确定核心概念，重视实验探究

刘晓文

摘 要 截取不同教师对“酵母细胞的固定化”的课堂教学片段，思考高中实验教学中，如何确定核心概念、有效组织教学、优化实验条件、分析实验结果，从而达到规范学生实验操作、培养学生探究能力和科学素养等的目的。

关键词 核心概念 实验条件 有效组织

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

作为苏州市高中优质课评比的课题之一，“酵母细胞的固定化”是人教版选修1课题4“酶的研究与应用”中的内容，是一节实验课。当前，实验教学仍然是高中生物教学的“短板”，“做实验不如讲实验，讲实验不如背实验”的现象依然存在。其原因是多方面的，有客观原因，如实验室条件有限、生物课时有限、实验结果的不确定等；也有教师主观原因，如不愿花费大量的时间准备材料药品试剂，不重视学生的实验体验，不重视学生探究能力和科学素养的培养等。然而，近两年的江苏高考对实验的考查不再局限于课本知识的记忆和理解，而是侧重于对实验器具的使用问题、对实验操作的规范性问题、对实验现象的细节问题、对学生探究能力和实验设计能力等的考核。这就要求实验课堂必须从教室走向实验室；学生必须进入实验室亲自动手做做教材中的实验；探究活动不再只局限于课本要求的探究实验，而是要走向常态化。带着对高中生物实验教学的思索，笔者有幸听取了不同教师对“酵母细胞的固定化”这节实验课的不同设计和展示。下面以此课题为例，谈谈笔者对本课题的设计和实验教学的几点思考。

1 确定核心概念

片断：教师自带一瓶水精灵，简单介绍水精灵及制作方法。教师设问：能否采用水精灵的制作方法来固定化酵母呢？以此引入课题。接下来以“细胞的固定化技术”为核心概念，构建概念图，具体内容包括细胞固定化技术的原理、方法、应用、实例、优势、不足以及发展前景，重点是以酵母细胞固定化为例，介绍其制作流程。

当然，本课题的重点内容是制备固定化酵母细胞，那“固定化细胞”是否就是核心概念呢？对课题背景进行分析，背景简单介绍了从酶到固定化酶、再到固定化细胞的发展过程。结合专题4“酶的研究与应用”的内容安排，不难发现教材是在引导学生比较酶制剂（加酶洗衣粉）、固定化酶、固定化细胞的优缺点，从而理解要使用固定化技术的原因。因此，笔者认为这节课的核心概念应该是“固定化”，而不是“固定化细胞”。教学主线应该围绕核心词汇“固定化”展开。什么是固定化技术？为什么采用固定化技术？如何制备固定化酵母细胞？实质上就是回答“是什么（what）”“为什么（why）”以及“怎么样（how）”的问题。该节课的教学主线如图1所示。

教师的教学主线反映到课堂教学，帮助学生建构的概念图（图2）。

教师根据图1的教学思路，采用概念图的形式，在教学过程中逐步在黑板上展示从酶到固定化酶、到固定化细胞的发展过程。概念图可以直观地表达知识结构，呈现知识的联系，帮助学生逐步理解和内化教材内容，引导学生体验科学技术的发展是不断地提出问题和解决问题的动态过程。

2 有效组织教学

片段：教师为了节约时间，没有详细讲解实验步骤和注意事项，而是制作学案，提炼教材中“实验操作”的关键词，安排学生通过完成学案和自学教材熟悉实验流程。接下来，学生直接进行实验操作。由于学生自学能力有限，部分学生进入实验室十分好奇，根本不愿认真自学教材内容，故学生操作时出现各种错误，如活化好的酵母细胞直接加入到配置好的CaCl2溶液中；水浴锅加热海藻酸钠溶液时不用玻璃棒搅拌等。

