新課改下一道實驗題的教學設計嘗試

李明英

新課程規定了三大課程目標領域──知識與技能；過程與方法 ；情感與價值觀念.學生對知識的掌握不再是判斷教學有效性的唯一標準.“有效教學必須促使學生在這三大領域得到全面的充分的發展，有效教學要求教師將學科的價值定位在完整的人的發展上”.因此，課堂教學的有效性，絕不僅僅是“效率”與“目標”的實現，而是要緊緊抓住“通過課堂教學，學生獲得發展”這個課堂教學有效性的核心價值.構建[JP3]和諧、愉悅的課堂，才能全面提高課堂教學效率，掌握課程改革的主動權.[JP]

生物學是一門注重實驗教學和探究能力的學科，課堂教學不應是一個封閉的系統，而是積極改變教學方式，使新的課堂教學形式得到充分的發揮.靈活多樣的創設教學情境，引起學生內部思維矛盾沖突，激發學生積極主動的思考，促進學生學習能力的形成和發展.新課程改革關鍵在于課堂教學中如何實施新的教學理念，本人在一道實驗題教學中做了以下探索和嘗試：

一、展示實驗題

如圖所示，U形管中間被一種能允許水分子和單糖通過而二糖不能通過的半透膜隔開，現在兩側分別加入0.1mol/L的淀粉溶液和蔗糖溶液，設計問題：

（1）一段時間后液面高度變化是怎樣的？

（2）U形管兩側加入少量的蔗糖酶后，兩側液面將如何變化？液面高度不變化時，兩側溶液濃度是否相等？

（3）如果兩側溶液換成0.1mol/L的蔗糖溶液和0.3mol/L的蔗糖溶液，一段時間后兩側液面間如何變化？液面高度不變化時，兩側溶液濃度是否相等？如果把U形管換成方形水槽呢？

（4）如果兩側溶液換成水和0.1mol/L的蔗糖溶液，如何證明蔗糖的水解產物能否透過半透膜？

二、展開討論

課堂上我先讓同學們分組討論，要求整理出各組的觀點和答案并簡單記錄，各組選派一位代表闡述本組討論的結果，本組其他學生可以補充完善.教師對各組討論情況作出點評，不管觀點和答案是否正確，對積極參與學習的態度給以肯定，對于各組的分歧教師引導全班同學一起探討.

三、展示討論結果

合作探究問題（1）：“一段時間后液面高度變化是怎樣的？”

學生討論的結果為：

U形管兩側液面高度不變.

原因分析兩側溶液濃度相等時兩側溶液中的水分子數量相等，單位時間內水分子通過半透膜從左側向右側的滲透速率與從右側向左側的滲透速率相等，因而兩側液面高度沒有變化.

合作探究問題（2）：“U形管兩側加入少量的蔗糖酶后，兩側液面將如何變化？液面高度不變化時，兩側溶液濃度是否相等？”

討論出現分歧：

第一種觀點認為，右側液面上升左側液面下降，此時兩側溶液濃度不等，右側溶液濃度大于左側.

原因分析為：當兩側溶液中加入少量蔗糖酶后，酶有專一性，蔗糖酶對淀粉沒有水解作用， 右側溶液中的蔗糖會被蔗糖酶水解成葡萄糖和果糖兩種單糖，導致右側溶液濃度升高，因而發生滲透作用使右側液面升高左側液面下降，隨著右側液面升高壓強也在增大，會阻止液面繼續上升，此時，兩側溶液濃度不相等，右側溶液濃度大于左側溶液濃度.

第二種觀點認為，兩側液面高度差先升高后下降，最后兩側液面恢復到等高，此時兩側溶液濃度相等.

原因分析為：蔗糖酶將蔗糖水解成單糖葡萄糖和果糖兩種單糖，使右側溶液濃度升高.水分子比單糖分子小，單位時間內水分子透過半透膜從左側向右側移動速率大于單糖分子從右側向左側移動的速率，使右側液面升高左側液面下降；導致右側溶液濃度逐漸下降同時左側溶液濃度之間上升，隨即水分子和單糖移動速率都逐漸減慢最終到達一種動態平衡，此時兩側溶液濃度相等，液面高度也相等.

同學們對比發現第一種觀點有明顯的失誤，沒有考慮單糖能透過半透膜.因而第二種觀點被認同.

