董 俊 王 琳

（1 馬鞍山二中實(shí)驗(yàn)學(xué)校 安徽馬鞍山 243000 2 馬鞍山市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 安徽馬鞍山 243000）

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，《義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》明確“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”，以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)方式，意在將科學(xué)精神和探究思維融入學(xué)生的體驗(yàn)性學(xué)習(xí)過(guò)程，提高學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)和能力。《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》強(qiáng)調(diào)了“重要概念”的學(xué)習(xí)，在十大主題中凸顯了50個(gè)重要概念［1］，意在按照從事實(shí)到理論的概念形成規(guī)律，幫助學(xué)生理解和構(gòu)建這些概念，二者都重在轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念的過(guò)程中，尤其是在缺少直觀或深入的事實(shí)素材時(shí)，圍繞概念要點(diǎn)設(shè)計(jì)一定的探究性活動(dòng)，幫助學(xué)生在探索的過(guò)程中，通過(guò)親身經(jīng)歷，獲得直觀、有說(shuō)服力的事實(shí)素材，更有利于提煉概念要點(diǎn)并深入理解其內(nèi)涵。本文以“細(xì)菌和真菌在生物圈中的作用”一課中的部分內(nèi)容“細(xì)菌、真菌作為分解者參與物質(zhì)循環(huán)”為例，探討概念教學(xué)中探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)。

1 概念要點(diǎn)及教學(xué)難點(diǎn)

“細(xì)菌、真菌作為分解者參與物質(zhì)循環(huán)”是人教版《生物學(xué)》8年級(jí)上冊(cè)第4 章“細(xì)菌和真菌”中第5 節(jié)“細(xì)菌和真菌在自然界中的作用”中的第1部分內(nèi)容，描述了細(xì)菌、真菌在自然界中最主要的作用——“作為分解者參與物質(zhì)循環(huán)”，較為抽象和宏觀，是該節(jié)的重、難點(diǎn)。教材中的“觀察和思考” 活動(dòng)將該部分內(nèi)容分為有序的前、后2 個(gè)部分：一是“作為分解者的細(xì)菌、真菌使動(dòng)、植物遺體、遺物中的有機(jī)物分解為無(wú)機(jī)物”；二是因?yàn)檫@樣的物質(zhì)變化，“細(xì)菌、真菌在物質(zhì)循環(huán)中有重要的參與作用”。第1 部分內(nèi)容的理解難點(diǎn)在于：學(xué)生對(duì)食物腐爛過(guò)程中物質(zhì)變化這一微觀現(xiàn)象沒(méi)有深入的體驗(yàn)；第2 部分難點(diǎn)是“碳循環(huán)”比較抽象和宏觀，需通過(guò)聯(lián)系舊知（上一章“動(dòng)物在生物圈中作用” 和7年級(jí)上冊(cè)的 “綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者”），構(gòu)建物質(zhì)循環(huán)示意圖，教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究性活動(dòng)，幫助學(xué)生在觀察、體驗(yàn)、分析過(guò)程中理解物質(zhì)變化和物質(zhì)循環(huán)，突破這2 個(gè)難點(diǎn)。

2 以問(wèn)題引導(dǎo)思維，設(shè)計(jì)探究性活動(dòng)

2.1 探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)1：發(fā)霉饅頭中的物質(zhì)變化 學(xué)生對(duì)于“細(xì)菌和真菌將有機(jī)物分解為無(wú)機(jī)物”，已有一定了解，教材中的“真菌、細(xì)菌在物質(zhì)循環(huán)中的作用示意圖”也明示了分解產(chǎn)物是“水和無(wú)機(jī)鹽、二氧化碳”，但其理解還是比較淺顯。教師可組織興趣小組進(jìn)行探究：饅頭發(fā)霉后，發(fā)生了什么物質(zhì)變化？ 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，立足學(xué)情，重在通過(guò)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)、感受細(xì)菌、真菌使饅頭碎屑發(fā)生的物質(zhì)變化：從有機(jī)物淀粉到無(wú)機(jī)物二氧化碳和水，教師通過(guò)問(wèn)題給出一定提示：1）怎樣驗(yàn)證饅頭中的物質(zhì)是有機(jī)物？ 2）如何接種及需要為細(xì)菌、真菌提供怎樣的生長(zhǎng)條件？ 3）你能驗(yàn)證哪種分解產(chǎn)物，如何收集和驗(yàn)證?引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、選擇實(shí)驗(yàn)器材。學(xué)生最終設(shè)計(jì)了2 個(gè)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)1：饅頭中的有機(jī)物被細(xì)菌、真菌分解；實(shí)驗(yàn)2：細(xì)菌、真菌分解饅頭中的有機(jī)物產(chǎn)生了二氧化碳。

