基于生活情境的初中生物學探究實踐

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》明確指出，探究實踐源于對自然界的好奇心、求知欲以及現實需求，體現的是在真實情境中解決問題或完成實踐項目的能力與品格。它不僅是簡單的實踐操作，更是融合知識運用、問題解決以及素養培育等多方面的綜合性活動，是生物學課程著重培養的核心素養之一。

初中生正處于對周圍世界充滿好奇且求知欲旺盛的階段，對于生活中的生物現象有濃厚興趣。教師引導學生參與生物學科的探究實踐活動，能夠讓學生親身體驗知識的產生過程，拓寬視野，增強動手操作能力，培養創新思維與綜合素養，契合創新型人才培養的要求。基于此，本文以“細菌\"這一教學內容為例，深入探討如何在初中生物學課堂中開展探究實踐教學，發揮其育人價值。

一、源于生活，聚焦“肉湯變質”之惑

在日常生活中，食物變質是常見現象，肉湯尤甚。教師將一瓶變質的肉湯帶進課堂，這一生活實例瞬間就能抓住學生的注意力，激發好奇心。學生憑借已有的生活經驗和初步的知識儲備，能很快意識到是細菌導致了肉湯變質，但新的疑問隨之而來：這些細菌究竟從何而來？

這一問題成為探究實踐的切入點，教師適時引入細菌的發現史資料，引導學生從歷史上經典的實驗中探尋答案。從1745年約翰·尼達姆的實驗，到1775年斯帕蘭札尼的實驗，再到1864年巴斯德的鵝頸瓶實驗，學生沿著前人的足跡去分析、思考。在回顧這些科學實驗的過程中，學生分析得出讓肉湯變質的細菌是來自空氣中原本就存在的細菌。隨后，生物興趣小組開啟探究實踐的展示與交流環節。

二、依托科學史，開啟探究實踐之旅

（一）第一輪初步探究實踐設計

生物興趣小組的學生課余在教師的指導下查閱相關的細菌發現史資料，從中汲取靈感，為解決“肉湯里的細菌從哪里來”這一探究問題設計出科學、合理的實驗方案。教師指導學生秉著科學探究實驗的基本原則，同時參考培養細菌和真菌的一般方法，第一輪初步探究實踐設計如下：

1.配置培養基

經討論，興趣小組學生的決定選用肉湯作為培養基，因其富含細菌生長所需的各類營養物質，能夠為可能進入的細菌提供適宜的生存環境。為了盛裝肉湯，學生準備用500毫升錐形瓶作為容器，并配備橡皮瓶塞。

2.高溫滅菌

高溫滅菌環節是確保實驗科學性的關鍵步驟。用鐵架臺將錐形瓶固定，用酒精燈加熱30分鐘，對瓶內的肉湯進行高溫滅菌處理，這一操作的目的在于殺死肉湯中原有的細菌，使其處于無菌的初始狀態。這嚴格遵循了控制單一變量的原則，后續若出現細菌致使肉湯變質的情況，便可更精準地歸因于外部因素的影響，為探究細菌的由來創造了良好的實驗前提。

3.接種

這一步驟要依靠裝置來實現對照，學生討論設置不同處理方式的對照組，來觀察細菌是否能夠進入肉湯并使其變質。如錐形瓶的瓶口處理、與外界環境接觸方式等方面，通過后續對照兩組肉湯的變化情況，分析進入肉湯的細菌的由來。

4.室溫培養

將錐形瓶固定在鐵架臺上，并放置于室溫環境下進行培養。為科學、準確記錄實驗過程及結果，學生設計了觀察記錄表，定時觀察肉湯的顏色變化情況，作為判斷肉湯是否變質的依據。在室溫條件下，更貼近日常生活中肉湯放置的實際環境，有助于觀察細菌在日常環境中對肉湯的影響，使實驗結果更具參考價值。

然而，教師對學生所設計的實驗裝置的可行性提出問題，學生提出的采用帶有瓶塞的以及沒有瓶塞的錐形瓶作為對照裝置，難以完全排除空氣的影響。這種不確定性可能導致實驗結果無法歸因，進而影響對細菌由來的判斷。

