科学探究促进概念生成

吴艳明

【摘要】 “草履虫的培养方法”课外探究实验过程中，引导学生经历发现性学习和有意义接受学习，促进相关生物学概念的生成。然后再启发引导学生分析、组织相关下位、上位和并列概念的联系，并应用概念解决生活实际问题，进一步深化概念的理解。

【关键词】 科学探究 概念 草履虫 培养

【中图分类号】 G633.91 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2014）01-108-01

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（简称《生物新课标》），在继续倡导“主动、探究、合作”的学习方式的同时，更强调了学生对重要概念的理解与应用，并将之作为主要课程目标。本文通过探讨“草履虫的培养方法”课外探究实验教学设计案例，浅析科学探究促进概念的生成。教学设计如下：

1. 教学目标

1.1 知识与技能：通过完成实验设计，学会生物科学探究的一般方法；通过课外实验的体验，掌握草履虫的培养方法，理解“草履虫是单细胞生物”的概念；生成“生态系统”、“食物链”、“生态平衡”等上位、下位和并列概念。

1.2 过程与方法：运用已学过的草履虫背景知识，小组协作完成“用不同的实验材料培养草履虫的比较”；通过完成实验探究过程，分析、组织上位、下位和并列概念；初步学会运用所学概念解决生活实际问题。

1.3 情感态度与价值观：通过小组之间的分工合作，培养协作精神；通过科学探究的实践，培养学科兴趣和科学创新精神。

2. 教学重、难点

理解“草履虫是单细胞生物”的概念；生成“生态系统”、“食物链”、“生态平衡”等上位、下位和并列概念。

4.1 实验设计

4.1.1 提出问题：你们小组的问题是： ；

4.1.2 作出假设：你们小组的假设是： ；

4.1.3 制定计划并实施；提示：①每一种培养方法要设置重复，建议不要少于3次。②注意设置对照。③实验的具体步骤是怎样的？④怎样记录实验数据？⑤怎样选择比较适宜的培养材料？⑥怎样才能使草履虫生长快、繁殖快，便于实验观察？

4.1.4 得出结论并进行交流：指导学生认真观察草履虫培养情况，得出结论，并写出实验报告进行组内、组间交流。

4.2 组织实验

4.2.1 草履虫种源的采集：在学校生态园的池塘内水域，用500ML烧杯取一些水，用显微镜观察，若发现有少量个体小的草履虫，取之可作为草履虫培养的种源。

4.2.2 指导学生培养和观察草履虫：学生自选实验材料培养草履虫，定时镜检观察草履虫生长及培养液变化情况，把烧杯放在实验室窗台，有阳光照射处，培养一个月。将兴趣小组分为四个小组，每组负责一种培养液：对照组（培养液：池塘水300ML+10ML清水）；牛奶培养组（培养液：池塘水300ML+10ML鲜牛奶）；米饭培养组（培养液：池塘水300ML+10g大米饭）；紫菜培养组（培养液：池塘水300ML+10g紫菜）。

4.2.3 指导学生认真思考、分析实验现象：如指导学生观察比较哪种培养方法下草履虫生长繁殖快？草履虫的数量变化和培养液的浑浊情况说明了什么问题？培养过程中，培养液液面为什么出现白膜？在认真观察的基础上，引导学生尝试通过查资料、上网、小组合作等多种方式解决问题。

4.2.4 进一步实验：可根据草履虫生长情况适当调整培养液的浓度，选取较适合的草履虫培养方法。认真记录实验数据，为后期分析交流使用。

4.2.5 实验结束后，引导学生进一步思考：还想到更好的草履虫培养方法吗？本次实验你理解了哪些生物概念？解决哪些生活实际问题？指导学生改进实验方案。

4.2.6 指导学生写出实验报告，进行组间交流、师生交流。以下为四个小组的实验记录表：

4.3 深化拓展

引导学生了解其他小组实验结果，并反思本组的实验；尝试解决实验探究过程遇到的问题，并应用到实际生活。以下为某小组的深化拓展内容。

三种培养材料的比较：紫菜培养组草履虫繁殖最快，其次是牛奶培养组，最后是大米培养组。从草履虫数量变化情况来看，牛奶培养组的牛奶不能投放过多，否则，影响草履虫的正常繁殖与培养。

原因分析：培养液液面的白膜是大量草履虫集中分布在液面导致的。原因是因为培养液细菌大量繁殖，消耗水中氧气，所以草履虫分布于液面吸收氧气。紫菜培养组中的草履虫大量摄食紫菜，所以培养一段时间后紫菜减少，培养液由浑浊变澄清。但牛奶培养组的牛奶投放过多，导致细菌繁殖过快，大量草履虫缺氧而死。所以要稀释3倍后进一步培养。烧杯壁上长的“青苔”是由于藻类植物进行光合作用，大量繁殖。

由本次探究实验可知，紫菜作为培养材料，可短期内大量繁殖草履虫，满足教学实验需求。

5. 教学反思

5.1 科学探究促进概念生成

通过课外实验“草履虫的培养方法”的完成，学生不仅加深对“草履虫是单细胞生物”的理解，在经历了发现学习和有意义接受学习的结合，可以生成相关的生物概念：“食物链”：藻类 草履虫 涡虫；藻类是生态系统中的“生产者”，草履虫和涡虫是“消费者”；细菌是“分解者”；培养液中的生物和周围环境构成了一个“生态系统”；藻类和草履虫的生物关系是“捕食”；绿草履虫和绿藻共同生活的生物关系是“共生”。“生态系统”的上位概念是“生物”与“环境”，下位概念是“生产者”、“消费者”、“分解者”、“食物链”等；“捕食”和“共生”互为并列概念；藻类在光下进行“光合作用”；细菌能进行“分解作用”，所有生物都进行“呼吸作用”；“非生物因素”有阳光、空气、水等；“生物因素”有绿藻、草履虫等。

实验过程中提问学生：如果培养草履虫的烧杯中没有光、温度、空气等非生物因素，没有藻类、涡虫、细菌等生物因素，分别会对烧杯中的其它各因素带来什么影响和后果？为什么？通过引导学生分析、组织已学过的生物概念，进而再引导学生对草原、森林等生态系统做类似的分析，从而使他们归纳出“分解者”、“生产者”、“消费者”等下位概念，最后抽象概括出上述“生态系统”的初步概念。

5.2 本次探究活动的可取之处：课外探究活动是课堂的延伸，丰富学生的课外生活，拓展他们的知识面，全面发展学生的思考、动手、动脑和创新能力。

5.3 本次探究活动的不足之处：草履虫的培养材料是一个重要因素，但不是决定因素，培养液的浓度是关键因素。本次实验培养草履虫时，没有选择合适的浓度范围。本次探究活动应该对每个实验组进行不同浓度梯度的培养液的配备。