實(shí)驗(yàn)1 始于課前2 個(gè)月。1）將所用實(shí)驗(yàn)材料和用具都進(jìn)行高溫滅菌；2）取部分饅頭屑滴加碘液，變藍(lán)色，說(shuō)明饅頭中含有機(jī)物淀粉；3）在無(wú)菌條件下取磨碎的同一饅頭屑各30 g 放入標(biāo)號(hào)為1 號(hào)、2 號(hào)的500 mL 廣口瓶中，并分別加入50 mL的清水，使饅頭潮濕（圖1）；4）將已接種細(xì)菌、真菌的2 號(hào)廣口瓶與未接種的1 號(hào)均用橡皮塞密封，靜置于溫暖處，定期觀察；5）第63 天后，1 號(hào)瓶無(wú)變化，2 號(hào)瓶中饅頭碎屑已消失，液體量明顯增多（圖2）；6）分別取發(fā)生變化的2 號(hào)瓶的上清液及下層懸濁液滴加碘液后，不變藍(lán)，說(shuō)明其中已無(wú)淀粉。

圖1 剛接種后的裝置圖

圖2 接種第63 天后2 個(gè)裝置變化對(duì)比圖

實(shí)驗(yàn)2 始于課前3 周，實(shí)驗(yàn)裝置如（圖3），實(shí)驗(yàn)步驟：1）將所用實(shí)驗(yàn)材料和用具都進(jìn)行高溫滅菌；2）取部分饅頭屑滴加碘液，變藍(lán)色，說(shuō)明饅頭中含有機(jī)物淀粉；3）在無(wú)菌條件下取磨碎的同一饅頭屑各30 g 放入標(biāo)號(hào)為1、2 號(hào)的500 mL 廣口瓶中，并分別加入50 mL 的清水，使饅頭潮濕；4）2 號(hào)廣口瓶中接種細(xì)菌、真菌后與未接種的1 號(hào)均用雙孔橡皮塞密封，連接上關(guān)閉閥門的500 mL 分液漏斗和玻璃管，玻璃管末端連接被軟管夾密封的橡皮軟管（圖3）；5）將2 個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置放置在適宜的溫度下并每天觀察；6）第20 天后2 號(hào)錐形瓶?jī)?nèi)腐爛現(xiàn)象明顯，1 號(hào)無(wú)明顯變化（圖4）；7）將2 個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中的橡皮軟管另一端接L 型玻璃管，玻璃管的另一端放入裝有等量澄清石灰水的燒杯中，分別打開(kāi)1 號(hào)、2 號(hào)分液漏斗閥門，使2 個(gè)分液漏斗中的清水進(jìn)入廣口瓶，觀察燒杯中液體的變化。

圖3 探究細(xì)菌、真菌分解有機(jī)物是否產(chǎn)生二氧化碳實(shí)驗(yàn)裝置

圖4 接種第20 天后2 個(gè)裝置中的饅頭碎屑

興趣小組演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果（步驟7），學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：2 號(hào)裝置中澄清的石灰水變渾濁，說(shuō)明瓶中產(chǎn)生了較高濃度的二氧化碳，從而在直觀體驗(yàn)的基礎(chǔ)上更深入地理解：細(xì)菌、真菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生了二氧化碳，同時(shí)也理解了腐生這一生活方式的內(nèi)涵。此外，本探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是包括微生物培養(yǎng)、無(wú)菌操作、氣體收集、物質(zhì)驗(yàn)證等多個(gè)實(shí)驗(yàn)及操作于一體的綜合性活動(dòng)。在此過(guò)程中，學(xué)生不僅提高了探究能力，還體驗(yàn)了無(wú)菌操作對(duì)于微生物實(shí)驗(yàn)的重要作用，體會(huì)到設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

