在對(duì)比中探尋高效生物課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)
——“唾液是否具有催化淀粉的作用”實(shí)驗(yàn)的4次教學(xué)設(shè)計(jì)

朱鳳春|浙江省杭州市文瀾實(shí)驗(yàn)中學(xué)

生物實(shí)驗(yàn)是探究活動(dòng)的一種方式，而探究活動(dòng)是生物學(xué)習(xí)的核心?！懊傅拇呋饔谩毕盗袑?shí)驗(yàn)是浙教版義務(wù)教育科書《科學(xué)》九年級(jí)上冊(cè)第4 章第2 節(jié)中的內(nèi)容，它一直是生物實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)，涉及控制變量法、對(duì)照思想、轉(zhuǎn)換思想、模型法等多種科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)思想。該節(jié)內(nèi)容中，證明“唾液是否具有消化淀粉的作用”，既是學(xué)生對(duì)于控制變量實(shí)驗(yàn)的一次系統(tǒng)性嘗試，也是訓(xùn)練學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、試劑用量等因素全面兼顧的一次綜合性考查。而在這個(gè)實(shí)驗(yàn)后面，還有更復(fù)雜的“影響唾液淀粉酶活性的因素”研究實(shí)驗(yàn)。

如何在有限的時(shí)間里引導(dǎo)學(xué)生快速高效地完成設(shè)計(jì)、落實(shí)細(xì)節(jié)、操作實(shí)驗(yàn)和討論交流，是一線教師的使命和責(zé)任。下面，筆者以“唾液是否具有催化淀粉的作用”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)與開放型實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)進(jìn)行對(duì)比，探尋適合當(dāng)下課堂節(jié)奏、兼顧知識(shí)與能力的高效課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

一、傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)原理：唾液對(duì)淀粉的消化作用，實(shí)質(zhì)上是唾液淀粉酶催化淀粉分解成麥芽糖的過程。

儲(chǔ)備知識(shí)：淀粉是否已完全分解，可用碘液檢驗(yàn)，因?yàn)榈矸塾龅饽茏兯{(lán)色。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：為了證明唾液淀粉酶具有消化作用，需設(shè)置對(duì)照組。

1.實(shí)驗(yàn)所需材料

（1）收集唾液：清水漱口后，取自然流下的唾液1mL，用蒸餾水按1∶1 的體積比稀釋，備用；（2）制備淀粉溶液：取淀粉1 克，放入燒杯中，加入99毫升清水，攪拌，水浴加熱溶解，再冷卻備用。

2.變量控制

（1）自變量：有無唾液；（2）控制相同變量：淀粉糊的量（2mL）、注入的清水和唾液的量（1mL）、水浴的溫度（37℃）、水浴法保溫的時(shí)間、滴加碘液的量。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

配制淀粉溶液→采集唾液→2 支試管中各取2 毫升淀粉溶液→分別加1 毫升水、唾液→37℃水浴→分別滴加碘液。（學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作略）

4.思考與交流

（1）為什么要浸在37℃的水浴中加熱？（2）淀粉糊為什么不能太稠？（3）實(shí)驗(yàn)中，制成的淀粉糊為什么要先冷卻，不能立即使用？

（二）教后利弊分析

傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)基本是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、重復(fù)教師思維的既定模式展開的，以直接傳授知識(shí)為主要目的，在知識(shí)目標(biāo)的達(dá)成上思路清晰，在單純的知識(shí)性評(píng)價(jià)中能得到較高的反饋。在這種課堂中，“教學(xué)信息從教師流向?qū)W生”，學(xué)生不需要表達(dá)自己不同的觀點(diǎn)，不用主動(dòng)發(fā)散思維，只要順著教師的思路完成實(shí)驗(yàn)即可。顯然，在能力目標(biāo)的達(dá)成上，這種課堂缺少科學(xué)的思維過程，缺少學(xué)生原生態(tài)的意識(shí)呈現(xiàn)，因此會(huì)造成如下弊端：學(xué)生對(duì)于相似的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如“其他因素對(duì)唾液淀粉酶催化作用的影響”系列拓展探究實(shí)驗(yàn)，缺乏獨(dú)立設(shè)計(jì)和遷移的能力；學(xué)生對(duì)控制變量法的實(shí)際應(yīng)用不熟練，束手束腳，不敢大膽展開實(shí)驗(yàn)。長(zhǎng)此以往，學(xué)生的科學(xué)探究精神就會(huì)被弱化，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力就得不到提升。當(dāng)今社會(huì)不僅需要學(xué)習(xí)型人才，更需要?jiǎng)?chuàng)新型和開拓型人才。因此，筆者采用了全新的設(shè)計(jì)，試著把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生成為真正的主角，呈現(xiàn)他們最原生態(tài)的探究過程。

