焦能力培養(yǎng) 走向教學(xué)創(chuàng)新

周燕

摘要 教師在創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境的過程中，引導(dǎo)學(xué)生自由選擇試劑、創(chuàng)新材料等動手實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，最終構(gòu)建細(xì)胞呼吸的概念，落實(shí)新課標(biāo)提出的“核心素養(yǎng)為宗旨、教學(xué)過程重實(shí)踐”的教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞 酵母菌 細(xì)胞呼吸 有氧呼吸 無氧呼吸

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1教材分析

“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”選自人教版高中生教科書《必修1·分子與細(xì)胞》第五章第三節(jié)的第一課時，是培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)的良好素材。該部分從物質(zhì)與能量的視角，探索呼吸作用的過程，闡明細(xì)胞生命活動過程中貫穿著物質(zhì)與能量的變化，體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究的學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)生通過此探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動，能加深對細(xì)胞呼吸科學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識的能力，進(jìn)而能用科學(xué)知識和科學(xué)方法解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題。

2學(xué)情分析

奧蘇伯爾曾說“影響學(xué)習(xí)唯一的重要因素是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么”。學(xué)生通過初中的學(xué)習(xí)對酵母菌細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物和能量已有所了解，但是對于酵母菌在不同條件下產(chǎn)生CO₂的多少和產(chǎn)生酒精的條件還處于未知的好奇狀態(tài)。所以，本節(jié)課通過實(shí)物的直觀演示，創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

3教學(xué)目標(biāo)

（1）通過探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式闡明細(xì)胞呼吸的概念、類型；說出有氧呼吸和無氧呼吸的發(fā)生條件和生成產(chǎn)物。

（2）初步掌握探究實(shí)驗(yàn)的一般方法，學(xué)會控制變量和設(shè)計對比實(shí)驗(yàn)；嘗試對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)。

（3）通過科學(xué)探究，增強(qiáng)小組合作意識，逐步形成勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，進(jìn)一步樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

4教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）教學(xué)重點(diǎn)：分別探究酵母菌在有氧和無氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物；設(shè)計并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。

（2）教學(xué)難點(diǎn)：設(shè)計并實(shí)施可行的實(shí)驗(yàn)方案。

5教學(xué)過程

5.1教師創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生提出問題、作出假設(shè)

首先，學(xué)生通過觀察教師的演示，感受注射器插入醫(yī)用玻璃瓶中活塞發(fā)生的神奇變化。接著，教師播放了生物實(shí)驗(yàn)的視頻。該視頻的主要內(nèi)容為：某生物興趣小組成員在A瓶放入50 mL酵母菌、葡萄糖溶液接觸O₂插上注射器，8min后活塞移動16mL；在B瓶放入等量的酵母菌、葡萄糖溶液滴加石蠟油隔絕空氣插上注射器，8 min后活塞移動4mL；在C瓶放入等量的加熱煮沸的酵母菌、葡萄糖溶液，8min后活塞不移動，一段時間后B瓶中有明顯的酒味。學(xué)生觀看完視頻后，提出質(zhì)疑：在不同條件下產(chǎn)生的氣體一樣多嗎？什么條件下產(chǎn)生酒精？這樣從而奠定學(xué)生思維的起點(diǎn)。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試作出大膽的假設(shè)。

5.2小組合作設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案并連接裝置

設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案是整個實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，合理的實(shí)驗(yàn)方案才能檢驗(yàn)假設(shè)的正確與否。教師通過引導(dǎo)學(xué)生小組討論實(shí)驗(yàn)變量等方式，讓學(xué)生自主歸納出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思路，小組內(nèi)達(dá)成共識后派代表交流。接著，教師給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)試劑和創(chuàng)新材料。實(shí)驗(yàn)試劑（有氧條件）：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液、H₂O₂溶液、FeCl₃溶液、注射器注空氣、增氧泵；實(shí)驗(yàn)試劑（無氧條件）：石蠟油、注射器抽真空。創(chuàng)新材料1：醫(yī)用玻璃瓶、注射器、針頭-橡膠管-針頭（口服液吸管）、針頭-橡膠管-無膠頭滴管；創(chuàng)新材料2：注射器、輸液管、止水夾。每個小組派代表根據(jù)之前討論出的實(shí)驗(yàn)思路，選擇實(shí)驗(yàn)材料，并設(shè)計具體的實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)裝置的連接。在這個過程中，教師用手機(jī)拍照，記錄學(xué)生正確的或錯誤的裝置連接方式，用于后續(xù)的交流展示。學(xué)生通過對裝置連接方式的討論與思考，加深對實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，提高課堂學(xué)習(xí)效果。