2 個(gè)探究性活動(dòng)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在探究過(guò)程中獲得概念構(gòu)建的要點(diǎn)信息：細(xì)菌、真菌的分解實(shí)質(zhì)——將有機(jī)物分解為無(wú)機(jī)物，更深入地理解了細(xì)菌和真菌的作用，同時(shí)感受到科學(xué)探究的價(jià)值和樂(lè)趣。

2.2 探究性分析活動(dòng)2：細(xì)菌和真菌在物質(zhì)循環(huán)中的作用 學(xué)習(xí)“物質(zhì)循環(huán)”的基礎(chǔ)是理解物質(zhì)在經(jīng)過(guò)生物體后發(fā)生的變化，學(xué)生在7年級(jí)時(shí)學(xué)習(xí)了綠色植物光合作用中的物質(zhì)變化，在前一章“動(dòng)物在生物圈中的作用”的學(xué)習(xí)中，對(duì)“物質(zhì)循環(huán)”也有了初步的理解，在本節(jié)課的上一環(huán)節(jié)的探究性實(shí)驗(yàn)中，理解了在細(xì)菌、真菌的分解作用中物質(zhì)的變化。有了這些知識(shí)基礎(chǔ)，讓學(xué)生自我梳理出物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，比僅觀察“細(xì)菌、真菌在物質(zhì)循環(huán)中的作用示意圖”理解得將更為深入。該部分內(nèi)容可通過(guò)聯(lián)系已學(xué)知識(shí)，創(chuàng)設(shè)情境問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生以“碳”元素為例，通過(guò)分組合作構(gòu)圖，自主探究“碳”在生物圈中循環(huán)過(guò)程，進(jìn)一步理解物質(zhì)循環(huán)這一概念。

情境問(wèn)題：通過(guò)前一章學(xué)習(xí)知道了動(dòng)物“促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”，作為分解者的細(xì)菌、真菌在物質(zhì)循環(huán)中起到什么作用？ 教師用屏幕圖示一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)（圖5），學(xué)生分組就此圖嘗試畫出物質(zhì)循環(huán)圖。教師問(wèn)題提示：①有機(jī)物中一般含有“碳”元素，植物體內(nèi)有機(jī)物中的“碳”是從哪里來(lái)的？ 屏幕展示小資料：“據(jù)浙江省林科院專家測(cè)算，杭州市1 hm2森林一年可吸收13 t 二氧化碳，釋放10 t氧氣。按此折算，杭州市森林面積106．1 萬(wàn)hm2，一年可吸收1 380 萬(wàn)t 二氧化碳，約釋放1 000 萬(wàn)t氧氣?！保ɑ仡櫼褜W(xué)知識(shí)：綠色植物體通過(guò)光合作用將二氧化碳和水合成為有機(jī)物。）②進(jìn)入植物體的“碳”又去向哪里？ （已學(xué)知識(shí)：食物鏈，動(dòng)、植物的呼吸作用。）③動(dòng)、植物的遺體、遺物一般會(huì)腐爛，其中有機(jī)物中的“碳”去了哪里？ 引導(dǎo)學(xué)生在合作構(gòu)建物質(zhì)循環(huán)圖的過(guò)程中，梳理“碳”的循環(huán)路徑，理解“物質(zhì)循環(huán)”這一難點(diǎn)。

