实验探究的教学课例

林静 张锋

倡导探究性学习是高中新课程的一个基本理念，也是时下新课程实施最热议的话题。探究性学习就是指学生以类似科学家科学研究的方法所进行的学习。但长期以来的应试教育令人们对这样的探究学习持怀疑态度，采用新的学习或教学方式可能弱化知识教学，教师能够讲解得很清楚的知识为什么一定要让学生通过某种活动或体验去获得呢？笔者通过“探究酵母菌的细胞呼吸”一课浅析探究性实验课教学的组织。

1 教材分析

“探究酵母菌的细胞呼吸”是《ATP的主要来源—细胞呼吸》第一课时的内容，该节教材编排很合理，符合学生的认知，构建知识的规律和程序，先探究酵母菌的细胞呼吸的方式，为之后教授有氧呼吸、无氧呼吸，细胞呼吸的原理的利用奠定了很好的基础。最初的设计是用课堂演示实验的方法来辅助教学，但考虑该实验存在装置比较复杂，反应耗时长等难点，不利在课堂演示。通过反复多次预实验，改进装置及反应物的量，缩短了反应时间且优化了反应条件，适合在课堂学生探究，可以让学生亲历科学探究的全过程。通过分组实验，不仅能让学生形成生物学思维方式，亲历实践探究的历程，而且体验提出问题，解决问题的快乐，也能进一步激发他们的创新和实践能力。

2 学情分析

探究性学习是一个动态的学习过程，在这过程中学生的个人经验会与教学内容相互作用，因而需要针对学生的特点、兴趣和已有的经验进行分析。学生在初中阶段做过酿酒或制作酸奶的实验，有点感性认识，学习过关于绿色植物和人体的呼吸作用以及对细菌、真菌与食品制作的关系等基础知识，知道酵母菌可以用来酿酒和发面等生活经验，知道CO2的检测方法。通过必修一相关章节的学习后，虽然学生已知道科学探究的一般步骤可分为提出问题、做出假设、制定计划、实施实验、得出结论及表达和交流，但这个探究实验的难度比较大，学生对其中的原理和产物的检测方法不甚了解。

3 教学环节的时间安排

确定方案后，但是如何在短短的45min经历一个完整的探究过程又成了一个新的难题。不仅教学内容、学情分析，教学环节的时间安排也显得尤为重要。教学环节的时间安排如下：（一）课前的预习引导；（二）课堂时间安排：导入1～2min；各小组汇报提出的问题和作出的假设并确定并设计实验方案10min；实验的预期和连接装置5～8min；实验操作：15～18min得出结论，交流与汇报5min；课堂小结：2min。为了配合探究实验课的开展，上课地点选择在了生物多功能实验室，学习小组圆桌就坐便于合作和交流，创造一个良好的探究的氛围。

4 组织探究性学习的教学方法及步骤

引导式小组合作，任务驱动法实施教学是组织探究性学习的良策。

4.1 课前预习引导

学生不预习就无法参加小组讨论。如何有效预习？（1）要以课本内容为本；（2）以探究的问题为导；（3）考虑学生的能力和时间。课前让学生收集关于相关有助于探究的背景资料，如你对酿酒感兴趣吗？你对酵母菌有哪些了解等等。并分发预习报告，让同学们对酵母菌的细胞呼吸提出问题，作出假设及实验设计（见表1）。

4.2 问题牵引，分组探究

从同学们的实验报告看来，大家对酿酒十分感兴趣。提出的问题集中在酵母菌在什么条件下产生酒精，也有些同学提出产物中是否有二氧化碳，并针对这些问题能作出合理的假设。设计实验时，同学都借鉴了书上的设计方案，却未充分理解实验目的，忽略设计实验是为了验证假设而服务的，出现了设计和假设不配套的问题。经过小组讨论确定了提出的问题和作出的假设，修订实验方案。

