讓探究性學(xué)習(xí)成為高中生物課堂教學(xué)的主旋律

梅金生

1教學(xué)背景

人教版高中生物選修一中專題四課題二“探討加酶洗衣粉的洗滌效果”需用3～4個課時進行教學(xué)。本課題主要是進行3個子課題的探究：(1)探究“普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果”；(2)探究“不同溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果的影響”；(3)探討“不同種類的加酶洗衣粉對同一污漬的洗滌效果的比較”。下面為第一課時的教學(xué)實錄和教學(xué)反思，本課時的教學(xué)任務(wù)是完成對第一個探究實驗的分析以及對第二個研究課題的實驗方案進行設(shè)計。

2教學(xué)目標(biāo)及重難點

(1)說出加酶洗衣粉的洗滌原理。

(2)探討溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響。

(3)教學(xué)重點是設(shè)計實驗方案，難點是實驗變量的梯度設(shè)計。

3教學(xué)設(shè)計思路

本堂課的教學(xué)設(shè)計思路是充分體現(xiàn)課程的基本理念，倡導(dǎo)學(xué)生進行探究性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究過程，讓學(xué)生勤于動手和動腦，培養(yǎng)學(xué)生的交流與合作的能力。由于本課題中的3個子課題是遞進關(guān)系，不是相互并列關(guān)系，因此在進行研究方案設(shè)計時要循序漸進，先通過教師對探究“普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果”實驗的分析，引導(dǎo)學(xué)生理清思路，把實驗中涉及的變量一一找出，然后應(yīng)用于設(shè)計新的探究實驗方案。由于教學(xué)中的探究內(nèi)容與學(xué)生的生活比較接近，因此教學(xué)中要借此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生開展本課題的研究。

4課堂實錄

實驗器材：1000mL、500mL燒杯各2只；溫度計1個；熱水；塑料水槽1只；長柄鑷子2把；瓷盤1個；普通洗衣粉、加酶洗衣粉各5g；帶有污染物的實驗用布。

教師請2個學(xué)生上講臺，在教師指導(dǎo)下相互配合完成下列操作：(1)在水槽中將水溫調(diào)配到40℃；(2)在2個1 000mL的燒杯上貼上標(biāo)簽后分別加入500 mL的熱水；(3)在2個燒杯中分別加入2種洗衣粉攪拌均勻；(4)在兩種洗衣液中加入相同大小并帶有等量污漬的實驗用布。

師：(向?qū)W生出示2塊實驗用布)2塊布的大小有差別嗎?上面的污漬怎樣?

生：大小一樣，污漬相同。

師：現(xiàn)在我把它們同時放人2種洗衣液的燒杯中，模擬洗滌。

師：大家預(yù)測一下實驗結(jié)果，哪個燒杯中的洗滌效果好?

生：應(yīng)該是加酶洗衣粉的燒杯。

師：大家根據(jù)生活常識的判斷非常正確，那什么叫加酶洗衣粉呢?

(幻燈片打出：|思考1|蛋白酶為什么具有如此強的功效?它的作用機理是怎樣的?請寫出蛋白質(zhì)分解的反應(yīng)式。)

教師要求讓一個學(xué)生板演，其余學(xué)生在下面寫一下蛋白質(zhì)在蛋白酶、肽酶催化下分解的反應(yīng)式。

(幻燈片打出：|思考2|脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶的作用又如何呢?教師等學(xué)生略作思考后出示反應(yīng)式。)。

師：大家回憶必修1的知識，酶的作用受哪些外界因素影響?

生：溫度、酸堿度等。

師：對，另外還會受到洗衣粉中的表面活性劑的影響。

(幻燈片打出：|思考3|酶能直接添加到洗衣粉中嗎?為什么?科學(xué)家是如何解決這一難題的?)