屏幕展示圖5，請(qǐng)學(xué)生小組合作，用筆在印有圖5的學(xué)案上追蹤“碳”的流動(dòng)軌跡并分組展示，在全體學(xué)生討論、交流中不斷修改、完善，構(gòu)建“碳”的循環(huán)圖。教師進(jìn)一步通過(guò)問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考：“碳”的流動(dòng)有終點(diǎn)嗎？ “碳”的流動(dòng)軌跡有何特點(diǎn)？“碳”是在什么物質(zhì)之間反復(fù)流動(dòng)的？之后再輔以動(dòng)畫展示：“碳”在光合作用、呼吸作用、捕食、分解等作用和行為下不斷流動(dòng)的動(dòng)畫循環(huán)圖（圖6）。物質(zhì)循環(huán)的理解最重要的就是對(duì)“循環(huán)”的理解，利用多媒體動(dòng)態(tài)顯示循環(huán)過(guò)程，不僅變抽象為直觀，一目了然，還能起到“畫龍點(diǎn)睛”的學(xué)習(xí)效果，有效地縮短了學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，更有利物質(zhì)循環(huán)概念的構(gòu)建，達(dá)到突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的教學(xué)效果。

在理解物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)上，通過(guò)問(wèn)題“如果這個(gè)循環(huán)圖中沒(méi)有了細(xì)菌、真菌，循環(huán)將會(huì)如何？ ”用假設(shè)的方法引導(dǎo)學(xué)生深入分析細(xì)菌、真菌在物質(zhì)循環(huán)中的作用。細(xì)化設(shè)計(jì)問(wèn)題串：沒(méi)有細(xì)菌和真菌后，動(dòng)、植物遺體、遺物中的“碳”還能參與循環(huán)嗎？ 能參與物質(zhì)循環(huán)的“碳”的量將會(huì)如何變化？最終，通過(guò)光合作用、呼吸作用、捕食進(jìn)行的“碳”循環(huán)會(huì)受到影響嗎？ 引導(dǎo)學(xué)生逐步深入思考和討論。之后，教師出示缺少細(xì)菌、真菌的循環(huán)動(dòng)態(tài)圖（圖7）。用類似“反證”的方法引導(dǎo)學(xué)生更加深入地理解大多數(shù)細(xì)菌、真菌“作為分解者參與物質(zhì)循環(huán)”這一重要作用。

圖5 情境構(gòu)圖

圖6 “碳”循環(huán)圖

圖7 假設(shè)無(wú)細(xì)菌、真菌后的物質(zhì)流動(dòng)圖

以上設(shè)計(jì)，從學(xué)生的自主梳理、合作構(gòu)圖，到教師動(dòng)態(tài)循環(huán)圖的展示、深入討論和交流，都是在探究性問(wèn)題的引導(dǎo)下，逐步突破學(xué)生理解的難點(diǎn)，水到渠成地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生在構(gòu)建物質(zhì)循環(huán)圖的過(guò)程中，自然感受到：在生物圈中，多種多樣的生物通過(guò)其獨(dú)特的、多樣的生命活動(dòng)，使物質(zhì)在不同生物及環(huán)境間發(fā)生流動(dòng)，形成了奇妙的物質(zhì)循環(huán)，進(jìn)一步體會(huì)到“生物多樣性”的重要性。最后通過(guò)概念圖（圖8）的方式，引導(dǎo)學(xué)生梳理該部分主要內(nèi)容，建立概念間的邏輯關(guān)系。

圖8 概念圖

3 結(jié)語(yǔ)

探究性學(xué)習(xí)為概念學(xué)習(xí)提供了方法支撐，幫助學(xué)生更有效地形成概念，并構(gòu)建了概念間的邏輯聯(lián)系與結(jié)構(gòu)，使學(xué)習(xí)“過(guò)程與方法”和“知識(shí)目標(biāo)”的落實(shí)相互融合，相互促進(jìn)。在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念的過(guò)程中，有效融入探究性思維，設(shè)計(jì)一定的探究性問(wèn)題，能幫助學(xué)生在設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得出結(jié)論的實(shí)踐過(guò)程中，獲得更直觀、更有說(shuō)服力的事實(shí)素材，有利于提煉出概念要點(diǎn)并深入理解其內(nèi)涵。