拓展教材實驗 挖掘課后探究 培養核心素養
——以“嘗試用酸奶機制作酸奶”實驗的拓展為例

張 弛 （南京市第五初級中學 江蘇南京 210005）

為了適應日新月異的社會變化，幫助學生在未來更好地工作與生活，研究者開始重視對學生核心素養發展的研究。我國制定的“學生發展核心素養”是指“學生在接受相應學段的教育過程中逐步形成起來的適應個人終身發展與社會發展需要的人格品質與關鍵能力”。生物學科的核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。生物學是一門以實驗為基礎的自然科學。科學探究既是科學家工作的基本方式，也是學生有效學習的方式。由此可見，要想在生物學教學中推動學生核心素養的提升，促進實驗教學方式的改革尤為重要。

蘇教版八年級下冊《生物學》第23章第一節“源遠流長的發酵技術”的“課后探究”板塊中有“嘗試用酸奶機制作酸奶”的相關實驗內容。筆者以此實驗的拓展為例，淺析教師如何以實驗失敗的經歷為突破口，引導學生進行科學探究，以促進學生生物學學科核心素養發展。

1 分析實驗細節，激發學生批判質疑精神

問題意識是批判質疑的動力，學生對實驗過程的質疑，是其批判性思維覺醒的開始。批判性思維是一種基于思維活動中的獨立分析和批判，是思維活動中善于估計思維材料和精細地檢查思維過程的智力品質。其作為科學思維的重要組成部分，是學生應該具備的一種思維習慣和方法。因此，教師應有意識地發展學生的批判性思維。教材中本實驗的操作建議是：將一定量的牛奶與適量酸奶（或酸奶發酵劑）一起倒入酸奶機中，通過發酵制作酸奶。教材原意是想學生通過制作酸奶，能舉例說出發酵技術在食品制作中的作用。但從學生的實驗結果來看，約有1/3的學生未能成功制得酸奶。這種出乎預料的情況令許多學生對教材中的實驗過程產生了懷疑。在本實驗教學中，筆者肯定了學生敢于提出問題的勇氣，并鼓勵他們對實驗失敗原因進行大膽的猜測。經過縝密思考，學生設計了相關調查問卷，從溫度控制、滅菌方法、提供菌種的酸奶品種等實驗細節，分析比較成功組和失敗組的異同。經過調查，學生發現實驗中各組提供菌種的酸奶品種差異較大，其余條件均基本相同，在批判質疑思維的指引下，學生逐漸找到了分析實驗失敗原因的突破口。

2 喚起積極思考，促進學生發散思維發展

學生基于自己的調查，雖然發現了實驗的成敗極有可能由于采用的原料“酸奶”品種不同造成的，但是他們無法確切說出造成此現象的根本原因，這也直接導致了后續的探究無法進行。這時，筆者便組織了學生進行頭腦風暴，訓練學生的發散性思維。發散思維是針對問題從多個維度進行分析、猜測、聯想，從固有的思維模式中跳脫出來，尋求解決問題的多種可能性的一種思維方式。在頭腦風暴過程中，有學生認為是同學對“酸奶”一詞解讀有誤，原實驗中被學生廣泛采用的“用于提供菌種的酸奶”（如“優酸乳”“優酪乳”“發酵乳”“冠益乳”等）可能不是真正意義上的“酸奶”。接著，有學生建議既然不能明確這些飲品是否屬于“酸奶”范疇，可以給它們暫時統一命名為“酸性含乳飲品”；也有學生猜測某些“酸性含乳飲品”可能不含有乳酸菌；也有學生提出“酸性含乳飲品”所提供的乳酸菌不一定是發酵酸奶所需的菌種的觀點……學生在討論中相互啟發，有效地促進了發散思維的發展。

