教学教研
名师工作室
实验中学黄 卉-“探究酵母菌细胞呼吸方式的实验”课例
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教学设计理念
尝试用探究合作教学模式。选择的教法主要有:直观教学法、实验教学法、讨论教学法和引导发现教学法。学法主要有:在学习过程中,熟悉探究的一般方法和策略;在实践活动中,获得归纳总结的能力并获得新知;在合作学习中,学会质疑、交流和评价;在自主学习中,拓展提高科学探究能力。
教学内容分析
普通高中生物学课程标准中,“细胞代谢”是必修1 “分子与细胞”模块的重要组成部分之一,细胞呼吸是细胞产能代谢的主要方式。“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是本单元一个很重要的探究性实验,是培养学生实验和探究能力的好素材,借此实验可以培养学生设计探究实验的能力。
由于酵母菌是兼性厌氧菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,因此便于用来探究细胞呼吸的不同方式。
本实验要求学生设计实验探究酵母菌在有氧和无氧条件下的产物,培养学生设计探究方案的能力,并通过探究理解酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的条件、结果、实质。同时,学生在实验中可以体验到探究实验的具体过程,即:提出问题—作出假设—设计实验—进行实验—结论、交流和应用。在理解了酵母菌无氧呼吸方式的基础上,可以利用其无氧呼吸进行生活中米酒和馒头等过程的实践。
学情分析
在上一节中,学生已经了解到细胞呼吸中有机物能释放能量产生ATP, 为细胞呼吸概念的引入打下基础。
由于这个实验是教材中的第三个探究实验,学生已经具备了一定的认知能力、观察分析能力,初步了解实验探究的一般过程,但实验探究和创新的能力还有待提高。
这个阶段的学生本身对自然科学有着浓厚的兴趣和强烈的好奇心。教师要做的就是适当的调动和鼓励,创造各种条件 ,让他们创意思维搭建验证、犯错、改进的平台,最终学会发现问题、解决问题。
教学目标
知识目标:通过“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的改进和创新,深入理解细胞呼吸的概念。
能力目标:熟悉实验的操作过程,提高学生的动手能力;在以小组为单位的实验过程中,发展学生交流合作的能力;进一步巩固学生的观察、探究生物现象的实验能力。
情感态度与价值观目标:养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
教学重点:探究能力和创新能力的培养
教学难点:探究能力和创新能力的培养
教学用具:PPT,实物展示台,锥形瓶,烧杯,试管,导气管,气泵,玻棒,橡皮塞,酵母
菌菌液,质量分数1%~10%的葡萄糖溶液,溴麝香草酚蓝水溶液,酸性重铬酸钾溶液,10%的NaOH溶液,澄清石灰石等
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
课前准备
带领兴趣小组学生制作馒头,产生疑问。
 
1、在家制作馒头、面包等;
2、进行预实验:带领兴趣小组学生重复了课本实验,发现问题。
3、将全班分成六组,小组讨论预实验中的遇到的问题,提出探究课题,设计实验,完成导学案。
1、通过生活实践建立学生对酵母菌发酵过程的初步认知;
2、让兴趣小组的同学进行预实验,既起到榜样的作用,也能提高学生发现问题解决问题的能力。
3、课前分组讨论能有效提高课堂的效率,让学生思维能更有效的交流。
导入新课
 
 
1、展示四组面团:
①组面团加入酵母菌,袋子中留有大量的空气;
②组面团加入酵母菌袋子中排尽空气密封保存;
③组面团不加入酵母菌,袋子中留有大量的空气;
④组面团不加入酵母菌袋子中排尽空气密封保存。
2、根据学生回答的问题,总结出细胞呼吸的概念。
1、学生通过看、摸、闻、抽取气体检验等方法,描述观察到的现象并得出以下与酵母菌相关的一些结论。并对这些现象和结论
 
