“探究酒精对水蚤心率的影响”一节教学设计

田武媚 刘 颖

（1 北京市日坛中学 北京 100022 2 朝阳区教育研究中心 北京 100028）

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》中提出“将科学探究引入义务教育阶段生物学课程的内容标准，是为了促进学生学习方式的改变，使学生能主动地获取生物科学知识，体验科学过程与科学方法，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神”［1］。爱因斯坦曾说过:“发现问题往往比解决问题更重要”［2］。科学探究这项生物学能力的提升基于学生有探究的愿望，前提是有问题值得探究。因此在生物学课堂上唤醒学生的质疑愿望、培养学生的质疑能力尤为重要。

在学生的潜意识中，教师和教材是课堂的权威，学生缺少发现问题、提出质疑的主动性，因此，通过教师的语言引导和教学设计，将课堂还给学生，将有助于唤醒学生的质疑愿望［3］。错误是学生在学习中自然存在的现象，生物学实验中也存在着不断试错的过程，引导学生从一次次实验失败或结论与假设不一致中分析原因，就是在培养学生的质疑能力。

1 教学内容与学情分析

本节课内容参考了北京版《生物学》8年级下册第15 章第5 节“健康的生活方式”中的学习活动探究酒精对水蚤心率的影响，基于健康生活方式选择的问题进行实验，向学生提供更多可联系生活实际的机会和更多可观察素材，培养学生的质疑意识； 引导学生对提出的想法联系生活实际作出假设，通过实验加以验证，提升学生的质疑能力。

基于生活经验，学生知道酒精对人体有害，同时基于前期学习，学生对心脏的结构及其生理功能有一定认识。本节课以水蚤为实验材料，便于直观观察心脏搏动和计数，为学生对酒精的感性认识提供理性证据，并在探究过程中提供更多材料，创建开放的氛围，鼓励学生进行思考质疑。

2 教学目标的表述

1）知识目标：说出酒精对水蚤心率的影响。

2）能力目标：通过提取经验支持假设，客观收集数据支持或推翻假设，提高探究能力。

3）情感态度与价值观目标：认同利用简单动物开展探究实验，可回答人类健康的一些问题；认同酒精对人体的危害，并主动向家长进行宣传。

3 教学重、难点

基于实验法的一般原则进行实验设计并实施。

4 教学过程

4.1 提出问题，激发探究欲望，明确探究意义

教师提供资料：心脑血管疾病是人类健康的头号杀手，其诱发因素包括烟、酒、肥胖、饮食高盐等。设疑：这些诱发因素通过常识可得出，但如何进行确认？ 可用实验进行确认。若以酒精为例，如何验证酒精对心脏的影响？

4.2 作出假设，回顾并应用实验原则

教师提问：你的假设是什么？假设的依据是什么？ 你将如何设计实验探究这个问题？

4.3 制定计划

教师提示：①变量是什么？ ②设置几组？ ③用几只水蚤？ ④怎样记录实验数据？学生设计表格记录实验数据（表1）。

表1 不同浓度酒精中水蚤的心跳次数统计

教师初评：教师对学生能制表记录完整数据予以肯定，对于表格的简洁程度暂时不予评价。初评的目的是对学生独立设计表格给予肯定，再评是在学生使用表格之后，结合实践结果给出建议，更有利于学生在做中学。

教师再评：在实验中进行真实记录及数据汇报过程中，用表d 的组出现了记录和汇报混乱、记不清本组记录的数据含义等，此时教师再次从简洁度对表格进行评价。当学生自己体验到不同形式表格的特点后，再进行评价，学生能更深刻体会到简洁的表格形式有助于数据记录。

4.4 实施计划，体验实验过程 用胶头滴管吸取一只水蚤放在载玻片中央，吸取多余水分；一位学生在显微镜下观察清水中水蚤心脏跳动，另一位学生计时10 s，将数值记录在表格中；吸干清水，将5%的酒精滴加到载玻片上，静候5 s，记录水蚤心跳；取另一只水蚤，重复2～3 步，将酒精浓度依次换成10%、15%和20%；每组一位学生在教师提前准备好的Excel 表中录入数据。

4.5 得出结论，分析实验现象，解释实验数据 学生分析实验数据，绘制折线图，分析实验结果，归纳概括得出实验结论，并对结果与预期进行分析。同时结合生活实际，联系已有知识解释实验结果，思考论证方法，思考酗酒对人体健康的危害。

4.6 表达交流 学生针对实验过程和结果敢于质疑，能尝试证明自己的想法并进行解释。

4.6.1 敢于质疑

质疑1：在作出假设环节，有的学生认为酒精会加快水蚤心率，也有的学生认为会使心跳减慢。教师进一步追问假设依据。学生认为心率加快是因为看到成人饮完酒后会面红耳赤，很兴奋，推测应该是神经兴奋的表现，所以心跳变快，水蚤也可能类似。学生认为心跳减慢的依据是想到酒精可能会麻痹神经。

教师反馈：能有依据地提出假设，说明注意观察生活，因此鼓励学生在实验记录上如实填写假设。初中阶段的生物学有一些实验，即使假设是正确的，但在真正的探究过程中，有时结论与假设不一致，而这样的实验过程更具有探究性。同时在假设过程中，鼓励学生为自己的假设寻找依据，引导学生不轻易下结论，一定要有理有据，即使面对“理所当然”的现象也要有思考，从而提高理性思维能力。

