基于科學探究的實驗教學

沈麗雅

摘要：實驗教學是高中生物教學中提高學生科學素養非常重要的途徑。本文以“果酒的制作”為主線 ，采用設置任務清單，層層遞進式提問的方式進行科學探究。

關鍵詞：科學探究 果酒制作 生物教學

1? ? 引言

生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任[1]。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》將培養學生的生物學核心素養作為課程宗旨。其中，科學探究是學科核心素養的重要內容之一[2]。

生物本身屬于自然科學，其中許多理論知識都是通過科學探究而得到的，因此在生物教學過程中實驗是極為重要的，通過實驗能夠讓知識變得更加直觀，通過實驗還能夠培養學生生物核心素養，實驗在培養學生科學探究素質上，擁有著其獨特的優勢[3]。高中生物教材中的實驗是豐富的，筆者以《果酒的制作》一課為例，讓學生在先做實驗后學新知的過程中，提高自身科學探究的能力。

2? ? 科學探究在《果酒的制作》一課中的運用

2.1教學內容與目標分析

學生在本課學習過程中，要能夠設計簡易的果酒的制作裝置，能夠獨立完成果酒的制作，并能客觀地觀察和記錄發酵過程中的實驗現象，提高科學探究素養。

2.2課前準備和實驗設計

讓學生課前自主學習，并設計實驗，改變傳統的教學方式。

課前布置兩個任務給學生。

任務二：根據查閱資料及個人的思考設計實驗過程并實施，并對果酒制作過程進行記錄。

在填寫知識清單的同時，學生可以結合必修1中《細胞呼吸》相關知識以及《乙醇發酵實驗》。通過多種自主學習的方式，了解果酒的制作中發酵的原理及發酵所需的條件。

在了解實驗原理及實驗所需條件的基礎上分小組對整個實驗進行設計，其中實驗裝置的設計尤為重要。

2.3實驗過程和結果

通過自主學習，學生能得到果酒制作過程中所需要的是酵母菌得知酵母菌能在無氧條件下進行酒精發酵是果酒制作的原理。此后，學生再進行果酒的制作實驗的設計。

2.3.1以蘋果為原料進行果酒制作

首先取一只無水無油的玻璃瓶、兩個蘋果、適量白砂糖、些許白酒。將蘋果洗凈，去核、蒂，切成片取三分之一切好的蘋果放入瓶中，搗碎放入適量白糖使得瓶中留有10%-30%的空間，再倒入兩勺56°燒酒在瓶口放上一個干凈的塑料袋，密封。

2.3.2以葡萄為原料進行果酒制作

先將葡萄用水洗凈，去皮后放入榨汁機中，用榨汁機將其榨成汁。再將適量的干酵母放在碗中，用溫水攪拌（小于40℃），使干酵母成為糊狀，加少量蔗糖，攪拌均勻。然后將葡萄汁倒入準備好的罐子中，并且將干酵母倒入罐子，攪拌均勻，蓋上瓶蓋靜置并觀察。每2-3天打開瓶口放氣，待沒有氣體后，再重新蓋上瓶蓋。等到沒有氣泡冒出后則發酵完成。

2.4課堂討論與指導

根據上述挑選出的學生實驗報告，引導學生發現不同之處以及相似之處。讓學生自主思考以下問題：

①挑選發酵底物的標準是什么？

②對水果應先洗凈還是先除去枝梗？

③用清水沖洗水果1-2次除去污物，為什么沖洗次數不宜太多？

④水果榨汁與切片有什么區別？

⑤加入少許蔗糖的目的是什么？

⑥制酒過程中一定要接種酵母菌嗎？

⑦裝瓶發酵時，發酵液不能裝滿發酵瓶的原因是什么？

⑧在發酵過程中為什么通常“先通氣后密封”？

通過一系列的提問讓學生在自主思考的同時掌握了核心知識。把握了果酒的制作中的重難點。

2.5實驗裝置的改進

課前學生自主設計的實驗大多使用的裝置是比較簡易的帶蓋的玻璃罐，讓學生根據自主設計的簡易裝置，思考以下相關問題：

①發酵過程中，為什么要每隔一段時間需將瓶蓋擰松一次？

②瓶蓋擰松片刻后再將瓶蓋擰緊的目的是什么？

③分析此簡易發酵裝置不足之處。

④根據其不足之處設計一個更好地發酵裝置。

2.5.1對簡易發酵裝置改進

針對簡易裝置易被雜菌污染這一不足之處，通過查閱資料，得知：巴斯德研究發酵現象時候，將肉汁及瓶殺菌，隨后將肉汁分別裝入曲頸瓶和直頸瓶中，結果曲頸瓶中煮過的肉汁，經過四年沒有腐爛。而直頸瓶的肉汁，很快腐爛。由此，推出曲頸瓶頸較長且彎曲，瓶口較小，靜置狀態下不易產生空氣流動，空氣中微生物不易被氣流帶入瓶中，可以一定程度的避免被雜菌污染。根據這一結論，對簡易裝置進行改良，在簡易裝置的蓋子上挖一個洞，插入一定長度彎曲的吸管或玻璃管。

3? ? 教學總結

科學研究的方式之一是實驗，驗證結論并不是實驗的唯一作用，學生能在自主動手進行實驗的過程中，尋找和發現科學真理，使實驗能帶動學生科學探究能力的提升，落實素質教育目標。筆者采用先讓學生自主實驗再進行授課的方式帶領學生學習《果酒的制作》，有助于提高學生科學探究素養。這打破了傳統的實驗教學，讓學生在做中不斷地探索與思考，并試圖自己去解決實驗過程中的一些疑問。學生獨立完成果酒的制作實驗后，再在課堂上進行交流，探討出不同學生所做實驗的相似之處與不同之處。再在教師層層設問下，對葡萄酒制作的各方面有了全面的理解。學生在經過這樣一堂課的學習，科學探究的能力大大的提高了。

參考文獻

1.伊濤.高中生物教學中學生科學探究能力的培養途徑[J].長春師范大學學報，2018（10）：159-161.

2.中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

3.鄭秀海，基于“科學探究”的高中生物實驗教學的思考[J].中國校外教育，2018.651（31）：134+166