新课改下一道实验题的教学设计尝试

李明英

新课程规定了三大课程目标领域──知识与技能；过程与方法 ；情感与价值观念.学生对知识的掌握不再是判断教学有效性的唯一标准.“有效教学必须促使学生在这三大领域得到全面的充分的发展，有效教学要求教师将学科的价值定位在完整的人的发展上”.因此，课堂教学的有效性，绝不仅仅是“效率”与“目标”的实现，而是要紧紧抓住“通过课堂教学，学生获得发展”这个课堂教学有效性的核心价值.构建[JP3]和谐、愉悦的课堂，才能全面提高课堂教学效率，掌握课程改革的主动权.[JP]

生物学是一门注重实验教学和探究能力的学科，课堂教学不应是一个封闭的系统，而是积极改变教学方式，使新的课堂教学形式得到充分的发挥.灵活多样的创设教学情境，引起学生内部思维矛盾冲突，激发学生积极主动的思考，促进学生学习能力的形成和发展.新课程改革关键在于课堂教学中如何实施新的教学理念，本人在一道实验题教学中做了以下探索和尝试：

一、展示实验题

如图所示，U形管中间被一种能允许水分子和单糖通过而二糖不能通过的半透膜隔开，现在两侧分别加入0.1mol/L的淀粉溶液和蔗糖溶液，设计问题：

（1）一段时间后液面高度变化是怎样的？

（2）U形管两侧加入少量的蔗糖酶后，两侧液面将如何变化？液面高度不变化时，两侧溶液浓度是否相等？

（3）如果两侧溶液换成0.1mol/L的蔗糖溶液和0.3mol/L的蔗糖溶液，一段时间后两侧液面间如何变化？液面高度不变化时，两侧溶液浓度是否相等？如果把U形管换成方形水槽呢？

（4）如果两侧溶液换成水和0.1mol/L的蔗糖溶液，如何证明蔗糖的水解产物能否透过半透膜？

二、展开讨论

课堂上我先让同学们分组讨论，要求整理出各组的观点和答案并简单记录，各组选派一位代表阐述本组讨论的结果，本组其他学生可以补充完善.教师对各组讨论情况作出点评，不管观点和答案是否正确，对积极参与学习的态度给以肯定，对于各组的分歧教师引导全班同学一起探讨.

三、展示讨论结果

合作探究问题（1）：“一段时间后液面高度变化是怎样的？”

学生讨论的结果为：

U形管两侧液面高度不变.

原因分析两侧溶液浓度相等时两侧溶液中的水分子数量相等，单位时间内水分子通过半透膜从左侧向右侧的渗透速率与从右侧向左侧的渗透速率相等，因而两侧液面高度没有变化.

合作探究问题（2）：“U形管两侧加入少量的蔗糖酶后，两侧液面将如何变化？液面高度不变化时，两侧溶液浓度是否相等？”

讨论出现分歧：

第一种观点认为，右侧液面上升左侧液面下降，此时两侧溶液浓度不等，右侧溶液浓度大于左侧.

原因分析为：当两侧溶液中加入少量蔗糖酶后，酶有专一性，蔗糖酶对淀粉没有水解作用， 右侧溶液中的蔗糖会被蔗糖酶水解成葡萄糖和果糖两种单糖，导致右侧溶液浓度升高，因而发生渗透作用使右侧液面升高左侧液面下降，随着右侧液面升高压强也在增大，会阻止液面继续上升，此时，两侧溶液浓度不相等，右侧溶液浓度大于左侧溶液浓度.

第二种观点认为，两侧液面高度差先升高后下降，最后两侧液面恢复到等高，此时两侧溶液浓度相等.

原因分析为：蔗糖酶将蔗糖水解成单糖葡萄糖和果糖两种单糖，使右侧溶液浓度升高.水分子比单糖分子小，单位时间内水分子透过半透膜从左侧向右侧移动速率大于单糖分子从右侧向左侧移动的速率，使右侧液面升高左侧液面下降；导致右侧溶液浓度逐渐下降同时左侧溶液浓度之间上升，随即水分子和单糖移动速率都逐渐减慢最终到达一种动态平衡，此时两侧溶液浓度相等，液面高度也相等.

同学们对比发现第一种观点有明显的失误，没有考虑单糖能透过半透膜.因而第二种观点被认同.