教师提供资料：某实验小组测定了在酒精浓度分别为0.5%、1%、3%、5%、8%、10%、15%和20%时水蚤的心率，并绘制成折线图。通过分析，引导学生得出结论，低浓度酒精促进心率，高浓度酒精抑制心率。教师引导学生思考，酒精在不同浓度时对人的影响不同，酒精的成瘾系统与毒品类似。

学生根据教师提供的资料，对不同假设及假设与结论的矛盾作出解释。

质疑2：有的小组在酒精浓度为5%时计数发现水蚤心跳次数减少，学生质疑原因，并怀疑是否计数错误。

教师反馈：学生能将矛盾之处表达出来，而没有修改数据，说明学生有求真的心，非常可贵，这就是培养科学探究素养的重要时刻。

4.6.2 尝试证明

学生思考1：将1 只水蚤先放在清水中计数，然后依次放在不同浓度的酒精中进行计数。

这是一部分学生的想法，可尝试。教师鼓励学生可通过文献查找是否有过类似的实验，或可直接利用实验室开放的时间进行实验。但对于这个实验设计，引导学生从2 个方面进行思考：1）是否控制了变量，是否确认每一个心跳次数的数据只是某一个酒精浓度的影响；2）如果将此实验过程比作人饮酒，就相当于人先喝了5 度的酒，又喝了10 度、15 度、20 度的酒。以此引导学生设计实验控制单一变量。

学生思考2：总共4 只水蚤，分别计数在清水中的心跳次数，然后依次放在不同浓度的酒精中进行计数。

在思考1 的引导下，有的学生能提出思考2的方案。这个方案基本上做到了控制单一变量，所以全班都采用此方法进行实验。

学生思考3：每个浓度只检测1 只水蚤太少，应多测几只水蚤。

能提出这个想法，说明学生有增大样本量、减小误差的思想，非常值得肯定。同时引导学生理解，每组完成一次实验，全班范围内就进行了多组平行。

4.6.3 尝试解释 以学生实验获得的数据绘制折线图，从折线图可明显观察到酒精抑制了水蚤的心率，并且随着酒精浓度升高，水蚤心率减慢，这与多数学生的假设不一致，尤其与生活中看到的人饮酒后的反应不一致，因此鼓励学生提出自己的解释。

解释1：操作有误差，样本量不够，数据不具有说服力。

教师让学生指出操作中存在的误差，同时引导学生思考证明方法。

证明方法：让更多的学生参与到实验中，做更多组实验。

解释2：水蚤和人的身体构造不同，可能酒精对人和水蚤的影响就是不同。

教师引导学生进一步思考什么不同会造成实验结果的差异？

解释3：在前一个问题的基础上，有的学生推测可能是水蚤的体积太小，与酒精浓度有关。

能够思考到这一步，说明学生的生物学科思维已经非常完整, 在此基础上教师再追问如何设计实验证明，并提供文献中的实验数据，引导学生进一步分析。

资料1：酒精中毒成人一次致死量为5～8 g／kg，儿童为3 g／kg［4］。

资料2：医学界将酗酒定义为：一次喝5 瓶或5 瓶以上啤酒，血液中的酒精含量达到或高于80 g／mL［5］。

资料3：脂肪肝分为两大类，一类是因为饮酒引起的酒精性脂肪性肝病，患者有长期饮酒史，或在短期内大量饮酒； 非酒精性脂肪性肝病则患者没有长期饮酒史，也没有短期大量饮酒史，但可能有“少量”饮酒的情况。目前我国酒精性脂肪肝患病率约为4%～6%，非酒精性脂肪肝高达18%～30%左 右［6］。

资料4：当血液中酒精浓度较低（>16 mmol／L，＜33 mmol／L）时，饮酒者临床症状表现较轻, 可有头晕、乏力、易激惹、兴奋、多语、挑衅等表现;当血液中酒精浓度升高(>33 mmol／L，＜54 mmol／L）时,则可出现共济失调、动作笨拙、构词不清、眼球震颤、视力模糊等症状, 甚至出现恶心、呕吐, 极少数醉酒者甚至会出现情绪消沉、哭泣等。当血液中酒精浓度进一步升高（>54 mmol／L） 时, 饮酒者会出现昏睡、瞳孔散大, 同时伴有心率加快、血压下降、颜面及全身皮肤潮红等症状［7］。

5 课后反思

学生依据观察和前期知识储备发现问题，并基于生活经验作出假设，依循实验法原则进行实验设计和实施。课上向学生提供更多质疑的素材和空间，学生能更加充分体验科学探究的过程，虽然认同酒精对人体的伤害这个目标的实现不够充分，但这已是经过取舍的结果。课堂上充分听取学生的想法，并鼓励学生交流，及时给予引导，点燃学生思维的火花，是更加难得的，因此在课后要进行相关文献的推送。这要求教师将课堂延伸，将课堂上没能充分完成的对文献的讨论延至课后。课上对学生想法的充分尊重使得学生打开思路，很多想法得以被讨论、被肯定，因此对文献中的证明内容也就更加感兴趣。

本节课在教师的指导下，学生经历了完整的科学探究过程，真实地经历了对实验结果与假设不符的疑惑，对实验过程和结果的质疑，提出自己的解释，并思考方法再次证明，从证明结果再次思考实验结论。学生在这堂课上经历了质疑—证明解释—再质疑的过程，也就真实体验了“探”和“究”的过程，学生的质疑兴趣和质疑能力获得提高。