实验教学中一个不可避免的问题就是时间的安排。以本节课为例，在1课时的时间内，完成多重任务。任务一：依照教学主线，帮助学生建构完整的概念图，完成教学内容。任务二：讲述实验器具、实验步骤等实验理论知识和实验中的注意事项等。任务三：学生要有足够的时间动手操作。任务四：实验结束后的结果展示、原因分析、表达交流、提出进一步探究的课题。因此，实验课教学中常常出现教学主线不完整、实验理论知识少讲或只看不讲、学生实验操作时间过短、来不及分析实验结果等现象。这就需要教师在教学设计时下功夫，一方面要做好预实验和准备工作，记录实验所需要的时间、有可能遇到的问题等，对实验流程和实验中可能出现的现象做到心中有数。实验所需的一些溶液可在课前配置好并贴上标签，如本实验中酵母细胞可提前活化、0.05 mol/L的CaCl2溶液课前配好、0.7 g海藻酸钠课前称取、水浴锅提前加热等。另一方面合理安排时间，有效组织教学。如利用课间3 min，完成学生分组、实验安全教育或学案、教材知识的简单预习；教学内容讲解做到详略得当，如有关酶制剂和固定化酶略讲，固定化细胞详讲；实验理论知识要着重讲，要让学生知道每一步骤应该做什么，怎样规范操作，注意事项有哪些。课堂时间有限，教师与其发现学生在实验操作中的问题不断纠正，不如详细讲解实验步骤，严格要求学生按照正确步骤规范操作。这样既提高学生的动手操作能力，又提高实验的成功率，使学生体验到做实验的成就感和乐趣。教师在实验教学中，要注重时间的分配，一般学生动手操作的时间在15～20 min，实验结束后要有5～10 min的时间进行实验的结果展示、原因分析、表达交流、提出进一步探究的课题。

3 优化实验条件

片段：教师甲把全班学生分为两大组，第一大组称取0.7 g海藻酸钠，放入50 mL小烧杯中，加入10 mL水；第二大组称取0.4 g海藻酸钠，放入50 mL小烧杯中，加入10 mL水。结果发现第二大组制作的凝胶珠效果较好。教师乙把全班学生分为两大组，一大组使用酒精灯加热，一大组使用恒温水浴锅90℃水浴加热，结果表明两者几乎无差。教师丙设置一系列不同浓度的海藻酸钠，小组合作探究本实验中海藻酸钠的适宜浓度。

实验中关键的一步是配置海藻酸钠溶液。针对教材提供的海藻酸钠溶液浓度，有人提出质疑，认为0.7 g海藻酸钠中加入25～30 mL水最适宜。也有人探究发现，不同厂家生产的海藻酸钠试剂加水的量不一样。“尽信书不如无书”。在实验教学中，由于各地的温度、湿度等气候条件不一样，购买的药品试剂生产厂家不一样，各个实验室的具体情况不同，就有可能导致按照教材提供的方法得出的实验结果有差异。因此，教师在教学中不能仅仅局限于教材提供的条件，更要在依据教科书基本实验原理的基础上，从实验材料、方法、试剂等方面进行更多的尝试，让课堂的探究活动更加多元。如可以通过全班合作的形式来探究不同的加热温度、不同的海藻酸钠浓度对实验结果的影响。除此之外，还可以引导学生探究不同CaCl2溶液浓度、不同注射高度等对酵母细胞固定化的影响。

4 分析实验结果

片段：学生动手操作，得到的固定化酵母有圆形、小蝌蚪形、面条形等。有的教师只展示学生的实验结果，而没有进行结果分析；有的教师在引导学生分析原因时，基本上就是从海藻酸钠浓度、注射的速度、注射的高度三个方面考虑；有的教师分析了原因，但没有给出具体的解决措施或者引领学生探寻进一步可探究的课题。

观摩实验课教学，发现部分教师只重视学生的实验结果，不重视实验结果的分析；只注重学生实验成功的兴奋体验，不重视如何引导学生从实验失败中分析原因；实验分析流于形式，局限于教材、教参等所总结的可能的原因，而没有从学生实际操作、学生的思维角度等寻找原因。如学生能够理解注射的速度会影响实验效果，但是最合适的速度是多少？速度快，凝胶珠会变成面条形，速度稍慢，又会拖出尾巴，实际操作中难以把握。找到了原因，但没有参照和标准，学生重复做实验，也难以成功。教师如果在此基础上引导学生思考：是否能制作匀速滴加装置，通过控制速度来制备理想的凝胶珠？教师展示装置图或引导学生进一步思考探究，则更利于促进学生思维的深层发展和发散。

再如实验结束之后，是让学生把自己制备好的凝胶珠丢弃废物桶，还是收集到装有葡萄糖的饮料瓶里，课下观察比较固定化酵母和干酵母酒精发酵的区别？显然，后者更具有探究意义。

目前，生物实验教学依然任重而道远。教师应重视学生的实验体验，以培养学生的探究能力和科学素养为己任，充分准备实验，精心做好教学设计，有效组织教学，从而扎实推进实验教学的开展。

参考文献：

[1] 杨凤华.对酵母细胞固定化实验的几点思考[J].生物学教学，2012，37（7）：46-47.

[2] 季忠云.酵母细胞的固定化实验方法的优化[J].生物学教学.2015，40（3）：56-57.

[3] 王美华.提升生物实验课堂教学效果的”五重”策略[J].中学生物教学，2015，2015（3）：18-20.