焦能力培养 走向教学创新

周燕

摘要 教师在创设实验情境的过程中，引导学生自由选择试剂、创新材料等动手实验，体验科学探究的过程，最终构建细胞呼吸的概念，落实新课标提出的“核心素养为宗旨、教学过程重实践”的教学理念。

关键词 酵母菌 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1教材分析

“探究酵母菌细胞呼吸方式”选自人教版高中生教科书《必修1·分子与细胞》第五章第三节的第一课时，是培养学生生物核心素养的良好素材。该部分从物质与能量的视角，探索呼吸作用的过程，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化，体现了新课程标准的生命观念、科学思维、科学探究的学科核心素养。学生通过此探究性实验学习活动，能加深对细胞呼吸科学概念的理解，提升应用知识的能力，进而能用科学知识和科学方法解决现实生活中的实际问题。

2学情分析

奥苏伯尔曾说“影响学习唯一的重要因素是学习者已经知道了什么”。学生通过初中的学习对酵母菌细胞呼吸的产物和能量已有所了解，但是对于酵母菌在不同条件下产生CO₂的多少和产生酒精的条件还处于未知的好奇状态。所以，本节课通过实物的直观演示，创设情境激发学生的探究兴趣。

3教学目标

（1）通过探究酵母菌细胞呼吸的方式阐明细胞呼吸的概念、类型；说出有氧呼吸和无氧呼吸的发生条件和生成产物。

（2）初步掌握探究实验的一般方法，学会控制变量和设计对比实验；尝试对实验结果进行分析，并对实验方案进行改进。

（3）通过科学探究，增强小组合作意识，逐步形成勇于创新的科学精神，进一步树立实事求是的科学态度。

4教学重点和难点

（1）教学重点：分别探究酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物；设计并实施实验方案。

（2）教学难点：设计并实施可行的实验方案。

5教学过程

5.1教师创设情境，学生提出问题、作出假设

首先，学生通过观察教师的演示，感受注射器插入医用玻璃瓶中活塞发生的神奇变化。接着，教师播放了生物实验的视频。该视频的主要内容为：某生物兴趣小组成员在A瓶放入50 mL酵母菌、葡萄糖溶液接触O₂插上注射器，8min后活塞移动16mL；在B瓶放入等量的酵母菌、葡萄糖溶液滴加石蜡油隔绝空气插上注射器，8 min后活塞移动4mL；在C瓶放入等量的加热煮沸的酵母菌、葡萄糖溶液，8min后活塞不移动，一段时间后B瓶中有明显的酒味。学生观看完视频后，提出质疑：在不同条件下产生的气体一样多吗？什么条件下产生酒精？这样从而奠定学生思维的起点。接着，教师引导学生尝试作出大胆的假设。

5.2小组合作设计实验方案并连接装置

设计实验方案是整个实验最关键的环节，合理的实验方案才能检验假设的正确与否。教师通过引导学生小组讨论实验变量等方式，让学生自主归纳出实验的设计思路，小组内達成共识后派代表交流。接着，教师给学生提供实验试剂和创新材料。实验试剂（有氧条件）：质量分数为10%的NaOH溶液、H₂O₂溶液、FeCl₃溶液、注射器注空气、增氧泵；实验试剂（无氧条件）：石蜡油、注射器抽真空。创新材料1：医用玻璃瓶、注射器、针头-橡胶管-针头（口服液吸管）、针头-橡胶管-无胶头滴管；创新材料2：注射器、输液管、止水夹。每个小组派代表根据之前讨论出的实验思路，选择实验材料，并设计具体的实验方案，完成实验装置的连接。在这个过程中，教师用手机拍照，记录学生正确的或错误的装置连接方式，用于后续的交流展示。学生通过对装置连接方式的讨论与思考，加深对实验原理的理解，提高实验操作的科学性和严谨性，提高课堂学习效果。

5.3课堂汇报、师生评价、交流讨论

小组代表分享展示连接装置（图1），师生共评，生生互评。教师利用生成资源，捕捉教学时机，挖据思维深度，孕育智慧课堂。例如在医用玻璃瓶材料这组用澄清石灰水检测CO₂时，学生提到可以进一步完善装置避免空气中CO₂对实验结果的干扰。

5.4小组合作实施方案并改进完善

小组代表自由选择检测试剂进行操作，每组派代表分享实验结果和结论，完成表1的填写。

5.5汇报实验结果，得出结论，构建概念

为了动态生成教学，教师特别要注意学生在交流展示中的错误。例如，在学生汇报酒精检测有氧条件和无氧条件都呈灰绿色时，教师可以引导学生分析原因：（1）有氧条件通气不足，可能有部分酵母菌在无氧条件下产生了酒精；（2）葡萄糖也可使橙色的重铬酸钾溶液变成灰绿色，要通气时间足够长，将葡萄糖消耗掉；（3）市售的活性干酵母粉里的食品添加剂也会使橙色重铬酸钾变成灰绿色，可选择纯酵母菌菌种做为实验菌种来源。笔者鼓励学生课后对完善后的方案进行再探究。学生在实验过程中产生的“错误”可作为进一步思考和探究的新问题。学生通过探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的产物，最终合理地构建出细胞呼吸的概念。

5.6课外拓展探究，定量研究

新课程标准提出在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。本节课教学中，教师精心设计的题，激发学生主动学习。学生能自主设计出用于定量测定的实验组，并确定了两种比值。比值1：酵母菌有氧呼吸消耗O₂与生成CO₂的体积比；比值2：酵母菌消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸CO₂与无氧呼吸CO₂的体积比。最终学生通过一系列的实验得出比值1为1：1，比值2为2.5：1～5：1。学生发现比值2的实际比值与其理论比值3：1间有差距。这个误差给教师的教学提供了很好的契机。教师可以引导学生探究误差产生的原因，以规范学生的实验思路，为学生的自主探究积累经验。同时，类似的实验教学也可以促进学生记录、整理、分析实验数据，定量表述实验结果等科学探究能力的发展与提升。

6实验创新及反思

（1）简化实验装置，操作流程，与教材装置所需8～10 h完成实验相比，本改进实验可在一个课时内完成，时间短。

（2）激发学生自主设计兴趣，学生自由选择多样化的试剂、材料。

（3）低成本、低消耗、定量测定细胞呼吸产物，科学严谨。

（4）对教材现有实验进行改进和补充。

纵观整个实验，在质疑中孕育问题，问题引导探究，探究依赖创造。本节是将学生能力的形成作为教学设计的核心和目标，将知识的获取作为能力形成的载体，努力使探究教学从体验走向创新，从知识走向能力，最终指向学生的发展。