合作探究問題（3）：“如果兩側溶液換成0.1mol/L的蔗糖溶液和0.3mol/L的蔗糖溶液，一段時間后兩側液面間如何變化？液面高度不變化時，兩側溶液濃度是否相等？如果把U形管換成方形水槽呢？”

在前兩個問題討論的基礎，第三個問題很快得出討論結果，沒有出現大的異議.

各組的觀點是：右側液面逐漸升高同時左側液面下降，由于液面升高引起液壓逐漸上升，阻止右側液面繼續升高，當兩側液面不再變化時溶液濃度右側大于左側.如果U形管換成方形水槽，中間半透膜兩側蔗糖溶液存在濃度差，會發生滲透作用，最終兩側溶液濃度達到相等.

合作探究問題（4）：“如果兩側溶液換成水和0.1mol/L的蔗糖溶液，如何證明蔗糖的水解產物能否透過半透膜？

最簡單的方法怎樣證明？

還可以怎么證明？如何設計？”

各組很快討論出蔗糖水解產物能否通過半透膜的最簡單方法：看U形管兩側液面高度如何變化，如果兩側液面高度差變大，則說明蔗糖水解產物不能透過半透膜；如果量測液面差先升高后下降，最后達到等高，則說明蔗糖水解產物能透過半透膜.

還能用其他方法證明嗎？學生都能想到：蔗糖的水解產物有還原糖，還可以用斐林試劑在水浴條件下是否產生磚紅色的沉淀來證明.學生出現兩種設計方案：第一種方案，在左側溶液中加入適量的斐林試劑并水浴U形管，看左側溶液是否有磚紅色沉淀產生，如果有則說明蔗糖水解產物能透過半透膜，否則，則不能透過半透膜；第二種方案：在U形管兩側溶液中都加入適量的斐林試劑并水浴U形管，如果右側溶液中有磚紅色沉淀產生，左側沒有，則說明蔗糖的水解產物不能透過半透膜.如果兩側溶液中都有磚紅色沉淀產生，則說明蔗糖的水解產物可以透過半透膜.

四、教師點撥與引導分析

1.斐林試劑的顯色反應原理：實質是在水浴條件下氫氧化銅與還原糖的醛基發生氧化還原反應，生成磚紅色的氧化亞銅沉淀.氫氧化銅和氧化亞銅都是小分子的物質，都能透過半透膜.因此，無論蔗糖水解產物能否透過半透膜，也不管在U形管的一側還是兩側加入斐林試劑，水浴加熱后U形管兩側溶液中都會出現磚紅色沉淀，因而無法證明蔗糖水解產物能否透過半透膜.

2.實驗設計過程一些思考：應該將兩側溶液分隔開，獨立檢測左側溶液中是否出現還原糖， 并且有針對性的修改實驗方案？

3.實驗設計過程的基本要求：各小組按實驗設計遵循的原則；簡要書寫實驗操作步驟，并讓兩小組代表展示實驗設計操作簡要步驟.

其中某一小組的設計步驟如下：

（1）從U形管左右兩側取適量等量的溶液分別加入到兩支潔凈的試管中，并編號為甲試管和乙試管；

（2）分別向甲乙兩試管中加入適量等量的斐林試劑，并水浴3-5分鐘后，觀察兩試管溶液中有無磚紅色沉淀生成.

4.現象和結論：（1）如果甲乙兩試管溶液中都有磚紅色沉淀產生，則說明蔗糖水解產物能透過半透膜.（2）如果甲試管溶液中無磚紅色沉淀產生，乙試管溶液中有磚紅色沉淀產生，則說明蔗糖水解產物不能透過半透膜.

五、教學反思

傳統教學模式注重教師的主導地位，側重于如何把知識傳授給學生，偏頗于學生的主觀能動性，難以將課本知識轉化成學生掌握的知識，教學效果欠佳.這種教學模式難免出現高分低能現象，難以實現現代社會發展對人才的需求.新課程改革下，學生是課堂的主體，是學習的主人，他們通過自學，相互討論，互學互助，能發現自己知識，思維方面與其他同學的差距，相互取長補短，不斷完善和充實自己的知識儲備.既獲得學習成功的喜悅，又能使自己的實驗與實踐能力得到提升；從而增加了學習的動力，挖掘了學習潛能，提高了思維能力，從而更加喜歡生物課的研究性與探究性學習.endprint