生物實驗探究教學模式的構建與應用

摘要 論述中學生物實驗探究教學模式的構建背景及構建方法，并以“探究酵母菌的呼吸方式”為例說明實驗探究教學模式的具體應用。

關鍵詞 實驗教學 探究 教學模式 生物學教學

中圖分類號 G633.91

文獻標識碼 B

文件編號：1003—7586(2011)02—0013—03

1 構建背景

注重探究性學習是新一輪中學生物課改的重點，是中學生物教學的重要環節。在高中生物教學中，探究性學習包括資料探究、科學史探究、實驗探究和調查性探究等類型。通過實驗探究，讓學生按照教材所提供的生物實驗主題，根據多種思路和方案自行設計、組織和展開實驗，這樣既可以了解科學家的工作方法和思維方式，學會科學研究所需要的各種技能，獲得知識，又培養了學生的創新意識和實踐能力，學會了在實驗過程中與他人的合作和交流能力。要使學生的學習方式改變，教師的教學方法和教學模式必先變化。實驗探究教學就是在這種新課程背景下應運而生的一種教學模式。

2 構建程序

實驗探究教學模式的課堂組織形式一般包括以下六個步驟：

①創設情境，引入教學：教師可利用多種形式引出要探究的課題，激發學生的探究興趣。

②提供相關資料，組織設計方案：教師將教材中提到的或實驗需要的具有啟發性的資料提供給學生，促其思考，同時讓學生以小組為單位討論、設計實驗方案。

③分析實驗方案，全班交流完善：選派1-2個小組為代表在全班展示其所設計的實驗方案，小組間進行互評。由于學生在小組討論中獲得了相當的知識和能力，這時都能提出一些自己的看法。在學生充分討論交流的基礎上，教師進行適當點評和引導，各小組完善自己的實驗設計方案。

④實施實驗方案，預測實驗的現象：按照設計的方案，各小組進行實驗裝置的組裝并開始實驗。在等待反應結果的時候，可以讓學生預測實驗現象。

⑤觀察記錄實驗現象，分析現象得出結論：各小組觀察實驗現象，并把結果填寫在記錄表格中。聯系實驗假設，討論后得出實驗結論。

⑥總結提升，學以致用：教師對學生得出的結論進行整理、歸納，去偽存真、去粗取精，幫助學生構建知識結構，并引導學生運用所學的知識分析解決問題。

3 應用舉例

以高一生物“探究酵母菌的呼吸方式”為例說明實驗探究教學模式的具體應用。

根據新課標，“細胞呼吸”是“分子與細胞”模塊的教學重點和難點。在“細胞呼吸”這節，有一個很重要的探究實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式，課標的要求很高，實驗原理B級，實驗設計B級，實驗結果的分析C級。

3.1創設情景，引入教學

放映一段某酒廠的發酵車間的生產情況資料片，了解了發酵罐里的發酵原理就是利用酵母菌的無氧呼吸產生酒精，學生對此表現出極大的興趣，教師順勢利導，提出問題：酵母菌除了能進行無氧呼吸外，還能不能進行其他類型的呼吸?稍做討論后，可以引導學生做出假設：酵母菌既可進行有氧呼吸又可進行無氧呼吸，在有氧條件下可以進行有氧呼吸，產生二氧化碳和水；在無氧條件下可進行無氧呼吸，產生酒精和二氧化碳等。教師可以告訴學生怎么假設都沒有關系，關鍵要設計和實施實驗來驗證。如何設計實驗來驗證酵母菌的呼吸類型呢?這樣很自然引入下一過程。

3.2提供相關資料，組織設計方案

面對所提出的相對復雜的探究課題，要學生直接實計實驗方案，學生往往感到束手無策，此時教師可以充分發揮引導的作用，提出一些細化的問題，引導學生思考的方向，通過小組內討論交流的方式使實驗設計方案逐步完善：

(1)設計實驗要遵循哪些原則?

