“探究酒精對水蚤心率的影響”的教與學

“探究酒精對水蚤心率的影響”是初中生物課程標準的“活動建議”內容，在北京師范大版七年級《生物學》下冊“健康及其條件”一節中。編者旨在通過此活動，讓學生體驗探究的過程，理解“酗酒對人體健康的危害”，從而選擇健康生活方式的重要性。此探究活動包含了活動設計、實施、交流、評價等環節，有助于培養學生的動手、動腦和動口的能力，充分發揮學生的主動性和創新精神。

1 學情分析

七年級學生經過了近一年生物學基本知識的學習，具備了科學探究的一般知識和基本操作技能，但是，學生心理上較不成熟，基礎知識和解決問題的經驗相對不足，對教師的依賴性較強，教師的指導需要具體化，適當降低探究環節難度。學生的思維活躍，創新意識強，但是教師要加強學生的分組，精心安排，規范操作；加強課堂紀律的調控，充分調動學生積極進行實驗探究的激情。學生的認識水平等存在明顯的差異，教師可以設計不同層次的問題，通過合作學習的形式開展探究活動，有利于不同類型的學生參與。學習涉及有關于溶液和濃度的相關理化知識，對于教材要求的“配量酒精”可由實驗教師完成。學生雖然對臨時裝片的制作和顯微鏡的使用比較熟悉，但是學生設有在鏡下觀察活體生物的經驗欠缺，可采用制作好的酒精對水蚤心律影響的課件指導學生進行對照觀察。

2 設計思路

探究性實驗強調學生對所學知識技能的綜合理解和實際運用，注重學習的過程和學生實踐的體驗，通過學生自主參與類似科學研究的學習活動，培養其發現問題和解決問題的能力，體驗探究的過程，逐步形成善于質疑，樂于探究，勤于動手和努力求知的積極態度，產生積極的認知情感，激發學生探索創新的強烈渴望。教師要向學生明確探究性實驗的基本思路和探究性實驗的基本步驟，即它的實施一般可以分為三個階段：問題情景階段，實施體驗階段和表達交流階段。具體地說，又可以從以下七個方面來論述：即創設問題情境→提出問題→作出假設→制定實施計劃→收集數據→討論交流→得出結論。課堂組織形式以學生合作探究為主線，提問、講解、演示、課件輔助等多種形式相結合，引導學生進行觀察思考，設計操作，討論交流等學習活動，及時客觀的評價，注重知識的遷移運用。

3 課前準備

(1)配制不同濃度的酒精溶液。教師將濃度為95％的酒精液稀釋成濃度為5％、10％、15％、20％的酒精溶液。

(2)材料：活體水蚤。

(3)儀器：顯微鏡，載玻片，蓋玻片，吸管，量筒，鑷子，脫脂棉，計時器，清水，投影儀，電腦制作好的多媒體課件。

(4)課前布置學生以“酗酒與健康”為主題搜集相關資料。

4 教學過程

4.1 聯系生活實際，創設問題情境

根據學生課前收集的相關資料和已有的生活經驗。教師提出問題：①你在節日里喝過酒嗎?喝后有什么感覺?②談談你看到過別人喝較多酒后有什么表現?③什么物質在起作用?④這種物質的基本情況是什么?學生發言，互相補充。然后教師指導學生閱讀教材，理解酒精對人體的作用和危害。

教師小結：實踐證明酒精進入人體后，當濃度達到0.05％時出現興奮感和欣快感；達到0.1％時喪失自制力；達到0.2％時已酩酊大醉；達到0.4％時喪失知覺，昏迷不醒甚至死亡。酒精能在胃與消化管上部直接吸收進入血液，吸收的速度和酒精的體積分數呈正相關，過量飲酒便是酗酒，會導致酒精中毒，嚴重損傷肝、腦和心血管系統。

本節以水蚤為實驗動物材料，探究它們對酒精的反應。首先采用多媒體課件播放《動物世界》中“淡水生物”的片段——水蚤活動的特定鏡頭，教師注意引導學生注意觀察水蚤心臟的跳動，介紹水蚤的相關生物學知識，并提出酒精溶液對水蚤心率的影響為探究對象，引入本節課要探究課題。

4.2 提出問題假設，交流實驗設計

教師指導學生閱讀教材中的實驗內容，了解探究活動的基本要求。

按四人合作分組活動，討論根據教材實驗的探究目標，提出問題并作出假設；設計實驗步驟，注意分工合作；設計實驗記錄表；列出想要解決的問題。對在實驗設計中提出的問題進行交流，以便不斷地校正實驗設計，有利于科學地進行實驗操作，確保實驗結果達到預期的目的。

。問題1：探究不同濃度的酒精對水蚤的心律的影響，同一濃度的酒精對不同大小水蚤心律的影響，水蚤能耐受的酒精濃度是多少?

