實驗探究的教學課例

林靜 張鋒

倡導探究性學習是高中新課程的一個基本理念，也是時下新課程實施最熱議的話題。探究性學習就是指學生以類似科學家科學研究的方法所進行的學習。但長期以來的應試教育令人們對這樣的探究學習持懷疑態度，采用新的學習或教學方式可能弱化知識教學，教師能夠講解得很清楚的知識為什么一定要讓學生通過某種活動或體驗去獲得呢？筆者通過“探究酵母菌的細胞呼吸”一課淺析探究性實驗課教學的組織。

1 教材分析

“探究酵母菌的細胞呼吸”是《ATP的主要來源—細胞呼吸》第一課時的內容，該節教材編排很合理，符合學生的認知，構建知識的規律和程序，先探究酵母菌的細胞呼吸的方式，為之后教授有氧呼吸、無氧呼吸，細胞呼吸的原理的利用奠定了很好的基礎。最初的設計是用課堂演示實驗的方法來輔助教學，但考慮該實驗存在裝置比較復雜，反應耗時長等難點，不利在課堂演示。通過反復多次預實驗，改進裝置及反應物的量，縮短了反應時間且優化了反應條件，適合在課堂學生探究，可以讓學生親歷科學探究的全過程。通過分組實驗，不僅能讓學生形成生物學思維方式，親歷實踐探究的歷程，而且體驗提出問題，解決問題的快樂，也能進一步激發他們的創新和實踐能力。

2 學情分析

探究性學習是一個動態的學習過程，在這過程中學生的個人經驗會與教學內容相互作用，因而需要針對學生的特點、興趣和已有的經驗進行分析。學生在初中階段做過釀酒或制作酸奶的實驗，有點感性認識，學習過關于綠色植物和人體的呼吸作用以及對細菌、真菌與食品制作的關系等基礎知識，知道酵母菌可以用來釀酒和發面等生活經驗，知道CO2的檢測方法。通過必修一相關章節的學習后，雖然學生已知道科學探究的一般步驟可分為提出問題、做出假設、制定計劃、實施實驗、得出結論及表達和交流，但這個探究實驗的難度比較大，學生對其中的原理和產物的檢測方法不甚了解。

3 教學環節的時間安排

確定方案后，但是如何在短短的45min經歷一個完整的探究過程又成了一個新的難題。不僅教學內容、學情分析，教學環節的時間安排也顯得尤為重要。教學環節的時間安排如下：（一）課前的預習引導；（二）課堂時間安排：導入1～2min；各小組匯報提出的問題和作出的假設并確定并設計實驗方案10min；實驗的預期和連接裝置5～8min；實驗操作：15～18min得出結論，交流與匯報5min；課堂小結：2min。為了配合探究實驗課的開展，上課地點選擇在了生物多功能實驗室，學習小組圓桌就坐便于合作和交流，創造一個良好的探究的氛圍。

4 組織探究性學習的教學方法及步驟

引導式小組合作，任務驅動法實施教學是組織探究性學習的良策。

4.1 課前預習引導

學生不預習就無法參加小組討論。如何有效預習？（1）要以課本內容為本；（2）以探究的問題為導；（3）考慮學生的能力和時間。課前讓學生收集關于相關有助于探究的背景資料，如你對釀酒感興趣嗎？你對酵母菌有哪些了解等等。并分發預習報告，讓同學們對酵母菌的細胞呼吸提出問題，作出假設及實驗設計（見表1）。

4.2 問題牽引，分組探究

從同學們的實驗報告看來，大家對釀酒十分感興趣。提出的問題集中在酵母菌在什么條件下產生酒精，也有些同學提出產物中是否有二氧化碳，并針對這些問題能作出合理的假設。設計實驗時，同學都借鑒了書上的設計方案，卻未充分理解實驗目的，忽略設計實驗是為了驗證假設而服務的，出現了設計和假設不配套的問題。經過小組討論確定了提出的問題和作出的假設，修訂實驗方案。