二、任務(wù)引領(lǐng)下的開放型實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

情境：細(xì)細(xì)咀嚼一小塊白饅頭，感受味道的變化，微甜的感覺是真的還是錯(cuò)覺？

任務(wù)導(dǎo)入：唾液真的能消化淀粉嗎？

（1）利用白饅頭、淀粉粉末、淀粉溶液、唾液以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器，小組討論方案，組員配合完成實(shí)驗(yàn)；（2）小組之間相互觀摩實(shí)驗(yàn)結(jié)果，交流實(shí)驗(yàn)成功或失敗的經(jīng)驗(yàn)。

觀點(diǎn)分享：小組代表發(fā)表觀點(diǎn)，介紹小組失敗的原因或成功的關(guān)鍵。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：失敗的小組重新實(shí)驗(yàn)，成功的小組繼續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)或者指導(dǎo)失敗的小組。

（二）教后利弊分析

現(xiàn)代教學(xué)理論下的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型課堂，關(guān)注“教學(xué)信息從學(xué)生流向教師”的反饋過程。教師可充分掌握學(xué)情，進(jìn)行即時(shí)教學(xué)評(píng)價(jià)，進(jìn)而調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)的針對(duì)性、精準(zhǔn)性。在原生態(tài)的沉浸式課堂中，學(xué)生真正呈現(xiàn)出了學(xué)情的多面性和復(fù)雜性，其自主探究充滿樂趣。如有的小組發(fā)現(xiàn)加了碘液后，混合物長(zhǎng)時(shí)間是藍(lán)色的，于是自發(fā)地開始思考討論，在組內(nèi)甚至組間比較后，部分學(xué)生意識(shí)到要用少量粉末或溶液，而最先這樣做的學(xué)生則喜形于色、奔走相告，甚至自發(fā)地指導(dǎo)起來。這樣的主動(dòng)性和激情讓筆者為之動(dòng)容。這樣的課堂充滿著原生態(tài)的氣息，充滿著學(xué)生探究的激情，充滿著學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地改進(jìn)自己實(shí)驗(yàn)的渴求，也充滿著學(xué)生成功后的喜悅。

但在課堂實(shí)際開展的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)這樣的自主探究過程漫長(zhǎng)又艱辛。在拿到一個(gè)能引發(fā)好奇心的任務(wù)后，很少有學(xué)生會(huì)事先冷靜思考設(shè)計(jì)是否合理，往往被興奮所驅(qū)使，憑著直覺去實(shí)施。有一些小組組長(zhǎng)缺少魄力，一直猶豫不決，左右觀望；更多的小組展現(xiàn)的是一個(gè)人的想法，其他人按部就班地實(shí)施。當(dāng)我們采用開放型教學(xué)時(shí)，很多學(xué)生卻將控制變量、對(duì)照思想、材料選擇等統(tǒng)統(tǒng)忘記了。

在知識(shí)性評(píng)價(jià)依然在教學(xué)評(píng)價(jià)中占據(jù)主導(dǎo)地位的今天，教師是不是真的能不顧課時(shí)安排，摒棄習(xí)題鞏固，而讓學(xué)生“自由探究”？即便教師本身認(rèn)同，學(xué)生也喜歡，但當(dāng)知識(shí)性評(píng)價(jià)難以呈現(xiàn)教學(xué)成果時(shí)，誰來認(rèn)同自主探究課堂的價(jià)值？

（三）思考再設(shè)計(jì)