3 設計系列實驗，提升學生探究學習水平

科學探究是進行生物科學研究最有效的方法。通過設計并進行探究實驗，親歷研究過程，學生經歷了完整的思維訓練，更深入地建構概念。在教學中，筆者鼓勵學生以自己的推測為基礎，提出問題并做出假設，設計系列實驗依次進行探究。在“探究實驗一”（以下簡稱“實驗一”）中，學生提出問題：常見的酸性含乳飲品都含有乳酸菌嗎？并對進行教材實驗時使用頻率較高的飲品品種進行鏡檢觀察，發現部分酸性含乳飲品并不含有乳酸菌。在此基礎上，學生又設計了“探究實驗二”（以下簡稱“實驗二”），進一步提出問題：含乳酸菌的酸性含乳飲品都能為制作酸奶提供有效的菌種嗎？學生將“實驗一”中檢出乳酸菌的飲品作為菌種，重新嘗試制作酸奶。聯合國糧農組織和世界衛生組織對自然發酵酸奶的定義為“乳與乳制品經乳酸菌發酵而得到的凝固型乳制品也即發生乳酸使牛奶中酪蛋白凝結的‘乳凝’現象的才為自然發酵酸奶”。也就是說，有“凝乳”現象才能證明酸奶的制作是成功的。實驗現象表明，約有一半的牛奶沒有發生“乳凝”，因此，可以看出不是所有含乳酸菌的飲品都能為制酸奶提供有效的菌種。

學生通過“實驗一”和“實驗二”的觀察分析，得出初步結論“含有多種有生命力的乳酸菌的酸性含乳飲品可為發酵酸奶提供有效菌種”。學生在層層推進的探究中思考、實踐，改變了依賴教師直接給出答案的被動學習方式，提高了科學思維品質，促進了探究學習水平的提升。

4 推廣探究成果，提高學生社會責任意識

學生為了驗證上述系列探究實驗結論的準確性，又自發去超市購買了其他多種市售“酸性含乳飲品”作為原料制作酸奶，觀察實驗現象，并詳細比較能用于制作酸奶和不能用于制作酸奶的各種飲品的配料表、貯藏條件等信息。學生進一步具體化了探究實驗的結論：需2℃～6℃冷藏保存，且含有多種乳酸菌（保加利亞乳酸桿菌、嗜熱鏈球菌制作效果尤佳）的飲品可較好地為制作酸奶提供菌種。

生物學學科核心素養維度下的社會責任是指基于生物學的認識參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產生活中的生物學問題的擔當和能力。學生得到的這個推論的過程正是這種擔當和能力的體現。該推論解答了學生對自制酸奶失敗率高這一現象的困惑，更能明確指導學生今后自制酸奶時合理選擇用于提供菌種的原料飲品。這種社會責任意識還能促使他們把在該探究中獲得的感悟、結論主動向親友分享宣傳，也能間接引導親友們以生物科學的眼光審視現實生活。另外，該探究實驗的推論還可以作為教學建議，補充到教學參考資料中，將有效避免其他學生完成教材實驗時也出現高失敗率的局面。

5 突破交流瓶頸，增強學生團隊合作能力

“使用酸奶機制作酸奶”實驗過程耗時較長，且屬于食品加工范疇。家庭廚房相較學校實驗室是更適合完成該項活動的場所。因此，無論是教材實驗的開展，還是后續學生設計的“實驗二”，亦或是驗證探究實驗結論的環節，學生基本都選擇周末在家完成。這為觀察提供了時間上的便捷，但卻帶來一個明顯的問題——無法及時與班級同學交流實驗結果。這種低效的溝通既阻礙了探究活動的開展，也妨礙了學生團隊合作能力的提升。

考慮到以上原因，筆者與學生運用“互聯網+”技術來打破這一瓶頸：

（1）在進行問卷調查，分析教材實驗失敗率高的原因時，采用“問卷星”在線問卷系統來收集數據。調查完成后，統計結果自動反饋，方便了學生后續討論的開展。

（2）制作酸奶的過程中采用視頻直播軟件進行實時操作展示，有利于其他學生多次回看、比較、篩選，避免了因實驗者操作不當造成的錯誤結果對探究結論的干擾。

（3）學生組建微信群，將實驗的結果（照片、視頻等）發布在群里，由各組組長負責統計匯總結果，提高了統計的效率和可信度。高效的溝通和準確的結果也能從側面反映出學生團隊較強的合作能力。

整個探究性學習活動以學生在教材實驗“制作酸奶”過程中遇到的困惑為情境展開，源于學生的生活經歷。而解決生活中實際問題既激發了學生的探究熱情，又與核心素養的“社會責任”培養目標不謀而合。在研究過程中，幾乎所有環節均由學生自己觀察、思考、討論、設計及操作，充分發揮了學生的主體作用。同時學生還將“互聯網+”技術融入到研究全過程，使課內外探究活動有機結合，促進了理性思維與科學探究能力的發展。最終，學生通過探究性學習，成功制得酸奶，收獲了探索真知的喜悅。因此，教師在日常的教學中多留意教材原有實驗開展過程中的“小插曲”，借機引導和鼓勵學生探索其中奧秘，也是一條提升學生生物學核心素養的有效途徑。