“探究草履虫对外界刺激的反应”教学设计

张璇

文件编号： 1003 - 7586（2016）06 - 0054 - 03

1 教学目标及重难点的确立

“草履虫对外界刺激的反应”是苏教版初中生物学七年级上册第二单元“生物体的结构层次”第四章“生物体的组成”第一节“单细胞生物”中一个重要概念，也是一个重要的探究活动。作为七年级上册生物课本中学生学习科学探究的一般方法后正式遇到的第二个探究实验，该实验的实践不仅可以激发学生的探究兴趣，还可以巩固与提升学生的探究能力。“探究草履虫对外界刺激的反应”以学生认识单细胞生物可以独立完成生命活动为基础，是学生解释生物体生命活动现象和举例说出生物体生命活动特征的实例，为学生建构“细胞是生命活动的基本单位”这一重要概念提供了依据。在分析《义务教育生物学课程标准（2011版）》和《生物学》教材后，笔者将本探究实验的教学目标以及重、难点确立如下。

1.1 教学目标

知识目标：举例说出单细胞生物对外界刺激能产生的反应。

能力目标：运用科学探究的一般方法，探究草履虫对外界刺激的反应；使用显微镜观察草履虫对外界刺激的反应。

情感、态度与价值观目标：参与观察、探究、讨论，体验探究的乐趣，形成严谨的科学态度。

1.2 教学重点

① 举例说出单细胞生物对外界刺激能产生的反应；② 运用科学探究的一般方法，探究草履虫对外界刺激的反应。

1.3 教学难点

运用科学探究的一般方法，探究草履虫对外界刺激的反应。

2 学情分析及设计理念

由于单细胞生物个体微小，用肉眼不易观察。在探究草履虫对外界刺激的反应活动中，需要学生制定探究计划，由于学生已有了科学探究的基础，但是仍然处于初步掌握阶段，因此，教师在进行教学过程中要善于一步步设疑，引导学生制定出草履虫对外界刺激可能产生反应的实验方案，帮助学生实施方案并分析实验结果，得出实验结论。实验中教师让学生直观感受草履虫对外界刺激的反应，帮助学生理解单细胞生物对环境变化的反应。探究时要借助显微镜观察，由于学生使用显微镜不够熟练，所以需要教师适时指导，并提倡加强学生之间的合作。

本实验是依据《义务教育生物学课程标准（2011版）》中“倡导学生主动地获取生物学科学知识，体验科学过程，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观”的理念而设计，由于理解科学探究和科学探究能力的形成需要学生亲历探究性学习过程，因此采用问题解决法和探究实验法，通过教师的引导，让学生进行合作学习、自主探究、完成实验，学生通过质疑、尝试、摸索、探究、实践、分析等一系列的思维与活动过程，体验科学探究的过程。

3 教学过程与策略

3.1 准备教学，亲自实践

本实验是一个探究性实验。在备课过程中，教师应进行预实验，实践在前，杜绝纸上谈兵，亲自尝试与体验探究草履虫对外界刺激的反应的实验。在预实验过程中，首先要采集和培养好草履虫，牛肉汁或稻草培养液可作为培养草履虫的材料。温度较低时，可将装有草履虫培养液的容器放入恒温箱培养。在尝试探究草履虫对外界刺激的反应过程中，选择了食盐、糖、牛肉汁三种刺激物。经过实验，笔者发现草履虫对糖、牛肉汁的趋向性不是很明显，而食盐一旦放入载玻片上培养液的一侧，两滴培养液中的草履虫会因浓度过高而死亡。经过多次尝试后，笔者发现选择生理盐水代替食盐作为刺激物，既能刺激草履虫，又不会伤害到草履虫，而且对生理盐水的刺激，草履虫会避开，实验效果较明显。

3.2 创设情境，激发兴趣

为了能激发学生的探究兴趣，教师需创设一个能引发学生主动思考、质疑、探索的教学情境。以学生曾经做过的探究实验的对象——“鼠妇”受到光或者触碰的刺激蜷缩成球的图片引出生物能对刺激作出一定的反应的生命现象，设置由一个细胞构成的单细胞生物能否对刺激作出反应的疑问，激发学生的求知欲。

3.3 回忆方法，作出假设

想要知道单细胞生物能否对外界刺激作出反应，需要借助科学探究的一般方法，教师引导学生回顾科学探究一般方法的步骤：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流。在提出“单细胞生物能对外界刺激作出反应吗”的探究问题后，进一步引导学生作出合理的假设。假设并不是无端的猜测，而是对问题合理的解释，所以在引导学生作出假设的过程中，要充分了解学生的想法。教师通过提问“草履虫可能对哪些外界刺激作出反应呢？”或者“你想给草履虫提供什么外界刺激呢”，让学生主动、大胆地说出自己的猜想。学生在学习过“生态因素”概念的基础上，可以提出很多的猜想，比如有的学生可能会提出“光”，有的学生可能会提出“温度”，有的甚至会提出“酒精、醋”……教师要及时肯定并鼓励学生大胆地将自己的猜想应用于课外探究。

教师出示课堂上给学生准备的刺激物——生理盐水，解释使用生理盐水作为刺激物的原因，引导学生就生理盐水作为刺激物作出假设。由于有了具体的刺激物，学生作出假设的难度也降低了，可以作出“草履虫会趋向生理盐水”或者“草履虫会避开生理盐水”的假设，为下一步制定实验计划提供了具体的材料，也让实验设计更有针对性。