4.3 任務驅動，點評引導

在實際的教學過程中，首先點出這節課的任務：開始探究之旅。然后以杜康留心生活小事啟發釀酒靈感，創設情境調動學生的興趣并引出酵母菌的細胞呼吸。接著介紹探究的對象酵母菌以及細胞呼吸的概念，學生了解選擇酵母菌作為探究的對象的原因，思考細胞呼吸所需的條件、產物等。經過課前學習小組的預習和討論，組織各組提出要探究的問題。同學們很想知道自己小組的成果如何，希望得到老師的肯定。當學生展示的設計有一些不足，此時組內的補充和組間的互助使該環節變成了學生能互動的環節。學生們提出了很多很不錯的問題，比如發現匯報組的實驗設計中的檢測CO2組的錐形瓶沒有設計出氣口；對酵母菌的培養的條件提出疑問；對有氧無氧條件控制的嚴密性提出質疑等等。經過課上設計方案的展示及其他組提出的交流質疑，最終確定較為科學的實驗設計方案。

4.4 結果展示，搭好交流平臺

實施實驗過程是為了更好的得到探究問題的答案，在這一任務驅動下，組員間開始分工合作，5人為一小組，兩個同學連接有氧組實驗裝置，兩個同學連接無氧裝置，還有一名小組的實驗現象記錄員。學生實驗都十分認真，但是實驗中有些不足，比如操作時有些小組還是忽略了實驗設計時的一些步驟，如無氧組要封口放置一段時間后再連接石灰水；酵母菌培養液忘了水浴加熱；裝置彎管短進長出。還有一些細節，比如裝置的氣密性，攪拌和滴加試劑的操作規范等。在實驗結果展示匯報中，由于反應的時間還比較短，無氧組的實驗效果不是很明顯，學生匯報了實驗的結果并得出了初步的結論。當在匯報酒精的檢測實驗結果時，有一組學生匯報有氧組和無氧組酵母菌培養液滴加重鉻酸鉀后都出現了灰綠色，證明都有酒精的產生。

4.5 練習深引，總結再引

通過同學們總結的實驗結果和得出的結論，嘗試寫出了酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的總方程式，但是對照書本后，同學們發現有氧呼吸產物除了CO2外，還有水和能量，于是又提出實驗并沒有證明有水和能量的生成，這時就正好引導學生提出新的問題，設計證明水和能量生成的裝置。

探究并不是問題的終結，而是新的探究的開始。最后的表達和交流環節，同學們都總結出了在探究課上的心得收獲。如檢測到有氧無氧都有酒精產生的小組發現了在實驗操作中存在的有氧控制的問題導致實驗出現的錯誤結果；有的小組總結了實驗設計的嚴密性和實驗操作的規范對實驗的結論有著重要的影響；有的小組體會到了探究的快樂，并提出了新的問題，認為有氧裝置在酵母菌培養液前應該接一個澄清石灰水裝置，使實驗更加嚴密，也提出了想進一步探究酵母菌的用量和葡萄糖的濃度對實驗結果的影響。

5 教學反思

通過一節探究實驗課，學生們不僅親歷了科學探究，從提出問題，做出假設，設計實驗，實施實驗，得出結論和表達與交流的過程，主動構建知識和概念，體會到了科學探究需要嚴謹的思維和大膽的假設，并且在探究過程中得到多種能力的發展。教師應繼續鼓勵學生在今后的探究學習中可以大膽質疑，勇于實踐。

探究性實驗課是高中新課程中學生實驗課的主要類型，也是探究性學習的重要方式。一節好的探究實驗課應將科學探究的程序為主線貫穿其中，整個探究過程可由學生的合作學習小組獨立完成，以學生為主體。教師則作為學生探究的輔助者及組織者，遵循高中學生的思維特點，在了解學生已有的認知是什么的基礎上，啟發他們的思維；在探究的氛圍中培養學生動手操作能力以及分析總結結論的能力；并充分發揮他們的合作探究以及交流表達的能力，體驗發現問題解決問題的快樂。科學探究結果不是問題的終結，而是發現新的問題，開始新的探究旅程。

參考文獻：

[1]霍湘.“探究酵母菌細胞呼吸的方式”教學設計[J].生物學教學，2007，32（9）：31.