問題2：在實驗中水蚤的大小是否一致?如何設計對照實驗?

問題3：實驗中水蚤正常的心率是多少?水蚤心率較快，如何記數較準確?時間確定多少較為合適?

問題4：是將每只水蚤都放在各種酒精溶液的濃度中，還是一只水蚤只能做兩次實驗，即在清水中和在某一濃度的酒精溶液中?

問題5：同一濃度的酒精溶液是否只做一次，還是需要多次，再求其平均值?

問題6：實驗過程中，吸水紙起什么作用?是否使用蓋玻片?應采用放大倍數是多少的顯微鏡進行觀察?如何使酒精滴到水蚤培養液時濃度不變?水蚤在什么濃度下會死?

教師鼓勵學生互相解答，對提出的問題要點評指導，并和學生一起總結探究實驗的注意事項。

教師小結：(1)水蚤的心臟呈白色，位于背部中央偏上部位，每分鐘心臟的跳動次數在100-350次之間不等，通常水蚤的心率在200次以上，而且水蚤的大小、溫度、水體及營養等不同，心率的范圍也不相同。在實驗中采用10 s為一個計量單位比較可行，而且計數需要重復多次計數，再求平均值，以確保數據的可靠，減少誤差。

(2)計數時應用吸管或吸水紙吸去多余的水分，避免水蚤跳動難以觀察，但水分又不能全部吸干，以免在顯微鏡下觀察不到水蚤的心臟。

(3)在實驗時應盡量選取大小一致的水蚤。而且10 s內心率最好在40次以下，因為這樣便于觀察和計數，減少誤差，一般情況下選取成年水蚤為佳。

(4)一只水蚤只能做兩次實驗，即在清水中和在某一濃度的酒精溶液中，每次實驗時先在清水中觀察，再在酒精溶液中觀察，并記錄數據。

(5)用酒精做實驗，應先用吸水紙將水吸干，避免降低酒清的濃度。先滴2～3滴酒精溶液，過5～10 s再用吸水紙吸去大部分的酒精溶液，但不要吸干，保證酒精溶液對水蚤的影響，避免水蚤游動影響觀察。

4.3 確定實驗方案，精心組織實施

提出問題：不同濃度的酒精溶液對水蚤心率的影響。

作出假設：水蚤心率隨著酒精濃度的增加而加快或減少?

方法步驟：(1)用吸管吸取1只水蚤，放在載玻片中央的水滴中，輕輕蓋上蓋玻片，在低倍鏡下觀察到水蚤心臟的跳動。

(2)記下每10 s水蚤心臟跳動的次數，重復3次后，求出平均每分鐘心跳的次數，做好記錄，作為實驗對照。

(3)在同一片載玻片上，用吸管盡可能吸去清水，馬上加一滴濃度為5％的酒精溶液，將水蚤放于5％酒精溶液中，記錄10 s水蚤心臟跳動的次數，重復3次，求出平均每分鐘心跳次數，作好記錄。

(4)按上述相同方法，用濃度分別為10％，15％，20％的酒精溶液做實驗，測試水蚤心率的變化，記錄實驗數據。

(5)將實驗數據填入表1中。

(6)將以上數據轉化成曲線圖，以心率為縱坐標，酒精濃度為橫坐標繪制曲線。

實驗小組通過對實驗數據轉化曲線圖的分析，得出實驗結論。

實施探究實驗過程中，教師要強化操作要點，并進行巡視指導。如：如何吸取水蚤；如何識別水蚤心臟；心率的計數；吸水紙的使用；觀察時顯微鏡的調整；實驗組和對照組的選擇；注意觀察的間隔時間。同時，要求實驗小組要合作完成實驗，記錄實驗數據和得出結果，討論與分析。

4.4 交流探究結果，得出實驗結論

實驗小組派代表介紹實驗看到的現象、體驗的過程以及得到的結果。如：有的學生發現酒精一滴下去水蚤就死了；有的發現水蚤心率與酒精濃度成正比；有的發現水蚤心臟太快無法準確記數，沒有完成任務；有的認為水蚤心率與酒精濃度成反比；有的則認為一定濃度的酒精溶液提高水蚤的心率，較高則減緩；有的認為水蚤越大，耐受性較強等。教師引導學生分析實驗結果，得出如下結論：通過表格和繪制的曲線圖表表明，水蚤的心率容易受到不同酒精濃度的影響，即水蚤心率會隨著酒精濃度的增加而逐漸減少，當酒精濃度達到20％時，水蚤會因為酒精濃度過大而導致死亡。分析其原因，就很容易得出，酒精是有麻醉作用的，所以會減緩心臟的跳動。

4.5 提出問題討論，注重知識遷移

以上述實驗結論為過渡，教師提問，學生回答，互相補充，教師點評的形式進行。

問題1：什么是酗酒?酗酒與哪些因素有關?