3.4 依据原则，制定计划

科学探究过程中，设计实验应依据三个原则：对照实验原则、单一变量原则和科学性原则。这三个原则是学生设计实验的前提。教师友情提醒学生明确该对照实验的实验变量——生理盐水，变量不同，其他条件都要相同。教师将探究实验推荐器材呈现给学生：草履虫培养液、载玻片、盖玻片、滴管、显微镜等，这些是课本中原本提供的实验器材，教师根据实验需要，增加两个器材：生理盐水、牙签。然后学生以4人一小组的合作探究形式，借助于课本中草履虫对外界刺激反应的实验设计参考图（图1），制定出小组的实验计划，并将实验方案写在学案上。

在小组讨论过程中，由于课本中并没有详细地用文字的方式提出实验设计建议，只有一幅实验参考图，所以学生对于材料的选择和使用、对照实验的设置以及图示理解的能力欠缺，可能会有“丈二和尚摸不着头脑”的瓶颈期，比如为什么要滴两滴草履虫培养液？生理盐水到底滴一侧还是两侧都要滴？牙签用来干什么的？中间的通道有什么作用？小组进行思考交流的过程中，教师可以巡视了解各个小组的合作情况和商讨结果，有针对性地并适时地提出指导建议。小组讨论结束后，教师选取一些代表性小组在全班汇报制定的实验计划，依据他们汇报的结果及时进行点评，并可鼓励其他小组针对汇报组提出疑问，让汇报组进行解答。最终，各小组在小组讨论、全班交流的基础上完善各自的实验方案，并为实施计划做准备。

3.5 实施计划，得出结论

实验方案是实施计划的依据，在制定好实验方案的基础上，小组的合作探究有了重要的依据。以2人一小组的形式，按照计划，实施实验，教师要求学生细心操作，细致观察，秉持严谨的科学态度，实事求是地记录结果，并建议多次重复实验，比较观察得到的现象和结果是否一致。教师在学生实验的过程中，巡视、指导，善于发现各组学生实验中的优点与不足，在学生完成实验后，由“观察到什么现象”的问题，以“看谁描述地最清楚”激发竞争的意识，开始组织学生交流、分享小组的探究成果。

通过小组竞相交流，大部分小组的实验结果与预期相吻合或接近。学生观察到“草履虫会避开生理盐水”的现象，由此可得出“单细胞生物能对外界刺激作出反应”的结论。

3.6 分析个案，倡导拓展

全班以2人一小组为单位的探究实验小组，进行探究后未必都能成功，教师要鼓励学生实事求是，勇于交流，大胆说出自己所观察到的实验现象。教师通过巡视，发现个别小组实验的不足，“某些小组探究的结果与我们预期的有差距，请该小组的同学来说说他们如何进行操作的吧，看一看我们其他小组的同学能不能帮助他们分析一下，是什么原因导致失败呢？”教师以这样的表述，鼓励学生交流互助，不要因为失败而丧失信心，及时发现问题，扬长避短，为今后的探究活动积累经验的同时也提升自己的探究能力。

其实草履虫不仅可以避开有害刺激，也能趋向有利刺激。由于课堂探究的时间和场地是有限的，而课外探究的平台是教师通过努力可以为学生搭建的。学生可以以个人或者小组的形式尝试课外探究，不仅可以尝试不同的刺激物对草履虫的刺激，也可以观察到有利的刺激会使草履虫趋向。生物教师可以与实验员做好沟通，约定时间和场地，提供实验器具和材料，鼓励学生积极参与，倡导学生课外拓展。

4 教学设计优点与创新

4.1 设计优点

《义务教育生物学课程标准（2011版）》明确提出科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的探究活动。教师应积极提供机会让学生亲自尝试与实践，并将科学探究的内容尽可能渗透到各主题内容的教学活动中。教师在引导学生参与科学探究活动时，不仅应让学生参加科学探究的某些方面的活动，也应该注意让学生有机会参与若干完整的探究活动。在本实验设计中，在引导学生探究前，教师亲自实践，认真进行预实验，通过预实验，将探究实验中所可能出现的问题及时发现并采取措施解决，从而选取合理的实验材料，节约课堂时间，有效地引导、组织学生进行探究活动；在引导学生制定探究方案过程中，教师步步设疑，及时引导，点到为止；在教学中教师不包办代替，激发学生思考，发挥其主体性，鼓励学生大胆想、大胆说；以小组合作形式，以全班交流形式，进行师生互动的同时，进行生生互动；并倡导学生进行课外探究，以课堂的探究方法为例，举一反三，将探究草履虫对外界刺激作出反应的探究活动进行地更加完整。

4.2 设计创新

本次实验教学设计来源于教学实践的不断尝试、不断摸索。在培养草履虫时，因为气温低，往往培养时间不长，草履虫就死亡了，而提供给学生观察的草履虫培养液，如果所含草履虫数量不多，势必会影响到实验效果，所以可将草履虫培养液放入恒温箱进行培养，从而确保本实验草履虫培养液中有足够的草履虫。在进行实验的过程中，选择刺激物非常重要。对于实验刺激物，在经过多次反复尝试后，笔者创新地选择了生理盐水代替食盐。生理盐水不仅能刺激对草履虫，而且浓度不至于使草履虫在短时间内死亡而影响实验观察。在此基础上，笔者又增加一个实验器材——牙签，方便学生连接两滴草履虫培养液，这样在连接的同时，不仅不会沾上草履虫，而且两滴培养液中的通道不至于过宽，让草履虫有游动的时间，可以方便学生观察草履虫能否对生理盐水这种刺激物作出反应。