基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的細菌與真菌實驗設計

李 徑

生物學學科核心素養(yǎng)包括：生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個方面，其課程標準要求學生通過觀察和體驗生物學系列實驗，實現(xiàn)對生命的認知和頓悟，進而通過教學及引導能夠理性探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，從而具備對特定的生物學現(xiàn)象進行觀察、提問、方案策劃及結(jié)果驗證的能力，最終能夠?qū)⑸镏R和社會現(xiàn)象緊密結(jié)合及科學應用，掌握解決生活中生物學問題的能力，提高適應社會的能力?；谏飳W科實踐教學的改革和探索，選取細菌與真菌課程中實驗課標要求為知識要素，設計了探究香皂的除菌效果的實驗案例，以貼近生活的實驗形式對相關課程知識點進行直觀解析，實現(xiàn)課堂教學、科學探索、生活實踐、知識掌握的有機結(jié)合，通過多角度實驗結(jié)果的分析討論，提高生物學實驗教學水平，增強學生對生物學學科核心素養(yǎng)的理解，掌握把生物知識和社會現(xiàn)象緊密結(jié)合進行科學探究的能力。

一、細菌與真菌實驗開發(fā)的背景

傳統(tǒng)的細菌與真菌實驗是一個驗證型實驗，其教學目的是通過學生的動手觀測和親身體驗讓學生認識到細菌和真菌的分布范圍。細菌與真菌的整個實驗過程包括分組實施、場景選擇、接種、培養(yǎng)四個步驟，從以往的實驗教學效果反饋看，課標配套的實驗內(nèi)容設計簡單，實驗過程的探究性不強，學生的求知欲早已超越課本的內(nèi)容，尤其是學生根據(jù)日常的生活經(jīng)驗和已有的知識水平，已經(jīng)知道細菌和真菌的分布范圍很廣泛，因此普遍感覺課標配套的實驗內(nèi)容缺乏新鮮感和挑戰(zhàn)性。因此，實驗形式和實驗內(nèi)容的改革，更應該貼近學生的社會生活和好奇焦點。課堂調(diào)研表明：學生更想了解的知識內(nèi)容是在當前細菌和真菌無處不在的環(huán)境下，如何更安全衛(wèi)生地生活和學習，日常使用的香皂實際除菌效果怎樣。諸如此類帶有強烈質(zhì)疑性的問題來源于日常生活實踐，學生充滿了對各種新生事物的好奇感，而準確直觀的實驗結(jié)果將會對青春成長期的學生形成良好生活習慣產(chǎn)生巨大的引導作用。

二、實驗創(chuàng)新開發(fā)的目的

1.實驗課程目的和教學目標

(1)初中生物學課程標準中對細菌與真菌課程掌握的要求是：嘗試從日常生活、生產(chǎn)實際或?qū)W習中發(fā)現(xiàn)與真菌、細菌相關的生物學問題，拉近知識和生活的距離，進而讓學生明白知識從生活中來，走向生活中去的道理。因此將原實驗內(nèi)容進行生活化改進，創(chuàng)新實驗過程，將細菌和真菌的分布觀察修改為探索驗證型實驗“探究香皂的除菌效果”。

(2)新實驗課程學習目標主要使學生養(yǎng)成熱愛生活，善于從生活中發(fā)現(xiàn)問題且樂于探究、勇于實踐的科學精神，讓學生初步形成情感態(tài)度與價值觀目標；通過親自動手實踐了解培養(yǎng)細菌、真菌的方法，運用科學方法探究香皂的除菌效果，實現(xiàn)知識掌握的目標。

(3)豐富教法和學法：該實驗的教學重點是理解菌落的定義并能區(qū)分細菌和真菌的菌落，知道細菌和真菌的分布范圍?；诎四昙壍膶W情分析，采用情景教學法，在教學中采用創(chuàng)設問題情境，利用課前情景劇夯實基礎，再利用視頻引入新課，充分調(diào)動和提高學生學習的積極性和主動性；采用互動實踐法，學生通過動手實踐、合作探究、歸納總結(jié)、交流分享等積極地參與到課堂教學中，真正做到實現(xiàn)把課堂還給學生，讓學生成為課堂的主人，同時達到寓教于樂的教學效果。

2.創(chuàng)新實驗教學形式

(1)構(gòu)建生動活潑的課前自主先學模式。例如課前要求學生自主編演情景劇《小細和小真的故事》，學生通過上網(wǎng)查閱有關細菌和真菌的菌落特征、分布范圍以及生活環(huán)境等資料，在微信群交流、貼吧討論，最后以組為單位制作視頻，將搜集到的資料穿插進情景劇中并加以創(chuàng)新。教師在每班選擇最好的一組在課前表演，檢查自學效果同時達到夯實基礎的目的，生動活潑的形式也極大地調(diào)動了學習的主動性和積極性。