(2)實驗中如何控制有氧和無氧的條件?能不能試著畫出裝置圖?

(3)如何檢測兩種條件下酵母菌的呼吸產物?如何比較產物量的多少?

(4)實驗過程中要注意哪些問題?

教師可積極參加一個小組的討論活動。在小組討論與合作的過程中學生的探究能力和協作能力都得到提高。

3.3分析實驗方案，全班交流完善

小組討論完后請一個小組匯報討論結果，教師在全班總結，重點解決第二和第三個問題。第二問：經同學們討論后，總結出的一般方法是通過接橡皮球(或氣泵)使酵母菌處于有氧環境，不通氣實現無氧環境。

教師可進一步拋出以下兩個問題，引導學生繼續思考：

(1)圖1中使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳能否肯定是酵母菌有氧呼吸釋放出的?如何排除空氣中二氧化碳對實驗結果的干擾?

(2)如何確保圖2中使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳一定是酵母菌無氧呼吸釋放的?

學生們積極思維，踴躍發言，很快得出了改進方法：在裝置1中，讓充入的空氣先通過裝有質量分數為10％NaOH溶液的錐形瓶，把空氣中的二氧化碳吸收掉。在圖2中，可以向酵母菌培養液中加一層油膜或石蠟膜，起到密封作用，能確保進入石灰水中的二氧化碳是無氧條件下酵母菌無氧呼吸產生的。修改后的裝置圖如圖3。

第三問：①關于二氧化碳的檢測：二氧化碳可使澄清的石灰水變混濁；也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，根據澄清石灰水變渾濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以鑒定產生二氧化碳的多少。②關于酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀(K₂Cr₂O₇)溶液，在酸性條件下與酒精發生化學反應，變成灰綠色。

教師啟發引導到這里，學生就可以進一步完善自己小組的實驗設計方案了。

3.4實施實驗方案，預測實驗的現象

小組進行實驗裝置的組裝，實施實驗。

在等待實驗現象的過程中，教師可以讓學生預測每組的實驗現象，設計記錄實驗現象的表格。

(1)測有無二氧化碳的產生，把觀察現象記錄在表1中。

(2)鑒定有無酒精的產生，把觀察現象記錄在表2中。

3.5觀察記錄實驗現象，分析現象得出結論

各小組觀察實驗現象，并把結果記錄在上面的表格中。根據實驗現象：有氧呼吸裝置中澄清的石灰水先變混濁，無氧呼吸裝置中澄清的石灰水后變混濁且混濁程度較有氧條件下的低；1號試管還是橙色，2號試管由橙色變灰綠色，判斷出假設成立，從而得出實驗結論：酵母菌既可進行有氧呼吸，又可進行無氧呼吸，在有氧條件下可以進行有氧呼吸，產生二氧化碳和水；在無氧條件下可進行無氧呼吸，產生酒精和二氧化碳。

3.6總結提升，學以致用

通過本節課的探究，學生知道了酵母菌既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸。教師進一步告訴學生進行有氧呼吸時放出的能量多，酵母菌進行旺盛的繁殖；進行無氧呼吸時可以發酵產生二氧化碳和酒精，因此酵母菌被廣泛應用于食品加工和釀酒業。學以致用，讓學生解決一個實際問題：為什么做酒釀時要在飯的中間挖個大洞?此外，還可以讓學生思考：重鉻酸鉀可以監測有無酒精的存在，想一想這一原理在交通管理中可以有什么用處?

實施實驗探究教學模式，有利于發揮學生的主體作用，較好地體現了學生的自主學習、探究學習、合作學習的新課程理念。但在教學中教師的主導作用至關重要，教師要了解學生設計實驗和實施實驗的困難所在，精心設計討論交流題，引導思考，解決問題；課前還要準備好實驗的材料及用具，配制好相關的溶液。課堂上教師要有序地組織好探究活動，包括明確探究任務、合理安排時間，這些都對教師提出了較高要求。