合作探究问题（3）：“如果两侧溶液换成0.1mol/L的蔗糖溶液和0.3mol/L的蔗糖溶液，一段时间后两侧液面间如何变化？液面高度不变化时，两侧溶液浓度是否相等？如果把U形管换成方形水槽呢？”

在前两个问题讨论的基础，第三个问题很快得出讨论结果，没有出现大的异议.

各组的观点是：右侧液面逐渐升高同时左侧液面下降，由于液面升高引起液压逐渐上升，阻止右侧液面继续升高，当两侧液面不再变化时溶液浓度右侧大于左侧.如果U形管换成方形水槽，中间半透膜两侧蔗糖溶液存在浓度差，会发生渗透作用，最终两侧溶液浓度达到相等.

合作探究问题（4）：“如果两侧溶液换成水和0.1mol/L的蔗糖溶液，如何证明蔗糖的水解产物能否透过半透膜？

最简单的方法怎样证明？

还可以怎么证明？如何设计？”

各组很快讨论出蔗糖水解产物能否通过半透膜的最简单方法：看U形管两侧液面高度如何变化，如果两侧液面高度差变大，则说明蔗糖水解产物不能透过半透膜；如果量测液面差先升高后下降，最后达到等高，则说明蔗糖水解产物能透过半透膜.

还能用其他方法证明吗？学生都能想到：蔗糖的水解产物有还原糖，还可以用斐林试剂在水浴条件下是否产生砖红色的沉淀来证明.学生出现两种设计方案：第一种方案，在左侧溶液中加入适量的斐林试剂并水浴U形管，看左侧溶液是否有砖红色沉淀产生，如果有则说明蔗糖水解产物能透过半透膜，否则，则不能透过半透膜；第二种方案：在U形管两侧溶液中都加入适量的斐林试剂并水浴U形管，如果右侧溶液中有砖红色沉淀产生，左侧没有，则说明蔗糖的水解产物不能透过半透膜.如果两侧溶液中都有砖红色沉淀产生，则说明蔗糖的水解产物可以透过半透膜.

四、教师点拨与引导分析

1.斐林试剂的显色反应原理：实质是在水浴条件下氢氧化铜与还原糖的醛基发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀.氢氧化铜和氧化亚铜都是小分子的物质，都能透过半透膜.因此，无论蔗糖水解产物能否透过半透膜，也不管在U形管的一侧还是两侧加入斐林试剂，水浴加热后U形管两侧溶液中都会出现砖红色沉淀，因而无法证明蔗糖水解产物能否透过半透膜.

2.实验设计过程一些思考：应该将两侧溶液分隔开，独立检测左侧溶液中是否出现还原糖， 并且有针对性的修改实验方案？

3.实验设计过程的基本要求：各小组按实验设计遵循的原则；简要书写实验操作步骤，并让两小组代表展示实验设计操作简要步骤.

其中某一小组的设计步骤如下：

（1）从U形管左右两侧取适量等量的溶液分别加入到两支洁净的试管中，并编号为甲试管和乙试管；

（2）分别向甲乙两试管中加入适量等量的斐林试剂，并水浴3-5分钟后，观察两试管溶液中有无砖红色沉淀生成.

4.现象和结论：（1）如果甲乙两试管溶液中都有砖红色沉淀产生，则说明蔗糖水解产物能透过半透膜.（2）如果甲试管溶液中无砖红色沉淀产生，乙试管溶液中有砖红色沉淀产生，则说明蔗糖水解产物不能透过半透膜.

五、教学反思

传统教学模式注重教师的主导地位，侧重于如何把知识传授给学生，偏颇于学生的主观能动性，难以将课本知识转化成学生掌握的知识，教学效果欠佳.这种教学模式难免出现高分低能现象，难以实现现代社会发展对人才的需求.新课程改革下，学生是课堂的主体，是学习的主人，他们通过自学，相互讨论，互学互助，能发现自己知识，思维方面与其他同学的差距，相互取长补短，不断完善和充实自己的知识储备.既获得学习成功的喜悦，又能使自己的实验与实践能力得到提升；从而增加了学习的动力，挖掘了学习潜能，提高了思维能力，从而更加喜欢生物课的研究性与探究性学习.endprint