“细菌”(第一课时)的推理式探究教学

李泰锋

(广东省广州市第八十六中学分校 510700)

1 教材分析

“细菌”是人教版初中生物学教材八年级上册第5单元第4章第2节的内容。本节的核心概念是细菌的主要特征，包括细菌的形态、结构、营养和生殖方式等。将“细菌的发现及细菌的来源”内容安排在第一课时进行教学，可帮助学生了解细菌的来源及发现过程，创设情景让学生重走科学家探究之路，体验科学家发现问题、解决问题、深化认识的过程，学习科学家的探索精神，突破教学重点和难点“掌握科学探究一般方法，体验科学探究过程，学会确定变量和设计对照实验”。课前调查发现，学生对细菌的形态结构等知识知之甚少，对细菌的来源与发现历史更是一无所知，笔者采用“推理探究，感悟科学”的策略，挖掘和完善教材的科学史料，还原科学发现的情景，引导学生在质疑、讨论、分析、推理等活动中完成知识建构，达成教学目标。

2 教学目标

2.1 知识目标 了解细菌的来源及其发现过程。

2.2 能力目标 通过分析列文虎克、尼达姆、斯帕兰扎尼和巴斯德等人探索细菌的实验，培养逻辑推理能力和分析问题的思维能力。

2.3 情感态度与价值观目标 体验科学探究的过程，认同科学发现是建立在科学观察、实验、缜密思维及技术进步基础上的观点。

3 教学过程

3．1 由学生的生活经验作为切入点，引发推理探究学习 从常见的生活用品入手，采用递进式提问，引发学生思考：引起食物发臭的细菌是如何产生的？依次向学生展示用矿泉水瓶装的喝剩的牛奶、死去的小鱼和吃剩的猪肉，向学生提问：①矿泉水瓶里的食物存放7天了，若打开这矿泉水瓶盖，会如何？②为什么会发臭？③这些食物上的细菌是如何产生的？由学生的生活经验导入新课，进入“细菌的发现史及其来源”的教学。

3．2 还原科学研究场景，引导推理探究式教学 在充分挖掘教材中科学史料的基础上，真实还原科学发现的情景，引导学生质疑，对学生进行科学思维方法的训练，培养学生的逻辑思维和辩证思维，从而提高学生的科学素养。设置如下5个史料，引导学生推理探究：

(1)多媒体展示列文·虎克和他发明的显微镜，以及列文·虎克发现细菌所引起的轰动——俄国彼得大帝和英国女皇亲临列文·虎克家中，想从他的显微镜里看看那些神奇的小生物。

教师进而提出当时人们共同的疑问：列文·虎克利用显微镜发现了细菌，这些微小的生物真的很神奇，但它们是从哪来的？利用讲故事的开场白，吸引学生注意力和好奇心，引发学生探究“细菌从哪里来”的欲望。

(2)介绍尼达姆神父做的实验：把煮沸的肉汤灌入烧瓶，随即用软木塞盖住，并加封黏胶剂，以防止外来微生物进入。他相信煮沸会把肉汤中的任何微生物都杀灭，并且也没有任何别的微生物进入肉汤。几天后发现，烧瓶充满了微生物。他用各种有机物质的浸液重复这些实验，始终得到类似结果。结论：这些微生物必定是在这液体中发生的。

在展示尼达姆的实验之前，从大部分学生所认同的生活经验入手，提出以下探究问题：尼达姆假设细菌是从外界而来的，他如何去设计这个实验装置？尼达姆通过什么方式消灭瓶内的细菌？最终瓶内是否出现了细菌？这可以得出什么结论？引导学生观察并思考尼达姆实验的过程，开展小组讨论。通过学生的自主探究，得出与自己经验相符的“错误结论”，引发认知冲突。

在学生普遍认同尼达姆实验结论的时候，教师话锋一转：你觉得尼达姆这个实验装置严谨吗？引发更深入的思考。接着，教师深入设问：你认为尼达姆的实验装置真的能有效隔绝外界细菌的进入吗？你认为煮沸水就真的可以完全消灭瓶内所有的细菌？引导学生开展小组讨论。最终师生总结尼达姆实验的缺点：短时间煮沸未能杀灭全部微生物，且有孔软木塞甚至在用黏胶剂加封后，仍不可能阻止外来微生物进入。

