周燕

摘要 教師在創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境的過程中，引導(dǎo)學(xué)生自由選擇試劑、創(chuàng)新材料等動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，最終構(gòu)建細(xì)胞呼吸的概念，落實(shí)新課標(biāo)提出的“核心素養(yǎng)為宗旨、教學(xué)過程重實(shí)踐”的教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞 酵母菌 細(xì)胞呼吸 有氧呼吸 無氧呼吸

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1教材分析

“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式”選自人教版高中生教科書《必修1·分子與細(xì)胞》第五章第三節(jié)的第一課時(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)的良好素材。該部分從物質(zhì)與能量的視角，探索呼吸作用的過程，闡明細(xì)胞生命活動(dòng)過程中貫穿著物質(zhì)與能量的變化，體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究的學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)生通過此探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)，能加深對(duì)細(xì)胞呼吸科學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識(shí)的能力，進(jìn)而能用科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題。

2學(xué)情分析

奧蘇伯爾曾說“影響學(xué)習(xí)唯一的重要因素是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么”。學(xué)生通過初中的學(xué)習(xí)對(duì)酵母菌細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物和能量已有所了解，但是對(duì)于酵母菌在不同條件下產(chǎn)生CO₂的多少和產(chǎn)生酒精的條件還處于未知的好奇狀態(tài)。所以，本節(jié)課通過實(shí)物的直觀演示，創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

3教學(xué)目標(biāo)

（1）通過探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式闡明細(xì)胞呼吸的概念、類型；說出有氧呼吸和無氧呼吸的發(fā)生條件和生成產(chǎn)物。

（2）初步掌握探究實(shí)驗(yàn)的一般方法，學(xué)會(huì)控制變量和設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)；嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)。

（3）通過科學(xué)探究，增強(qiáng)小組合作意識(shí)，逐步形成勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，進(jìn)一步樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

4教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）教學(xué)重點(diǎn)：分別探究酵母菌在有氧和無氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物；設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。

（2）教學(xué)難點(diǎn)：設(shè)計(jì)并實(shí)施可行的實(shí)驗(yàn)方案。

5教學(xué)過程

5.1教師創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生提出問題、作出假設(shè)

首先，學(xué)生通過觀察教師的演示，感受注射器插入醫(yī)用玻璃瓶中活塞發(fā)生的神奇變化。接著，教師播放了生物實(shí)驗(yàn)的視頻。該視頻的主要內(nèi)容為：某生物興趣小組成員在A瓶放入50 mL酵母菌、葡萄糖溶液接觸O₂插上注射器，8min后活塞移動(dòng)16mL；在B瓶放入等量的酵母菌、葡萄糖溶液滴加石蠟油隔絕空氣插上注射器，8 min后活塞移動(dòng)4mL；在C瓶放入等量的加熱煮沸的酵母菌、葡萄糖溶液，8min后活塞不移動(dòng)，一段時(shí)間后B瓶中有明顯的酒味。學(xué)生觀看完視頻后，提出質(zhì)疑：在不同條件下產(chǎn)生的氣體一樣多嗎？什么條件下產(chǎn)生酒精？這樣從而奠定學(xué)生思維的起點(diǎn)。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試作出大膽的假設(shè)。

5.2小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并連接裝置

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是整個(gè)實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，合理的實(shí)驗(yàn)方案才能檢驗(yàn)假設(shè)的正確與否。教師通過引導(dǎo)學(xué)生小組討論實(shí)驗(yàn)變量等方式，讓學(xué)生自主歸納出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，小組內(nèi)達(dá)成共識(shí)后派代表交流。接著，教師給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)試劑和創(chuàng)新材料。實(shí)驗(yàn)試劑（有氧條件）：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液、H₂O₂溶液、FeCl₃溶液、注射器注空氣、增氧泵；實(shí)驗(yàn)試劑（無氧條件）：石蠟油、注射器抽真空。創(chuàng)新材料1：醫(yī)用玻璃瓶、注射器、針頭-橡膠管-針頭（口服液吸管）、針頭-橡膠管-無膠頭滴管；創(chuàng)新材料2：注射器、輸液管、止水夾。每個(gè)小組派代表根據(jù)之前討論出的實(shí)驗(yàn)思路，選擇實(shí)驗(yàn)材料，并設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)裝置的連接。在這個(gè)過程中，教師用手機(jī)拍照，記錄學(xué)生正確的或錯(cuò)誤的裝置連接方式，用于后續(xù)的交流展示。學(xué)生通過對(duì)裝置連接方式的討論與思考，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，提高課堂學(xué)習(xí)效果。