過量飲酒便是酗酒，會導致酒精中毒，酗酒常是人們遇到高興事、悲傷事等，導致心理失去平衡。

問題2：如何知道酒中的酒精濃度?(投影展示某品牌酒的標簽)

問題3：在日常生活中，我們看到人喝了酒后，為什么會臉紅脖子粗?人飲酒后，酒精如何進入循環系統的?

人喝酒后臉紅脖子粗是因為酒精能使心跳加快，血壓升高，皮膚血管擴張所致。人喝了含有酒精的飲料后，酒精能在胃和消化管上部直接吸收進行血液之中，吸收的速度與酒精的體積分數成正相關。

問題4：為什么駕駛員不能酒后駕車?

酒精對神經系統有損害，輕者表現為頭痛、頭暈等，所以酒后駕車容易出安全事故。酒后駕車是對自己和他人的生命不負責任的表現。

問題5：結合你所知道的實例，談談酗酒對人體健康的危害?

酗酒會導致酒精中毒，對胃腸道、肝臟、神經系統和心血管系統都有損害，嚴重的可導致死亡。

問題6：適度飲酒對人體健康的影響?

人們較普遍認為，少量飲酒可以增加食欲，興奮中樞神經，擴張體表血管，加快血流，使身體發熱，并可恢復疲勞。

4.6 精心設計習題，拓展知識能力

根據實驗探究所學的知識，設計適量的習題，訓練學生的知識遷移能力，拓展學生的思維，這又是對本節課教學效果的反饋。

(1)酒精對水蚤心率的影響。

實驗室常用體積分數為95％的酒精配制不同濃度的酒精溶液。學生在實驗時配制如下的不同濃度梯度的酒精：1％、3％、5％、8％、10％、15％、20％等。在15℃左右的室溫中經過大量的實驗，并在實驗中選擇10s內水蚤跳動范圍在30-60次之間的成年水蚤為材料，經過多次實驗得到以下平均數值。現將在不同酒精濃度梯度下的水蚤在10秒內的心臟跳動次數列成表2。

根據上述實驗結果，回答下列問題：

將以上數據轉換為圖1所示的曲線。

1 上述圖表表明，水蚤心率很容易受到_____的影響，即水蚤心率會隨著酒精濃度的增加而________。

2 當酒精的體積分數達到20％時，水蚤會因為酒精濃度過大而導致_______。分析其原因，就很容易得出，酒精具有_______作用，所以會減緩心臟的跳動。

(2)以“酒的功與過”寫一篇小作文(課后完成)。

5 課后反思

在初中生物學中如何有效組織實驗教學?如何促進學生領悟生物實驗以及研究的精華?如何充分調動學生進行科學實驗探究的激情?如何將所學的知識進行應用，解決生活中的實際問題?這是筆者在備課、上課和課后反思過程中反復思考的問題。因此，本節課教學中可取之處有：

(1)從教學設計具有可操作性和價值性，確立了邊教邊學的原則，較好地實現了教師主導，學生主體的雙邊教學活動，體現生物課程改革的理念，師生教學達成度高。

(2)注重情景創設，聯系學生生活實際，調動學生科學探究的激情。

(3)在教學流程的每一個實施環節，提出有價值的問題為切入口，讓學生在思考中學習，在學習中體驗快樂，點燃學生的智慧。

(4)注重了學生探究性實驗的組織協調和指導，從問題的提出，作出假設，方案的設計，結果的得出及分析等，改變了學生實驗操作的盲目性，缺乏科學的操作，確保了學生有序的進行操作。

(5)加強了學生對探究性實驗的注意事項的分析，避免錯誤的發生，減少誤差。

(6)加強學生對實驗結果記錄，注重對結果的分析，強化知識的運用和拓展延伸。根據實驗內容及操作，精心設計習題，注重課后延伸，讓學生對習題的運用，強化所學知識的鞏固，拓展學生的思維能力。

不足之處：一是班級學生人數過多，分組實驗操作分工不十分明確，造成部分學生只聽教師講解，沒有親身體驗，在大班額情況下學生的分組實驗如何進行及教師怎樣來指導的問題值得思考；二是課堂容量較大，一節課完成任務較重，時間明顯不足，需要進行課時調整。