縱觀學(xué)生的生物學(xué)習(xí)歷程，小學(xué)以觀察為主，初一、初二以知識(shí)儲(chǔ)備為主，因此初三學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作仍處于起步階段，讓其分析并理解生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路一直是整個(gè)初三階段的教學(xué)難點(diǎn)。兩次課的嘗試后，筆者認(rèn)為教師既不能像過去那樣滿堂灌，因?yàn)檫@不符合新時(shí)代學(xué)生成長(zhǎng)和發(fā)展的需要，也不能像理想中的那樣太放手，因?yàn)槟壳暗脑u(píng)價(jià)體系尚不能支持過于理想化的課堂。處在教育改革過程中的教師，應(yīng)該具備引導(dǎo)和組織教學(xué)的功能，要能指導(dǎo)學(xué)生更好地、更高效合理地開展科學(xué)探究。在課堂組織中，教師要引導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)前的設(shè)計(jì)、思考、討論、資料查閱等工作，讓學(xué)生明白開展科學(xué)研究不是盲目地造空中樓閣，而是站在前人的肩膀上開拓創(chuàng)新，從而使科研更高效。教師有義務(wù)用個(gè)人和集體的智慧，打造適合當(dāng)下的科學(xué)探究模式，以提高課堂的實(shí)驗(yàn)效率，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，使其建立節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本和節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間的觀念。

三、先思后行的開放型實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

情境：細(xì)細(xì)咀嚼一小塊白饅頭，感受味道的變化，微甜的感覺是真的還是錯(cuò)覺？

任務(wù)導(dǎo)入：唾液真的能消化淀粉嗎？

（1）原料選擇；（2）如何顯示淀粉已被消化？（3）如何提高實(shí)驗(yàn)的效率？（4）實(shí)驗(yàn)步驟（畫出實(shí)物流程圖）；（5）實(shí)驗(yàn)中需要控制相同的變量。

（二）教后利弊分析

這節(jié)課，筆者利用問題把探究的核心知識(shí)呈現(xiàn)給學(xué)生，通過學(xué)生自行設(shè)計(jì)和討論，把學(xué)生的錯(cuò)誤和改進(jìn)體現(xiàn)在方案設(shè)計(jì)中，大大降低了實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)率。這個(gè)過程，學(xué)生沒有“試錯(cuò)”的體驗(yàn)，呈現(xiàn)的是學(xué)生通過邏輯推理、理性分析得出的優(yōu)化方案。該探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)看似成功，實(shí)則缺少課堂活力：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)已經(jīng)統(tǒng)一了方法，都預(yù)測(cè)出了同一個(gè)結(jié)果，沒有人再為實(shí)驗(yàn)成功而歡欣鼓舞，探究的氣氛和熱情陡然下降。筆者在這節(jié)課中發(fā)現(xiàn)的問題是：在課堂有限的時(shí)間內(nèi)，若只想保證實(shí)驗(yàn)順利完成，則很容易讓學(xué)生失去發(fā)揮創(chuàng)造性和發(fā)散思維的機(jī)會(huì)，而沒有沉浸式的體驗(yàn)感，則很難激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

能不能在上述幾種教學(xué)中找到平衡呢？我們的課堂是不是一定就是非此即彼呢？筆者與其他教師反復(fù)研討，大家一致認(rèn)為科學(xué)探究還是應(yīng)該有科學(xué)味。最終，筆者采用了有限條件式開放的設(shè)計(jì)，這樣的課型或許體現(xiàn)了科學(xué)課堂的未來發(fā)展趨勢(shì)。

四、有限條件式開放型實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

課前準(zhǔn)備：取唾液稀釋液，裝在小燒杯中備用。

1.引入

情境：細(xì)細(xì)咀嚼一小塊白饅頭，感受味道的變化，微甜的感覺是真的還是錯(cuò)覺？饅頭的主要成分是淀粉，這是一種無味的有機(jī)物，經(jīng)過咀嚼卻能嘗到甜味，你覺得是什么原因？

任務(wù)導(dǎo)入：唾液真的能消化淀粉嗎？

2.如何用實(shí)驗(yàn)證明唾液對(duì)淀粉的消化作用

材料：饅頭、淀粉、淀粉溶液、碘液、小試管、燒杯等。

【環(huán)節(jié)一】明確探究目的、實(shí)驗(yàn)原理

提問：（1）這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是什么？（2）你會(huì)用什么樣的方法來呈現(xiàn)淀粉是否被消化完全？（3）淀粉加到唾液里面去，一段時(shí)間后，用1～2滴碘液檢驗(yàn)是否變藍(lán)色，就實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明原因。