(2)創(chuàng)設問題情境，實現(xiàn)思考探索式實驗教學形式，通過分階段的提問和思考，實現(xiàn)對學生懸念式、引導式的教學。例如利用生活中常見的香皂廣告視頻創(chuàng)設問題情境，學生首先會自發(fā)思考以下問題：香皂的除菌效果真的那么好嗎？如何檢測細菌數(shù)量？進一步拓展出問題：如何確定監(jiān)測的一定是手上的細菌？水中是否也存在細菌從而影響實驗結(jié)果？各式各樣的問題交織匯總，使學生產(chǎn)生想要親自檢測香皂除菌效果的學習動機。

(3)突出生活體驗型實驗的實用性意圖。首先，新實驗內(nèi)容更加貼近生活，更能體現(xiàn)知識生活化，使生活情境躍然于課本之上，極大地調(diào)動學生的積極性，使學生自發(fā)生成繼續(xù)學習細菌和真菌結(jié)構(gòu)特征的情感基礎。其次，學生通過親歷整個實驗過程，能夠提高科學探究的能力，塑造科學思維雛形，所獲得的實驗結(jié)論又能夠很好地指導學生的生活，增強中學生的社會生活責任感，在親歷直觀的實驗中提升學生的生物學學科素養(yǎng)。

三、新實驗過程設計

(1)真菌與細菌新實驗開發(fā)的思路：通過實驗過程驗證香皂洗手的除菌效果，最終對菌落數(shù)量進行統(tǒng)計，比較洗手前的菌落數(shù)和洗手后的菌落數(shù)，根據(jù)洗手后菌落數(shù)量減少的值證明香皂的除菌效果。在實驗中解決學生疑問：如何對細菌觀察和計數(shù)？怎樣避免雜菌污染？有無可能是直飲水產(chǎn)生的殺菌效果？直飲水中是否有細菌？最后對實驗結(jié)果進行分析。

(2)細菌采集方案：采集三個手指上的細菌，以在牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基上摁手印的方式接種。利用牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌和真菌，材料常見且便于接種和觀察。細菌和真菌在恒溫環(huán)境且25～30攝氏度生長最快，所以在25攝氏度恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)。

(3)細菌計數(shù)方法：采用兩種計數(shù)方法，總菌落計數(shù)和顏色分類計數(shù)。給出總菌落數(shù)可以快速準確地計數(shù)；顏色分類允許菌落根據(jù)顏色、大小和形狀分開。對膜過濾紙上生長的菌落也可以使用網(wǎng)格移除功能進行計數(shù)，以保證學生實驗結(jié)果的準確性，且操作方便簡潔，容易掌握。在統(tǒng)計菌落時，利用全自動菌落計數(shù)器可幫助學生更加精確地記錄實驗結(jié)果，此過程涉及對菌落計數(shù)、抑菌圈測量、過濾膜、PetrifilmTM微生物測試片等的應用。從拓展學生知識面和答疑解惑角度考慮，可以額外加一組對照實驗：用自來水洗手，洗手前接種，洗手后再次接種，統(tǒng)計自來水洗手前后的細菌數(shù)量，與香皂洗手實驗進行前后對照。

四、實驗結(jié)果分析

1.實驗觀察基本結(jié)果

直飲水洗手后菌落數(shù)量有所減少，香皂洗手后菌落數(shù)量明顯減少。實驗結(jié)論如圖1所示：香皂洗手有顯著的除菌效果。

圖1 實驗效果對比圖

2.實驗觀察和知識拓展

統(tǒng)計結(jié)果顯示香皂洗手后，不同分組的除菌效果并不相同，甚至有的差距很大，因此學生會質(zhì)疑洗手的方式可能會對除菌效果產(chǎn)生影響，為了進一步獲得準確的實驗結(jié)論，重新分組對原實驗進行細化設計：區(qū)分洗手時間(分別設置1分鐘和10秒)、洗手方法(普通洗手法和七步洗手法)，設計了四個拓展對比實驗。接種、培養(yǎng)三天后拍下的照片如圖2所示，結(jié)論是洗手方式對除菌效果影響不十分明顯，洗手時間長短對香皂的除菌效果產(chǎn)生顯著的影響。

圖2 拓展實驗結(jié)果對照圖

3.實驗拓展結(jié)果

相比直飲水，自來水中的細菌較多，實驗中如采用自來水，對實驗結(jié)果有影響，且實驗結(jié)果不穩(wěn)定，說明自來水的含菌量不是固定的；流水沖洗或盆水洗以及香皂的品牌種類均對實驗結(jié)果有影響。

五、創(chuàng)新實驗教學體會

從教學效果方面看，整個實驗過程完全由學生自主參與，主動發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設計實驗、完成實驗、得出結(jié)論并展示交流，他們親身經(jīng)歷了整個科學探究的過程；在實驗過程中，學生又對新發(fā)現(xiàn)的問題進行了深入探究，學生的科學探究能力得到了充分發(fā)揮、提升；對于實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析鍛煉了學生嚴謹?shù)目茖W思維，最終得出的結(jié)論有力地指導學生養(yǎng)成健康的生活習慣，體現(xiàn)了初中生的社會責任，使得生物學學科核心素養(yǎng)根植入學生的靈魂深處。因此，本節(jié)課讓生物學學科核心素養(yǎng)真正融入了生物教學課堂。