科學探究促進概念生成

吳艷明

【摘要】 “草履蟲的培養方法”課外探究實驗過程中，引導學生經歷發現性學習和有意義接受學習，促進相關生物學概念的生成。然后再啟發引導學生分析、組織相關下位、上位和并列概念的聯系，并應用概念解決生活實際問題，進一步深化概念的理解。

【關鍵詞】 科學探究 概念 草履蟲 培養

【中圖分類號】 G633.91 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2014）01-108-01

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》（簡稱《生物新課標》），在繼續倡導“主動、探究、合作”的學習方式的同時，更強調了學生對重要概念的理解與應用，并將之作為主要課程目標。本文通過探討“草履蟲的培養方法”課外探究實驗教學設計案例，淺析科學探究促進概念的生成。教學設計如下：

1. 教學目標

1.1 知識與技能：通過完成實驗設計，學會生物科學探究的一般方法；通過課外實驗的體驗，掌握草履蟲的培養方法，理解“草履蟲是單細胞生物”的概念；生成“生態系統”、“食物鏈”、“生態平衡”等上位、下位和并列概念。

1.2 過程與方法：運用已學過的草履蟲背景知識，小組協作完成“用不同的實驗材料培養草履蟲的比較”；通過完成實驗探究過程，分析、組織上位、下位和并列概念；初步學會運用所學概念解決生活實際問題。

1.3 情感態度與價值觀：通過小組之間的分工合作，培養協作精神；通過科學探究的實踐，培養學科興趣和科學創新精神。

2. 教學重、難點

理解“草履蟲是單細胞生物”的概念；生成“生態系統”、“食物鏈”、“生態平衡”等上位、下位和并列概念。

4.1 實驗設計

4.1.1 提出問題：你們小組的問題是： ；

4.1.2 作出假設：你們小組的假設是： ；

4.1.3 制定計劃并實施；提示：①每一種培養方法要設置重復，建議不要少于3次。②注意設置對照。③實驗的具體步驟是怎樣的？④怎樣記錄實驗數據？⑤怎樣選擇比較適宜的培養材料？⑥怎樣才能使草履蟲生長快、繁殖快，便于實驗觀察？

4.1.4 得出結論并進行交流：指導學生認真觀察草履蟲培養情況，得出結論，并寫出實驗報告進行組內、組間交流。

4.2 組織實驗

4.2.1 草履蟲種源的采集：在學校生態園的池塘內水域，用500ML燒杯取一些水，用顯微鏡觀察，若發現有少量個體小的草履蟲，取之可作為草履蟲培養的種源。

4.2.2 指導學生培養和觀察草履蟲：學生自選實驗材料培養草履蟲，定時鏡檢觀察草履蟲生長及培養液變化情況，把燒杯放在實驗室窗臺，有陽光照射處，培養一個月。將興趣小組分為四個小組，每組負責一種培養液：對照組（培養液：池塘水300ML+10ML清水）；牛奶培養組（培養液：池塘水300ML+10ML鮮牛奶）；米飯培養組（培養液：池塘水300ML+10g大米飯）；紫菜培養組（培養液：池塘水300ML+10g紫菜）。

4.2.3 指導學生認真思考、分析實驗現象：如指導學生觀察比較哪種培養方法下草履蟲生長繁殖快？草履蟲的數量變化和培養液的渾濁情況說明了什么問題？培養過程中，培養液液面為什么出現白膜？在認真觀察的基礎上，引導學生嘗試通過查資料、上網、小組合作等多種方式解決問題。

4.2.4 進一步實驗：可根據草履蟲生長情況適當調整培養液的濃度，選取較適合的草履蟲培養方法。認真記錄實驗數據，為后期分析交流使用。

4.2.5 實驗結束后，引導學生進一步思考：還想到更好的草履蟲培養方法嗎？本次實驗你理解了哪些生物概念？解決哪些生活實際問題？指導學生改進實驗方案。

4.2.6 指導學生寫出實驗報告，進行組間交流、師生交流。以下為四個小組的實驗記錄表：

4.3 深化拓展

引導學生了解其他小組實驗結果，并反思本組的實驗；嘗試解決實驗探究過程遇到的問題，并應用到實際生活。以下為某小組的深化拓展內容。

三種培養材料的比較：紫菜培養組草履蟲繁殖最快，其次是牛奶培養組，最后是大米培養組。從草履蟲數量變化情況來看，牛奶培養組的牛奶不能投放過多，否則，影響草履蟲的正常繁殖與培養。

原因分析：培養液液面的白膜是大量草履蟲集中分布在液面導致的。原因是因為培養液細菌大量繁殖，消耗水中氧氣，所以草履蟲分布于液面吸收氧氣。紫菜培養組中的草履蟲大量攝食紫菜，所以培養一段時間后紫菜減少，培養液由渾濁變澄清。但牛奶培養組的牛奶投放過多，導致細菌繁殖過快，大量草履蟲缺氧而死。所以要稀釋3倍后進一步培養。燒杯壁上長的“青苔”是由于藻類植物進行光合作用，大量繁殖。

由本次探究實驗可知，紫菜作為培養材料，可短期內大量繁殖草履蟲，滿足教學實驗需求。

5. 教學反思

5.1 科學探究促進概念生成

通過課外實驗“草履蟲的培養方法”的完成，學生不僅加深對“草履蟲是單細胞生物”的理解，在經歷了發現學習和有意義接受學習的結合，可以生成相關的生物概念：“食物鏈”：藻類 草履蟲 渦蟲；藻類是生態系統中的“生產者”，草履蟲和渦蟲是“消費者”；細菌是“分解者”；培養液中的生物和周圍環境構成了一個“生態系統”；藻類和草履蟲的生物關系是“捕食”；綠草履蟲和綠藻共同生活的生物關系是“共生”。“生態系統”的上位概念是“生物”與“環境”，下位概念是“生產者”、“消費者”、“分解者”、“食物鏈”等；“捕食”和“共生”互為并列概念；藻類在光下進行“光合作用”；細菌能進行“分解作用”，所有生物都進行“呼吸作用”；“非生物因素”有陽光、空氣、水等；“生物因素”有綠藻、草履蟲等。

實驗過程中提問學生：如果培養草履蟲的燒杯中沒有光、溫度、空氣等非生物因素，沒有藻類、渦蟲、細菌等生物因素，分別會對燒杯中的其它各因素帶來什么影響和后果？為什么？通過引導學生分析、組織已學過的生物概念，進而再引導學生對草原、森林等生態系統做類似的分析，從而使他們歸納出“分解者”、“生產者”、“消費者”等下位概念，最后抽象概括出上述“生態系統”的初步概念。

5.2 本次探究活動的可取之處：課外探究活動是課堂的延伸，豐富學生的課外生活，拓展他們的知識面，全面發展學生的思考、動手、動腦和創新能力。

5.3 本次探究活動的不足之處：草履蟲的培養材料是一個重要因素，但不是決定因素，培養液的濃度是關鍵因素。本次實驗培養草履蟲時，沒有選擇合適的濃度范圍。本次探究活動應該對每個實驗組進行不同濃度梯度的培養液的配備。