最后，教师顺此发问：如何改进尼达姆的装置？再次引发学生激烈的讨论。学生通过小组讨论得出改进措施：煮沸足够长时间，并采用密封的烧瓶(把玻璃瓶颈放在火上烧，玻璃会融化在一起，就能将瓶口封住)。进而引出斯帕兰扎尼实验。

(3)介绍斯帕兰扎尼的实验：将肉汤瓶在火上慢慢转动，融合瓶口后，第一组将肉汤瓶只放在沸水里煮上几分钟；第二组将肉汤瓶在沸水里煮1.5 h；第三组用软木塞封塞瓶口，将肉汤瓶煮1 h。几天后，经显微镜观察发现只有第2组瓶中没有任何微生物。随后，他得出结论：“生命只能来自生命，每一种生命只能来自它的母体，哪怕最简单的生命也是如此。”

通过教师对斯帕兰扎尼实验的介绍，学生发现其实验过程符合小组讨论的预期。教师介绍斯帕兰扎尼的实验结论：放置几天后，找不到任何微生物，所以，生命只能来自生命，而不能从非生命中产生。因为斯帕兰扎尼直指尼达姆实验要害，大部分学生赞同他的质疑和改进的方法，也认同斯帕兰扎尼的实验结论。教师以此引导学生分析实验关键点，培养学生客观而科学地看待问题。

(4)再次展示当时社会上的质疑声音：部分生物学家对斯帕兰扎尼的改进实验反击，指出自然生殖有可能是借助空气中某些化学物质完成的，不然为什么经过煮沸的肉汤一接触新鲜空气就会产生微生物呢?斯帕兰扎尼隔绝了空气，就破坏了生物“自然发生”的条件，因此没有微生物生出来。

通过史料中的质疑声激活学生的思路，激发学生的思维，让学生进一步明白，要以科学的方法寻求解决办法。

(5)介绍巴斯德经典的鹅颈瓶实验(实验过程略)。

教师提出“如何做到既与外界空气接触，又能有效阻止外界细菌进入瓶内呢？”这个关键问题容易引发学生的思索。在此情景下，教师引入巴斯德的鹅颈瓶经典实验，设问：鹅颈瓶实验装置的最大优点是什么？鹅颈瓶实验如何开展的？鹅颈瓶实验得出的结论是什么？引导学生逐一解答。

教师同时也指出，巴斯德是综合前人的研究成果，并用缜密的思维和精细的实验来揭示细菌不是自然发生的，而是由原来已经存在的细菌产生的。再次引导学生反思：从以上这些科学家探索细菌的经历，你从科学家身上学到了什么？经过教师引导的层层矛盾冲突，学生不仅对巴斯德的实验有深刻的体会，也对科学家艰辛的探究历程有深刻的体验。

最后，在学生经历上述思维历程后，教师引导学生总结：细菌的发现是一个曲折的过程，是一个伴随科学工具不断改良和科学家不断严谨深入探究的过程；细菌来源于已存在的细菌，它并不能从无到有，不能凭空产生。

4 教学反思

受学生智力水平、实践经验等方面的制约，学生在推理探究学习时，经常会遇到对探究资料感到陌生、难以理解，导致推理探究活动无法进行的情况[1]。这时，教师应扮演好“助学”的角色。在课前尽量筛选材料(添加必需资料,删减多余材料)，让学生在课堂上分析推理时更有针对性。例如本节教材对“细菌的发现及来源”仅提供列文·虎克和巴斯德的史料，教学中补充了3个史实资料，使之形成连贯的、有逻辑关系的史实资料，便于引导学生推理。在引导推理探究的过程中，教师应通过有价值、导向明确的问题引导学生思维，重走科学家的科学探究之路。需注意问题的设置要围绕教学主线，宜精不宜多，否则会限制学生思维。对一些推理难度较大的探究，可安排讨论、辩论等形式，让学生大胆质疑、发表见解，促进思维火花的迸发，有效突破推理探究活动的难关。