（二）第二輪實驗裝置改進與實施

基于第一輪設計存在的問題，學生積極主動地開展第二輪的實驗裝置討論，為了更科學地探究空氣與細菌進入肉湯之間的關系，學生在教師的建議下，通過網絡途徑，尋找到更合適的實驗裝置一一瓶塞帶玻璃管的燒瓶，其中一個帶直管，另一個帶L型彎管（見圖1），能夠一定程度上阻止空氣中的細菌直接進入肉湯，同時又能保證空氣與肉湯之間有接觸，模擬自然狀態下空氣與肉湯相互作用的同時，盡可能排除其他干擾因素，更準確地進行探究。

圖1

經過改進后，興趣小組的學生進入實施階段。學生選用規格為250毫升的燒瓶，然后量取250毫升的肉湯裝入燒瓶內，再將燒瓶架在鐵架臺上，加塞后按照第一輪實驗中確定的同樣加熱時長和方式進行高溫滅菌處理，之后靜置觀察。

在觀察過程中，學生發現肉湯的氣味變化同樣可以作為衡量變質與否的觀測指標。新鮮的牛肉湯通常具有特定的香味，而當細菌滋生導致變質后，往往會伴隨出現酸臭味等異常氣味。學生對記錄表格進行了進一步修改、完善，將肉湯氣味的描述納入其中，使實驗觀察記錄更加細致。但L型彎管由于孔徑相對較大，在實驗實施過程中阻擋細菌進入肉湯的效果不是很好，肉湯變質較快，模擬實驗不算很成功。

（三）第三輪實驗優化與實施

為了更接近巴斯德的鵝頸瓶實驗的效果，興趣小組的學生在教師的指導下繼續對實驗裝置進行優化與改進。教師帶領小組學生走訪本地的玻璃器Ⅲ定制商店，希望能夠找到更為貼合實驗需求的特制玻璃器皿。經過了解得知，人工燒制玻璃器血費用較高，而且只能一次性使用，這給探究實踐活動帶來了成本和操作方面的限制。面對這一困境，教師鼓勵學生發揮自己的創新思維，自己設計彎管，在網上定制特制燒瓶：一種是側面帶有波浪形彎曲管，另一種是側面沒有波浪形彎曲管但有同樣大小圓孔的燒瓶（見圖2），這樣的設計更貼近巴斯德鵝頸瓶對空氣和細菌進入肉湯的控制原理，可以更準確地探究細菌由來與肉湯變質之間的關系。根據二輪實驗操作的經驗，學生還考慮到肉湯中可能存在的雜質對實驗結果的影響，增加了對肉湯進行過濾的環節，使得肉湯質地更純粹，減少無關因素對肉湯變質情況的干擾。同時，為了進一步提高燒瓶的密封性能，興趣小組的學生還增加了瓶塞涂抹凡士林的操作，這樣能夠有效填補瓶塞與瓶口之間可能存在的縫隙，進一步阻止外界細菌的進入，確保實驗環境的穩定性和可控性。

圖2

經過這一系列的優化措施后，學生再次進行實驗。學生將處理好的肉湯裝入定制的燒瓶中，架在鐵架臺上按照既定的加熱時長進行處理，隨后靜置觀察記錄。在這次觀察過程中，除了關注肉湯顏色變化外，學生還補充了對肉湯氣味的描述，通過綜合考量顏色與氣味兩方面的變化情況，更為全面、準確地判斷肉湯的變質情況，

通過師生共同努力，不斷改進，學生發現肉湯能夠放置的時間較之前有所延長，模擬出的實驗結果有力地支持了“空氣本身并不會讓肉湯變質，只有接觸到空氣中的細菌才會致使肉湯變質\"這一結論。這一結論的得出，不僅為關于“肉湯里的細菌從哪里來”的探究問題提供了有力的回答，更讓學生深刻地體會到科學實驗是一個需要不斷嘗試、持續改進的動態過程，只有經歷反復的實踐與優化，才能逐步撥開迷霧，接近真理，這正契合了科學探究的發展規律，彰顯了科學探究的嚴謹性與持續性。

實驗結束后，興趣小組的學生將整個實驗從設計構思、操作步驟的視頻和照片，到最終的實驗結果以及得出的實驗結論，整理制作成課件，并把自己設計出的燒瓶裝置帶到課堂上進行展示。在課堂上，師生、生生之間展開了積極且深入的交流互動。面對其他學生對于細菌、真菌培養的相關知識提出的各類疑問，或是針對判斷肉湯變質這一關鍵問題的追問，經過三輪實踐改進、對實驗過程及原理有著深入理解的興趣小組學生都能夠應答自如，展現出了扎實的知識儲備和對實驗的透徹把握。