生：不能直接加進去。

師：是的。科學(xué)家通過將基因工程生產(chǎn)出的酶用特殊水溶性物質(zhì)包裹起來，與洗衣粉的其他成分隔離開來。

(幻燈片打出：|思考4|為什么說加酶洗衣粉的使用能減少對環(huán)境的污染?)

師：加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷、無磷的方向發(fā)展。

師：好，現(xiàn)在我們回過頭來分析一下前面進行的實驗。該探究實驗的課題名稱是什么?

生：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果。

師：該實驗的原理是什么?

生：生活中的各種污漬主要是蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、淀粉等多種不溶于水的有機物，這些有機物能在相應(yīng)的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的催化作用下水解成易溶于水的小分子有機物。

師：該實驗遵循的原則是什么?

生：單一變量原則和對照性原則。

師：該實驗的自變量是什么?因變量是什么?

生：自變量是不同種類的洗衣粉，因變量是洗滌效果(污漬的殘留程度、洗去污漬所需時間長短等)。

(讓學(xué)生閱讀教材P47“[資料一]如何有效地控制變量”，思考下列問題：(1)A同學(xué)的實驗方案存在問題嗎?若有問題，請說明存在的問題。(2)你同意B同學(xué)觀點嗎?請說明理由。)

生1：有問題。A同學(xué)未說明控制相同的適宜溫度；玻璃棒攪拌的強度難于控制相同等。

生2：不同意。B同學(xué)忽略了實驗中變量的控制問題。

師：讓我們把實驗方案歸納總結(jié)一下。

教師課件演示下列完整實驗方案：

課題名稱：探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果。實驗?zāi)康模罕容^不同洗衣粉的洗滌效果；實驗原理：蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶能催化分解污漬中的蛋白質(zhì)、油、淀粉等，洗滌效果好。實驗材料：普通洗衣粉、加酶洗衣粉、天平、白色棉布、1000 mL燒杯、玻棒、溫度計、滴管、污漬材料等。實驗步驟：(1)實驗準(zhǔn)備：帶有污染物的實驗用布的制取：取一定量的污染物制成溶液，取等量的污染物滴加在相同大小、質(zhì)地的新布上。稱取等量的洗衣粉：用天平準(zhǔn)確稱取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。(2)實驗過程：①取兩只大燒杯并編號，在燒杯中分別加入等量500 mL自來水。②將制好的污染布(污漬相同)和洗衣粉(一組為污染布和普通洗衣粉，另一組為污染布和加酶洗衣粉)分別放人兩只燒杯中。③用玻璃棒同時充分?jǐn)嚢枰欢螘r間。一段時間后重復(fù)攪拌。④相同的時間后觀察洗滌效果。(3)實驗結(jié)論：加酶洗衣粉的效果好。

師：讓我們來看一下實驗結(jié)果(用鑷子同時將2塊洗滌后的布夾出，放入500mL燒杯的清水中漂洗后取出讓學(xué)生觀察洗滌效果)。

生：好象2塊布的洗滌效果沒有明顯差別，與預(yù)期不太符合。

師：這是為什么呢?原來有許多因素會影響加酶洗衣粉洗滌效果的，如水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量、衣物的質(zhì)料、大小及浸泡時間和洗滌時間等。下面我們分組來設(shè)計探究方案。

(學(xué)生分6個小組進行探究活動，完成下面2個任務(wù)：(1)分析教材P47[資料二]。(2)按講義給出的提綱要求設(shè)計實驗方案。教師參與6個學(xué)習(xí)小組的討論，并注意收集有關(guān)信息，便于安排接下來的設(shè)計方案的交流。學(xué)生經(jīng)過5～6 min后每個小組都有了自己的方案。)

小組1：教材上[資料二]中設(shè)置的溫度梯度太大，應(yīng)該縮小，可將10℃減為5℃。

師：應(yīng)選擇多大范圍呢?

生：可先用10℃梯度，再找3組效果好的，設(shè)5℃為梯度再進行實驗。

師：這在必修三中稱為什么實驗?