2、大家对细胞呼吸的过程提出问题,作出假设。
1、通过发面实验,教师引导学生学会观察、描述实验现象,并得出结论的方法。
 
2、由学生的结论总结出概念,帮助学生理解概念。
 
3、学生在理解概念的基础上提出问题,进一步挖掘概念的内涵。
新课展开
 
环节1——预实验的展示
 
 
 
请生物兴趣小组同学介绍他们的实验过程和结果。
 
生物兴趣小组的同学
1、介绍他们的实验过程和结果;
2、着重介绍了实验中发现的问题;
3、请同学们一起探讨解决问题的方法。
1、提高学生发现问题、分析、解决问题的能力;
2、保障实验的顺利进行。
 
环节3——探究实验设计的交流
 
请全班同学参与交流探究实验课题和实验设计思路。(课前已经提倡学生查找资料用新颖的方法设计实验)
六个组将他们的课前探究实验选题,以及设计思路跟大家分享,听取其他同学们的意见和建议。
1、充分挖掘学生的创造力;
2、提高学生设计实验的能力;
3、提高学生质疑的能力。
环节4——实验验证
介绍实验材料用具。要求学生认真观察现象并记录实验结果。
各组根据老师提供的实验材料用具,进行实验。
 
提高学生的实验操作能力,交流与协助的能力。
环节5——实验结果的交流
 
 
引导学生展示、描述并分析实验结果,接受其他同学的提问。
1、学生展示、描述并分析实验结果;
2、每组接受其他同学的提问。进行交流和讨论。
1、提高学生质疑能力;
2、通过问答的形式,提高学生的应变能力,加深学生思考问题的深度和周密性。
3、在问答中,让知识呈螺旋式上升到一定高度。
课后评价
 
总结与评价
提供《小组实验评价表》给学生填写进行互评、自评,教师填写《教师评价表》。
学生填写《小组实验评价表》
1、对学生的实验过程和合作能力进行及时评价。
2、通过三个核心问题“小组活动中遇到什么困难,如何克服?”、“小组活动中存在哪些不足,对于以后有什么启发?”、“简要分析小组成绩和不足。”引导学生进一步的总结反思。
 
板书设计
 
探究酵母菌的细胞呼吸方式
一、生活中的科学
二、细胞呼吸的概念
三、探究酵母菌的细胞呼吸方式
提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→实验结果展示分析→得出结论
教学特色
探究酵母菌细胞呼吸的方式这节实验课是必修一中第三个探究实验,在前面的几次实验中学生掌握了实验变量的控制、实验设计的一般原则,对探究型实验的一般步骤也基本熟悉,因此本科重在突出学生的自主设计与创新能力的培养,引导学生学会质疑并应用其他周边知识,团结协作共同解决问题。
本节课的第一个特色是将多种形式呈现了这节实验课,不论是课程引导中的面团实验、常规的锥形瓶实验、还是学生制作的创意实验都能定性的得出相应的结论,拓展了学生的思维,让他们知道不论实验条件如何,只要肯动脑筋都能达到实验目的,充分体现了现在所提倡的“创客”精神。
本节课的第二个特色是提出了实验教学的一个新模式,实验课不再是前半节课老师讲如何做,后半节课学生放鸭子实验。本节课提出了学生引导学生的,小组合作探究的模式,课堂的重心由教师转移到学生。教师培养学生领袖,将功夫做在课外,并将大课堂划分成小组,小组中人人有任务,任务有落实,充分发挥学生的主观能动性,培养了学生的领袖气质、交流和协作能力。
本节课的第三个特色是多维度的评价体系,除了常规的教师评价,还加上了小组自评和互评、组内成员自评和互评环节,多角度找学生的闪光点,有利于学生的自我认知。
本节课的第四个特色是极具有实验操作的意义。本实验耗时长、实验现象不明显,实验用具要求较高,通过本节课学生实验的多层次体现希望能给老师和同学们更多的思考,并以后的实验操作中能够得以运用,从而顺利的完成这个实验。
 