值得一提的是，這種關于探究實踐的師生、生生互動的交流方式相較于傳統單純理論層面上的師生互動，有獨特的優勢和價值一更具生成性。學生在交流過程中，因為彼此相似的學習背景和思維角度，對同伴的發現更容易產生認同感，能夠更加自然地引發思維上的碰撞和知識的拓展。這種互動模式有助于知識在課堂上以更高效的方式進行滲透和傳播，讓學生都能在交流分享中共同成長，進一步深化對科學探究過程及生物學知識的理解，充分體現了合作學習與探究學習在初中生物學教學中的積極作用。

三、立足探究，理論與實踐并駕

在興趣小組學生分享交流過后，學生對于細菌的來源已經有了較為清晰的認識，但要讓大家認定細菌的存在，還需要眼見為實的證據加以證實。

在順利完成前面的探究實踐后，教師指導興趣小組的學生更進一步，深入挖掘更多關于細菌的有力證據。教師帶領學生前往微生物研究所進行實驗操作。在研究所，學生利用無菌操作臺進行實驗操作，先把兩瓶肉湯中的樣本按照科學的方法進行稀釋，這一過程需要準確地控制稀釋倍數，依據樣本濃度、預期觀察效果等，運用移液器等工具實現，以保證顯微鏡觀察時視野中細菌的數量適宜且便于分辨。接著進行取樣，使用經滅菌的接種工具，蘸取稀釋后的樣本，均勻涂抹在載玻片上，再通過火焰固定等操作制成臨時玻片標本。隨后將標本放置在高倍光學顯微鏡下仔細觀察每一個細菌個體的形態（如球狀、桿狀、螺旋狀等）大小以及它們在樣本中的分布情況，同時記錄下細菌的數量，并通過細致的計數和比對，分析兩瓶肉湯中的細菌及其數量差異。為了能夠在課堂上讓更多學生直觀地感受到這一探究成果，興趣小組的學生還利用顯微鏡配備的先進成像系統拍攝具有代表性的細菌照片。這些照片作為課堂分享的資料，展示肉湯中細菌存在的真實情況，幫助其他學生更好地理解細菌的相關知識，進一步激發大家對微觀生物世界的探索興趣，讓探究實踐活動的成果在班級內得到更廣泛的分享和傳播。通過這樣一系列嚴謹的實驗操作，學生在探索細菌奧秘的道路上又邁出了堅實的一步，同時在實踐中提升了自己的科學探究能力與素養。

不僅如此，在教師的指導下，學生還運用了革蘭氏染色法對培養液中的細菌進行鑒定。革蘭氏染色法是基于細菌細胞壁結構差異進行分類的方法，其涉及初染、媒染、脫色、復染等多個步驟。通過這一操作，學生能夠鑒別出不同類型的細菌，進一步提升了對細菌多樣性的認識，還能培養嚴謹的實驗操作技能和科學分析能力。

在完成上述實踐操作與分享后，教師引導學生回歸到課本中關于細菌的細胞結構等相關理論知識上。由于學生已經通過顯微鏡親眼觀察到了肉湯中的細菌，那些原本在課本上抽象的文字描述此刻變得生動形象、觸手可及，極大地激發了學生對細菌細胞結構的學習興趣。為了幫助學生更好地梳理和建構系統的細胞結構知識體系，教師引導學生結合細菌細胞和動植物細胞的橫向對比表格，對不同生物細胞在形態、大小、細胞壁結構、細胞器種類以及細胞核有無等多個維度上進行詳細的對比分析。學生能夠清晰地梳理出不同生物細胞結構之間的異同點，這一過程正契合了認知同化理論中強調的通過新舊知識的相互作用來促進知識理解與整合的原理，使得學生對細胞結構這一知識點的掌握更加扎實、深人，實現了從實踐操作到理論升華的有效銜接。