5.3課堂匯報(bào)、師生評(píng)價(jià)、交流討論

小組代表分享展示連接裝置（圖1），師生共評(píng)，生生互評(píng)。教師利用生成資源，捕捉教學(xué)時(shí)機(jī)，挖據(jù)思維深度，孕育智慧課堂。例如在醫(yī)用玻璃瓶材料這組用澄清石灰水檢測(cè)CO₂時(shí)，學(xué)生提到可以進(jìn)一步完善裝置避免空氣中CO₂對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

5.4小組合作實(shí)施方案并改進(jìn)完善

小組代表自由選擇檢測(cè)試劑進(jìn)行操作，每組派代表分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，完成表1的填寫。

5.5匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論，構(gòu)建概念

為了動(dòng)態(tài)生成教學(xué)，教師特別要注意學(xué)生在交流展示中的錯(cuò)誤。例如，在學(xué)生匯報(bào)酒精檢測(cè)有氧條件和無氧條件都呈灰綠色時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析原因：（1）有氧條件通氣不足，可能有部分酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生了酒精；（2）葡萄糖也可使橙色的重鉻酸鉀溶液變成灰綠色，要通氣時(shí)間足夠長，將葡萄糖消耗掉；（3）市售的活性干酵母粉里的食品添加劑也會(huì)使橙色重鉻酸鉀變成灰綠色，可選擇純酵母菌菌種做為實(shí)驗(yàn)菌種來源。筆者鼓勵(lì)學(xué)生課后對(duì)完善后的方案進(jìn)行再探究。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的“錯(cuò)誤”可作為進(jìn)一步思考和探究的新問題。學(xué)生通過探究酵母菌在不同條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，最終合理地構(gòu)建出細(xì)胞呼吸的概念。

5.6課外拓展探究，定量研究

新課程標(biāo)準(zhǔn)提出在重視定性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也應(yīng)重視定量實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在量的變化中了解事物的本質(zhì)。本節(jié)課教學(xué)中，教師精心設(shè)計(jì)的題，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。學(xué)生能自主設(shè)計(jì)出用于定量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)組，并確定了兩種比值。比值1：酵母菌有氧呼吸消耗O₂與生成CO₂的體積比；比值2：酵母菌消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸CO₂與無氧呼吸CO₂的體積比。最終學(xué)生通過一系列的實(shí)驗(yàn)得出比值1為1：1，比值2為2.5：1～5：1。學(xué)生發(fā)現(xiàn)比值2的實(shí)際比值與其理論比值3：1間有差距。這個(gè)誤差給教師的教學(xué)提供了很好的契機(jī)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究誤差產(chǎn)生的原因，以規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路，為學(xué)生的自主探究積累經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，類似的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也可以促進(jìn)學(xué)生記錄、整理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，定量表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果等科學(xué)探究能力的發(fā)展與提升。

6實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及反思

（1）簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，操作流程，與教材裝置所需8～10 h完成實(shí)驗(yàn)相比，本改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可在一個(gè)課時(shí)內(nèi)完成，時(shí)間短。

（2）激發(fā)學(xué)生自主設(shè)計(jì)興趣，學(xué)生自由選擇多樣化的試劑、材料。

（3）低成本、低消耗、定量測(cè)定細(xì)胞呼吸產(chǎn)物，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。

（4）對(duì)教材現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和補(bǔ)充。

縱觀整個(gè)實(shí)驗(yàn)，在質(zhì)疑中孕育問題，問題引導(dǎo)探究，探究依賴創(chuàng)造。本節(jié)是將學(xué)生能力的形成作為教學(xué)設(shè)計(jì)的核心和目標(biāo)，將知識(shí)的獲取作為能力形成的載體，努力使探究教學(xué)從體驗(yàn)走向創(chuàng)新，從知識(shí)走向能力，最終指向?qū)W生的發(fā)展。