教学效果:
本节课大部分实验收到了较良好的效果,落实了课本的知识要求,学生参与度高,学生兴趣浓,课堂气氛活跃,思想的碰撞、观点的表达,整节课学生活动如行云流水,顺畅自然,丝毫没有束缚感。在这里学生既学到了知识,又提高了能力,更重要的是享受到了在集体中求知的快乐!本节课的延伸度也很高,学生学到了课本上的知识,也带着感兴趣的问题进入到了课后,学生大有意犹未尽的感觉。
本节课的进行中学生不停的思考,能够自主提出问题,并能通过相互的交流讨论解决部分问题。更难能可贵的是“尽信书不如无书”,学生能够通过自己的实验操作对课本内容和老师的操作进行质疑,并就自己的推测进行自主的实验,这种能够挑战权威的勇气和事实就是的精神是学生最大的亮点,这才更接近教育的本质!
本节课的评价也不局限于实验的效果,教师更看重的是小组的整体协作能力、克服困难解决问题的能力、创新能力等,每个学生在小组中发挥的作用,以及每个学生的反思。评价体系也不局限于教师评价,小组长有评价权利,组内成员也有互评自评,这种多元化的评价体系对学生的学习和成长更加有利!最终的评价中学生都能找到自己的闪光点,体现自身的在小组中的价值,提高了学生的自信心。
 
教学反思:
本课由两条主线达到教学目标:一是,从“观察—模仿—改进—创新”四个层面逐步培养学生能力;二是,遵循“发现问题—解决问题—再发现问题”的原则,有效发展学生的思维。
第一次上课时,我曾经将该实验当作了验证实验,让学生验证酵母菌的细胞呼吸产物,通过这节课的准备,我才充分理解教材的目的是培养发散性思维和探究能力。
这堂课起于发面的小创意,然而在教师与学生的共同探究中,发生了思维的交流和碰撞,衍生出许多的思考和创新。我充分认识到学生的潜力是无限的,我们只需要搭建一个平台。
对于实验条件薄弱的学校,简易的废输液瓶、注射器代替玻璃仪器,进行实验,效果显著、成本低。如果条件还不允许,还可以借鉴引入面团发酵的定性实验,同样可以达到理解细胞呼吸这个核心概念的教学目标。
 
