拓展教材實驗 挖掘課后探究 培養(yǎng)核心素養(yǎng)
——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(xué) 江蘇南京 210005）

為了適應(yīng)日新月異的社會變化，幫助學(xué)生在未來更好地工作與生活，研究者開始重視對學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的研究。我國制定的“學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”是指“學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中逐步形成起來的適應(yīng)個人終身發(fā)展與社會發(fā)展需要的人格品質(zhì)與關(guān)鍵能力”。生物學(xué)科的核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)?？茖W(xué)探究既是科學(xué)家工作的基本方式，也是學(xué)生有效學(xué)習(xí)的方式。由此可見，要想在生物學(xué)教學(xué)中推動學(xué)生核心素養(yǎng)的提升，促進實驗教學(xué)方式的改革尤為重要。

蘇教版八年級下冊《生物學(xué)》第23章第一節(jié)“源遠流長的發(fā)酵技術(shù)”的“課后探究”板塊中有“嘗試用酸奶機制作酸奶”的相關(guān)實驗內(nèi)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(jīng)歷為突破口，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，以促進學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展。

1 分析實驗細節(jié)，激發(fā)學(xué)生批判質(zhì)疑精神

問題意識是批判質(zhì)疑的動力，學(xué)生對實驗過程的質(zhì)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(zhì)。其作為科學(xué)思維的重要組成部分，是學(xué)生應(yīng)該具備的一種思維習(xí)慣和方法。因此，教師應(yīng)有意識地發(fā)展學(xué)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(fā)酵劑）一起倒入酸奶機中，通過發(fā)酵制作酸奶。教材原意是想學(xué)生通過制作酸奶，能舉例說出發(fā)酵技術(shù)在食品制作中的作用。但從學(xué)生的實驗結(jié)果來看，約有1/3的學(xué)生未能成功制得酸奶。這種出乎預(yù)料的情況令許多學(xué)生對教材中的實驗過程產(chǎn)生了懷疑。在本實驗教學(xué)中，筆者肯定了學(xué)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(jīng)過縝密思考，學(xué)生設(shè)計了相關(guān)調(diào)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(jié)，分析比較成功組和失敗組的異同。經(jīng)過調(diào)查，學(xué)生發(fā)現(xiàn)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(zhì)疑思維的指引下，學(xué)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(xué)生發(fā)散思維發(fā)展

學(xué)生基于自己的調(diào)查，雖然發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象的根本原因，這也直接導(dǎo)致了后續(xù)的探究無法進行。這時，筆者便組織了學(xué)生進行頭腦風(fēng)暴，訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散性思維。發(fā)散思維是針對問題從多個維度進行分析、猜測、聯(lián)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(fēng)暴過程中，有學(xué)生認為是同學(xué)對“酸奶”一詞解讀有誤，原實驗中被學(xué)生廣泛采用的“用于提供菌種的酸奶”（如“優(yōu)酸乳”“優(yōu)酪乳”“發(fā)酵乳”“冠益乳”等）可能不是真正意義上的“酸奶”。接著，有學(xué)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(tǒng)一命名為“酸性含乳飲品”；也有學(xué)生猜測某些“酸性含乳飲品”可能不含有乳酸菌；也有學(xué)生提出“酸性含乳飲品”所提供的乳酸菌不一定是發(fā)酵酸奶所需的菌種的觀點……學(xué)生在討論中相互啟發(fā)，有效地促進了發(fā)散思維的發(fā)展。

3 設(shè)計系列實驗，提升學(xué)生探究學(xué)習(xí)水平

科學(xué)探究是進行生物科學(xué)研究最有效的方法。通過設(shè)計并進行探究實驗，親歷研究過程，學(xué)生經(jīng)歷了完整的思維訓(xùn)練，更深入地建構(gòu)概念。在教學(xué)中，筆者鼓勵學(xué)生以自己的推測為基礎(chǔ)，提出問題并做出假設(shè)，設(shè)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(xué)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(fā)現(xiàn)部分酸性含乳飲品并不含有乳酸菌。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生又設(shè)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(xué)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(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織對自然發(fā)酵酸奶的定義為“乳與乳制品經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而得到的凝固型乳制品也即發(fā)生乳酸使牛奶中酪蛋白凝結(jié)的‘乳凝’現(xiàn)象的才為自然發(fā)酵酸奶”。也就是說，有“凝乳”現(xiàn)象才能證明酸奶的制作是成功的。實驗現(xiàn)象表明，約有一半的牛奶沒有發(fā)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(xué)生通過“實驗一”和“實驗二”的觀察分析，得出初步結(jié)論“含有多種有生命力的乳酸菌的酸性含乳飲品可為發(fā)酵酸奶提供有效菌種”。學(xué)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(xué)習(xí)方式，提高了科學(xué)思維品質(zhì)，促進了探究學(xué)習(xí)水平的提升。

4 推廣探究成果，提高學(xué)生社會責(zé)任意識

學(xué)生為了驗證上述系列探究實驗結(jié)論的準確性，又自發(fā)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(xiàn)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(xué)生進一步具體化了探究實驗的結(jié)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(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)維度下的社會責(zé)任是指基于生物學(xué)的認識參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題的擔(dān)當(dāng)和能力。學(xué)生得到的這個推論的過程正是這種擔(dān)當(dāng)和能力的體現(xiàn)。該推論解答了學(xué)生對自制酸奶失敗率高這一現(xiàn)象的困惑，更能明確指導(dǎo)學(xué)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(zé)任意識還能促使他們把在該探究中獲得的感悟、結(jié)論主動向親友分享宣傳，也能間接引導(dǎo)親友們以生物科學(xué)的眼光審視現(xiàn)實生活。另外，該探究實驗的推論還可以作為教學(xué)建議，補充到教學(xué)參考資料中，將有效避免其他學(xué)生完成教材實驗時也出現(xiàn)高失敗率的局面。

5 突破交流瓶頸，增強學(xué)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(xué)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(xù)學(xué)生設(shè)計的“實驗二”，亦或是驗證探究實驗結(jié)論的環(huán)節(jié)，學(xué)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(xué)交流實驗結(jié)果。這種低效的溝通既阻礙了探究活動的開展，也妨礙了學(xué)生團隊合作能力的提升。

考慮到以上原因，筆者與學(xué)生運用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)來打破這一瓶頸：

（1）在進行問卷調(diào)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(tǒng)來收集數(shù)據(jù)。調(diào)查完成后，統(tǒng)計結(jié)果自動反饋，方便了學(xué)生后續(xù)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(xué)生多次回看、比較、篩選，避免了因?qū)嶒炚卟僮鞑划?dāng)造成的錯誤結(jié)果對探究結(jié)論的干擾。

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

整個探究性學(xué)習(xí)活動以學(xué)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(xué)生的生活經(jīng)歷。而解決生活中實際問題既激發(fā)了學(xué)生的探究熱情，又與核心素養(yǎng)的“社會責(zé)任”培養(yǎng)目標不謀而合。在研究過程中，幾乎所有環(huán)節(jié)均由學(xué)生自己觀察、思考、討論、設(shè)計及操作，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用。同時學(xué)生還將“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)融入到研究全過程，使課內(nèi)外探究活動有機結(jié)合，促進了理性思維與科學(xué)探究能力的發(fā)展。最終，學(xué)生通過探究性學(xué)習(xí)，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(xué)中多留意教材原有實驗開展過程中的“小插曲”，借機引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生探索其中奧秘，也是一條提升學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的有效途徑。