5.3課堂匯報、師生評價、交流討論

小組代表分享展示連接裝置（圖1），師生共評，生生互評。教師利用生成資源，捕捉教學(xué)時機(jī)，挖據(jù)思維深度，孕育智慧課堂。例如在醫(yī)用玻璃瓶材料這組用澄清石灰水檢測CO₂時，學(xué)生提到可以進(jìn)一步完善裝置避免空氣中CO₂對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

5.4小組合作實(shí)施方案并改進(jìn)完善

小組代表自由選擇檢測試劑進(jìn)行操作，每組派代表分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，完成表1的填寫。

5.5匯報實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論，構(gòu)建概念

為了動態(tài)生成教學(xué)，教師特別要注意學(xué)生在交流展示中的錯誤。例如，在學(xué)生匯報酒精檢測有氧條件和無氧條件都呈灰綠色時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析原因：（1）有氧條件通氣不足，可能有部分酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生了酒精；（2）葡萄糖也可使橙色的重鉻酸鉀溶液變成灰綠色，要通氣時間足夠長，將葡萄糖消耗掉；（3）市售的活性干酵母粉里的食品添加劑也會使橙色重鉻酸鉀變成灰綠色，可選擇純酵母菌菌種做為實(shí)驗(yàn)菌種來源。筆者鼓勵學(xué)生課后對完善后的方案進(jìn)行再探究。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的“錯誤”可作為進(jìn)一步思考和探究的新問題。學(xué)生通過探究酵母菌在不同條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，最終合理地構(gòu)建出細(xì)胞呼吸的概念。

5.6課外拓展探究，定量研究

新課程標(biāo)準(zhǔn)提出在重視定性實(shí)驗(yàn)的同時，也應(yīng)重視定量實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在量的變化中了解事物的本質(zhì)。本節(jié)課教學(xué)中，教師精心設(shè)計的題，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。學(xué)生能自主設(shè)計出用于定量測定的實(shí)驗(yàn)組，并確定了兩種比值。比值1：酵母菌有氧呼吸消耗O₂與生成CO₂的體積比；比值2：酵母菌消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸CO₂與無氧呼吸CO₂的體積比。最終學(xué)生通過一系列的實(shí)驗(yàn)得出比值1為1：1，比值2為2.5：1～5：1。學(xué)生發(fā)現(xiàn)比值2的實(shí)際比值與其理論比值3：1間有差距。這個誤差給教師的教學(xué)提供了很好的契機(jī)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究誤差產(chǎn)生的原因，以規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路，為學(xué)生的自主探究積累經(jīng)驗(yàn)。同時，類似的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也可以促進(jìn)學(xué)生記錄、整理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，定量表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果等科學(xué)探究能力的發(fā)展與提升。

6實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及反思

（1）簡化實(shí)驗(yàn)裝置，操作流程，與教材裝置所需8～10 h完成實(shí)驗(yàn)相比，本改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可在一個課時內(nèi)完成，時間短。

（2）激發(fā)學(xué)生自主設(shè)計興趣，學(xué)生自由選擇多樣化的試劑、材料。

（3）低成本、低消耗、定量測定細(xì)胞呼吸產(chǎn)物，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。

（4）對教材現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和補(bǔ)充。

縱觀整個實(shí)驗(yàn)，在質(zhì)疑中孕育問題，問題引導(dǎo)探究，探究依賴創(chuàng)造。本節(jié)是將學(xué)生能力的形成作為教學(xué)設(shè)計的核心和目標(biāo)，將知識的獲取作為能力形成的載體，努力使探究教學(xué)從體驗(yàn)走向創(chuàng)新，從知識走向能力，最終指向?qū)W生的發(fā)展。