点评:
整节课教师的整体设计逻辑严密,环环相扣。实验探究层层深入,在教材探究酵母菌细胞呼吸方式的基础上,针对学生生成的问题,进一步改进和创新出一系列的探究实验,并创造条件让学生实施,是一节充分体现生物学科实验特征,回归生物学科本质的好课。细细品味,该课中亮点频出:
1、 预设情境,激趣生疑。
情境1引入环节。教师设计学生观察不同条件下处理的面团:1组面团加入酵母菌,袋子中留有大量的空气;2组面团加入酵母菌袋子中排尽空气密封保存;3组面团不加入酵母菌,袋子中留有大量的空气;4组面团加入酵母菌袋子中排尽空气密封保存。在35℃保温30分钟后,描述观察到的现象并得出结论。学生兴趣盎然,纷纷尝试。
情境2预实验环节。生物兴趣小组同学介绍他们在实验过程和观察结果时,说明他们发现的问题:无氧呼吸、有氧呼吸产生气泡都很少;无氧呼吸排气时间太长,无氧呼吸效果不明显;用橡皮球通气时,容易出现倒吸的情况;反应产生大量的泡沫,容易污染导管,影响实验效果;反应耗时太长,尤其是无氧呼吸,不易短时间观察到实验效果。小组同学提出疑问,这些现象是怎么产生的?可以改进吗?把问题抛给同学们,大家纷纷献计献策。
情境3学生分组实验环节。每组学生探究本组最感兴趣的问题,在参与实验中,学生们又有了新的发现。溴麝香草酚兰检测CO2的实验现象为什么不如澄清石灰水明显?在探究温度影响时发现无氧呼吸比有氧呼吸更敏感,这又是为什么?葡萄糖浓度越高细胞呼吸越强烈,能不能得出他们呈相关的结论吗?探究有氧呼吸和无氧呼吸产热实验,结果是两者量差别不大,什么原因造成的?在不断的探索的情境中,学生兴趣越来越浓,疑问越来越多。整节课学生情绪饱满,疑点重重,饶有兴致。
2、 铺设平台,发展能力。
高中生物学科对实验与探究能力的要求明确,要求学生掌握基本的实验操作,具备设计简单生物学实验,能对实验结果进行解释和分析、评价和修订等方面的能力。本节课中教师搭建合理的平台,层层拔高,学生一步一个台阶地迈上新的高度,有效发展了学生的实验探究能力和思维能力。本节课教师至少搭建四个层次的平台:
平台1从观察入手,教学生通过看、摸、闻、抽取气体检验等方法观察,发现问题,得出结论。通过“望闻问切”调动学生的感官,发展学生实验观察能力,通过概括分析“得出结论”,发展学生总结归纳的能力。
平台2让学生模拟教材实验进行课前的预实验,发展学生独立完成对大纲要求的生物实验的能力,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,以及相关的操作技能,在预实验过程中,学生生成了问题,发展学生发现问题的能力。
平台3让学生针对自己提出的疑问,作出假设,并设计实验验证假设是否正确,从而形成解决方案。这个过程中发展学生设计简单实验的能力,又发展学生分析判断的能力。
平台4让学生动手操作自己设计的探究实验,观察记录结果,并在探究实验中再生成的问题,进一步设计创新实验。这个过程中,发展了学生探究实验,处理结果,分析结果,得出结论的实验能力,同时,发展学生综合运用各学科知识的能力。
这种层层深入的设计,契合学生的认知发展规律,从感性认识上升到理性认知,在最近发展区顺其自然地发展学生的实验和思维能力。
3、 合作分享,有效学习。
观察整个课堂,学生都是分组完成各项任务,观察、实验操作、讨论交流、分析得出结论、分享结果等,学生们在合作中学会团结协作,在交流中促进思维的发展,在分享中碰撞出创新的思维火花。
比如,在实验操作环节,每位同学都能找到自己担当的角色,有进行结果记录的,有进行仪器连接的,有辅助、督促的,有看书提示的,分工明确,合作愉快,学生一直沉浸在思考的喜悦中,享受探索的乐趣。
这种有效的学习模式才是真正以人为本,学生喜闻乐见,符合新课标理念的学习方式,值得提倡和借鉴的。
4、 教书育人,润物无声。
这节课,我们不难看出教师在教授学生生物知识的同时,也在润物无声地教育着学生。
课前黄卉老师应该牺牲了大量休息时间,花了大量的精力学习相关知识,查阅相关文件,准备实验器材,寻找实验材料,自己和兴趣小组的学生一起反复实践,发现问题。这个过程中黄老师务真求实的学习态度,乐业奉献的精神,都应该潜移默化的影响身边的学生。在课堂上,当学生实验失败时,当学生遇到困难时,教师鼓励的眼神,乐观、热情的态度,都无声地教育学生要勇敢面对。课后,黄老师应该还会针对学生再生成的新问题,共同深入探究,对学生的疑惑进行逐一解答。
正因为教师的身先垂范,务真求实、敢于创新的榜样力量,才使得学生在学习生物学科知识以外,学会做人。这不就是我们苦苦寻求的真正的学科教育吗?
教育是一门育人的艺术。我知道,在通往高远的艺术殿堂的道路上,黄卉老师还有很长的路要走,但我从这节课中能感到,她已渐入佳境,未来对她别有洞天,我对此充满期待!
(点评人:李继红)
 
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