此外，教師建議興趣小組的學生嘗試借助家長單位的設備對細菌在電子顯微鏡下的結構進行觀察。這一嘗試本身極具實踐鍛煉的價值。學生在過程中鍛煉了操作能力，培養了面對新設備、新挑戰時勇于探索的精神，同時深刻體會到科學探究并非一帆風順，挫折也是成長的重要組成部分。

四、基于實踐，深入延伸探討

在前面一系列探究實踐的基礎上，學生對細菌的來源及存在有了一定的掌握。此時，教師引導學生進一步深入討論并思考為什么肉湯的腐敗情況會越來越嚴重。這一問題將學生的思維聚焦到細菌的生殖上，借助生動的視頻以及生殖過程模式圖，向學生介紹細菌的分裂生殖，讓學生直觀地了解隨著時間推移，肉湯里的細菌數量會不斷增加，從而導致肉湯的腐敗程度愈發嚴重。為了讓學生更深刻地感受細菌繁殖速度之快，結合課后的技能訓練，如細菌繁殖的計算題，讓抽象的數據與實際現象相結合，強化學生對細菌繁殖能力的認知。同時，滲透衛生教育，強調手上的細菌繁殖迅速，提醒學生要及時洗手沖掉細菌，減少手上攜帶的細菌數，保障飲食衛生，培養學生將生物學知識應用于實際生活的意識和社會責任感。

五、回歸生活，解決實際問題

課堂一開始以變質的肉湯創設情境，而在實際生活中，人們更希望能防止肉湯變質，延長其保存期。如何讓肉湯不變質？基于學生已學的細菌和真菌的生存條件知識，教師組織學生進行討論，引導學生思考如何抑制細菌和真菌的大量繁殖。經過討論，學生得出肉湯要保存主要依靠低溫和密封兩個辦法，最理想的還是及時食用，避免細菌的大量繁殖。接著以生活中巴氏鮮奶的保存為例展開進一步討論，既深入探討高溫能夠殺死細菌的原理，又引出細菌的休眠體一—芽孢這一重要概念。通過展示芽孢的結構圖片，引導學生分析其結構特點（如細胞壁增厚）與對外界環境不敏感之間的關系，讓學生理解為什么經過巴氏消毒法滅菌的鮮牛奶還需要低溫保存，從而使學生對食品保存的方法有更深入、全面的認識，也為后續學習人類對細菌和真菌的利用提前做好鋪墊，體現了教學內容的系統性和連貫性。

六、升華認知，辯證看待細菌

本節課圍繞肉湯里的細菌展開了多維度的探究學習，那么細菌都是有害的嗎？在此基礎上，教師引導學生對細菌形成辯證的認知，細菌并非全是有害的，既有對人類有益的一面，如在食品制作、凈化污水、提供清潔能源等方面發揮著重要作用；又有對人類有害的一面，如通過寄生關系，會讓人類患上各種各樣的疾病。進而升華到細菌作為自然界中的分解者，在生態系統物質循環和能量流動中所起到的至關重要的作用，讓學生對細菌有全面且深刻的認識，培養學生的辯證思維能力以及正確看待生物與人類關系的科學素養。

最后，教師布置學生手繪關于細菌的思維導圖，歸納總結整節課的知識點，通過這種方式全方位梳理關于細菌的知識，同時能全面展示每位學生在生物學課堂上的收獲，促進學生對知識的內化與整合，符合學習結果評價多元化的教學理念。

七、結語

整個教學過程圍繞證明肉湯中有細菌展開了一系列探究實踐活動，猶如一把鑰匙，成功開啟了學生深入了解微生物世界的大門。盡管過程中遇到了諸如實驗裝置不理想、電鏡觀察結果不理想等小波折，但這些絲毫沒有影響學生在實踐中收獲知識、鍛煉能力。恰恰相反，這些經歷成為學生成長路上寶貴的財富，讓學生更加明白科學探究之路既有成功的喜悅，亦有面對挫折時需要秉持的堅韌與執著。

在今后的初中生物學教學中，教師應當持續挖掘教材中的實踐點，為學生創造更多的實踐機會。鼓勵學生在實踐體驗中去發現、去思考、去質疑、去求證，讓生物學乃至更多學科知識在實踐的土壤中生根發芽，綻放出更加絢爛的智慧之花，使學生在科學求知路上不斷拓展思維、提升創新能力，成為具備創新精神與實踐能力的人才。

（作者單位：福州屏東中學）

編輯：張國仁