要注意以下几点：

第一，语言描述要简单明了。实验的语言表述要符合小学生的年龄特点。

第二，注意避免生僻字或学生未学的字，如必须使用，建议标注拼音。使用学生已掌握的生字，可避免由于不认识造成学生阅读困难，还可对学生本阶段所学的知识融会贯通，加强学科间的联系。

第三，注意实验步骤的设计。将实验步骤细化，以避免学生想不到而造成实验效果差。实验步骤的设计应全面，考虑周全，既能在一定程度上减轻授课教师的教学任务，还能最大程度上减小实验失败的可能，还能对学生起到榜样的作用，为学生今后独立设计实验树立范例。

第四，注意实验材料的选择。一方面，避免实验与探究内容不相符合。另一方面，避免学生形成错误的认知。实验材料应尽量选择好取材、实验效果佳的材料。

第五，注意实验结论的表述，避免知识性的错误的出现，误导学生和老师。实验结论的表述既要让学生能看懂，又要具有一定的科学性和逻辑性。

第六，注意实验设计的趣味性。兴趣是最好的老师，有趣的实验教学活动能调动学生的主观能动性，可以很好的提高学习效率，让学生乐于学、愿意学。

小学阶段是儿童建立各种知识概念的重要时期，教材是学生所应掌握、学习的知识的重要载体，也是教师进行教学工作的重要参考资料。因此，教材上的用词用语要符合小学生的年龄特点，实验的设计及结论的表述都需细细斟酌、具有逻辑性，避免科学性错误的出现。

参考文献

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