4.3 任务驱动，点评引导

在实际的教学过程中，首先点出这节课的任务：开始探究之旅。然后以杜康留心生活小事启发酿酒灵感，创设情境调动学生的兴趣并引出酵母菌的细胞呼吸。接着介绍探究的对象酵母菌以及细胞呼吸的概念，学生了解选择酵母菌作为探究的对象的原因，思考细胞呼吸所需的条件、产物等。经过课前学习小组的预习和讨论，组织各组提出要探究的问题。同学们很想知道自己小组的成果如何，希望得到老师的肯定。当学生展示的设计有一些不足，此时组内的补充和组间的互助使该环节变成了学生能互动的环节。学生们提出了很多很不错的问题，比如发现汇报组的实验设计中的检测CO2组的锥形瓶没有设计出气口；对酵母菌的培养的条件提出疑问；对有氧无氧条件控制的严密性提出质疑等等。经过课上设计方案的展示及其他组提出的交流质疑，最终确定较为科学的实验设计方案。

4.4 结果展示，搭好交流平台

实施实验过程是为了更好的得到探究问题的答案，在这一任务驱动下，组员间开始分工合作，5人为一小组，两个同学连接有氧组实验装置，两个同学连接无氧装置，还有一名小组的实验现象记录员。学生实验都十分认真，但是实验中有些不足，比如操作时有些小组还是忽略了实验设计时的一些步骤，如无氧组要封口放置一段时间后再连接石灰水；酵母菌培养液忘了水浴加热；装置弯管短进长出。还有一些细节，比如装置的气密性，搅拌和滴加试剂的操作规范等。在实验结果展示汇报中，由于反应的时间还比较短，无氧组的实验效果不是很明显，学生汇报了实验的结果并得出了初步的结论。当在汇报酒精的检测实验结果时，有一组学生汇报有氧组和无氧组酵母菌培养液滴加重铬酸钾后都出现了灰绿色，证明都有酒精的产生。

4.5 练习深引，总结再引

通过同学们总结的实验结果和得出的结论，尝试写出了酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的总方程式，但是对照书本后，同学们发现有氧呼吸产物除了CO2外，还有水和能量，于是又提出实验并没有证明有水和能量的生成，这时就正好引导学生提出新的问题，设计证明水和能量生成的装置。

探究并不是问题的终结，而是新的探究的开始。最后的表达和交流环节，同学们都总结出了在探究课上的心得收获。如检测到有氧无氧都有酒精产生的小组发现了在实验操作中存在的有氧控制的问题导致实验出现的错误结果；有的小组总结了实验设计的严密性和实验操作的规范对实验的结论有着重要的影响；有的小组体会到了探究的快乐，并提出了新的问题，认为有氧装置在酵母菌培养液前应该接一个澄清石灰水装置，使实验更加严密，也提出了想进一步探究酵母菌的用量和葡萄糖的浓度对实验结果的影响。

5 教学反思

通过一节探究实验课，学生们不仅亲历了科学探究，从提出问题，做出假设，设计实验，实施实验，得出结论和表达与交流的过程，主动构建知识和概念，体会到了科学探究需要严谨的思维和大胆的假设，并且在探究过程中得到多种能力的发展。教师应继续鼓励学生在今后的探究学习中可以大胆质疑，勇于实践。

探究性实验课是高中新课程中学生实验课的主要类型，也是探究性学习的重要方式。一节好的探究实验课应将科学探究的程序为主线贯穿其中，整个探究过程可由学生的合作学习小组独立完成，以学生为主体。教师则作为学生探究的辅助者及组织者，遵循高中学生的思维特点，在了解学生已有的认知是什么的基础上，启发他们的思维；在探究的氛围中培养学生动手操作能力以及分析总结结论的能力；并充分发挥他们的合作探究以及交流表达的能力，体验发现问题解决问题的快乐。科学探究结果不是问题的终结，而是发现新的问题，开始新的探究旅程。

参考文献：

[1]霍湘.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”教学设计[J].生物学教学，2007，32（9）：31.