生：預(yù)實驗。

小組2：我們小組設(shè)計的課題名稱：溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響；實驗?zāi)康模罕容^不同溫度下加酶洗衣粉的洗滌效果；實驗原理：酶的催化活性受溫度影響，在適宜溫度下酶的催化活性最高，溫度過低或過高酶的催化能力降低；實驗材料：加酶洗衣粉、天平、標(biāo)簽、記號筆、計時器、吹風(fēng)機、量筒、分析天平、

1000 mL燒杯、玻棒、溫度計、滴管、新鮮雞血、水浴缸、溫度分別為25℃、30℃、35℃、40℃、25℃、30℃、35℃的清水等；實驗步驟沒寫完。

小組3：我們的研究課題名稱是“探究加酶洗衣粉使用時的最適溫度”，其他的與小組2類似，實驗步驟也寫不全。

(小組4、5、6的發(fā)言類似，但實驗步驟大都說不全。)

師：針對大家對實驗步驟設(shè)計的不完善，下面給大家一個完整的實驗步驟作參考。

(課件中出示實驗步驟：①取10 cm×10cm的白色棉布4塊，用滴管各滴加5滴新鮮雞血，晾干備用。②取1000 mL燒杯7個，用天平分別稱取0.5 g加酶洗衣粉，依次倒入7個燒杯中。③將25℃、30qC、35℃、40℃、45℃、50℃、55％清水各500 mL依次倒入7個燒杯中，用玻棒攪拌溶化洗衣粉。④取水浴缸7個，依次倒入5000 mL 25℃、30℃、35℃、40％、45℃、50℃、55℃清水，插入溫度計保持恒溫。⑤將7個燒杯分別放到不同水溫的水浴缸中，將帶雞血的棉布分別放到燒杯中浸泡20 min。⑥按相同方式用不同玻棒攪拌棉布相同時間。)

師：在我們設(shè)計的各組實驗中有沒有對照組?

生：沒有對照組，但各組之間可相互對照。

師：這樣的實驗在必修1中稱為什么實驗?

生：對比實驗。

師：大家設(shè)計的方案都比較好，大家把實驗步驟再完善后，下次我們來進行相關(guān)實驗。

5教學(xué)反思

將洗衣粉廣告引人本課是本節(jié)課的常用手段，但筆者考慮到時間原因及本課題重點內(nèi)容后，巧妙地將探究“普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果”轉(zhuǎn)化為一個演示實驗，這樣既起引入作用，又解決了!個教學(xué)重點，此乃本堂課的一個成功之處。

在準(zhǔn)備演示實驗過程中，遇到一個難題是市場上買不到不加酶的洗衣粉，后來用人工方法將加酶洗衣粉中有顏色的小顆粒剔除后用于實驗，但多次實驗下來效果不明顯，此時教師靈機一動將失敗的實驗結(jié)果設(shè)計為引人影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素的巧妙過渡。

在課堂上讓學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，會出現(xiàn)五花八門的現(xiàn)象，這與完成教學(xué)任務(wù)有矛盾和有沖突。課上教師利用對演示實驗的分析作一鋪墊，設(shè)計實驗時利用講義上規(guī)定設(shè)計的內(nèi)容等降低了設(shè)計難度。讓學(xué)生在課上設(shè)計出一個方案來，筆者考慮到實驗步驟的設(shè)計有難度，準(zhǔn)備了一個參考實驗步驟，在必要的時候用板書形式出示給學(xué)生，這樣就很好地解決了探究性學(xué)習(xí)與難于完成教學(xué)任務(wù)的矛盾。這是本堂課的又一個成功之處。

教師對新課程的理解、教育教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變直接決定能否在中學(xué)生物課堂教學(xué)中實施探究性學(xué)習(xí)。只要教師敢于嘗試，努力去研究實施就一定能在中學(xué)生物課堂教學(xué)中進行探究性學(xué)習(xí)。