【環(huán)節(jié)二】學(xué)生討論，開放式操作

師：這個(gè)實(shí)驗(yàn)一般5 分鐘就能完成，但是如果設(shè)計(jì)得不好，很有可能5 分鐘內(nèi)完不成。想一想，需要注意哪些細(xì)節(jié)才能讓實(shí)驗(yàn)又快又成功？每位同學(xué)先邊觀察提供的材料邊思考1 分鐘，再在組內(nèi)討論1 分鐘。（等待2 分鐘后繼續(xù)）現(xiàn)在每個(gè)小組都有初步方案了嗎？倒計(jì)時(shí)5 分鐘，看哪個(gè)小組速度最快，效果最好。開始實(shí)驗(yàn)，計(jì)時(shí)開始!

【環(huán)節(jié)三】總結(jié)歸納，規(guī)范操作

師：時(shí)間到！哪些小組認(rèn)為自己的實(shí)驗(yàn)是成功的？先請(qǐng)失敗的小組來描述一下他們的實(shí)驗(yàn)步驟，大家一起來診斷一下問題出在哪里。（挑選實(shí)驗(yàn)順序正確、沒有設(shè)對(duì)照組的小組進(jìn)行提問）

問題1：如果你所選用的淀粉是變質(zhì)的，不能遇碘液變藍(lán)呢？

問題2：你為什么選擇饅頭或淀粉粉末？實(shí)驗(yàn)失敗的原因是什么？

問題3：（1）同樣是用淀粉溶液做實(shí)驗(yàn)，為什么這個(gè)小組失敗、那個(gè)小組成功呢？（2）如果是在冬天做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你覺得效果如何？如果要提高實(shí)驗(yàn)效率，我們還可以怎么處理？

問題4：淀粉是否被分解，我們用肉眼是看不到的，這就需要加碘液，用可見的現(xiàn)象來呈現(xiàn)不可見的現(xiàn)象。這種科學(xué)方法是什么？

（筆者一邊提問，一邊在黑板上用磁性貼逐步完善規(guī)范實(shí)驗(yàn)的實(shí)物流程圖，并將其中體現(xiàn)的探究實(shí)驗(yàn)的思想總結(jié)到黑板上：控制變量、對(duì)照思想；材料純化；無關(guān)變量相同且適宜；轉(zhuǎn)化法）

【環(huán)節(jié)四】按規(guī)范操作重復(fù)實(shí)驗(yàn)

師：同學(xué)們請(qǐng)根據(jù)黑板上的實(shí)物流程圖再規(guī)范地操作一遍。溫馨提醒：滴管不能伸入試管；碘液滴加1～2 滴；37℃水浴用同一個(gè)人的雙手握?。ㄝ^熱的手表面溫度接近體溫）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：唾液確實(shí)能消化淀粉。

（二）教后利弊分析

1.有形的線牽無形的課堂

這節(jié)課利用兩個(gè)簡(jiǎn)單的提示，牽起兩條有形的線，引導(dǎo)著學(xué)生的思考。第一條線是一個(gè)問題：需要注意哪些細(xì)節(jié)才能讓實(shí)驗(yàn)又快又成功？“細(xì)節(jié)”和“又快又成功”這兩個(gè)詞語，引導(dǎo)學(xué)生自覺地思考實(shí)驗(yàn)方案。這是由內(nèi)而外的需要，筆者并沒有刻意提醒學(xué)生按部就班地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。另一條線是限制實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在這兩條線的無形引導(dǎo)下，學(xué)生不再盲目地滿足自己的好奇心，而是有了一定的挑戰(zhàn)性，開始去思考實(shí)驗(yàn)原料的選擇與用量、溫度的控制等，來滿足“限定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)”的任務(wù)。這相當(dāng)于在完全開放的探究中，引導(dǎo)學(xué)生先思考再探究。這樣的設(shè)計(jì)，既利用了每個(gè)學(xué)生的原有知識(shí)，也充分體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)的力量，使實(shí)驗(yàn)成功率大大提高。

2.問題暴露成為生成性資源

有了很多成功小組的經(jīng)驗(yàn)分享，知識(shí)的呈現(xiàn)已經(jīng)水到渠成。此時(shí)，失敗小組出現(xiàn)的問題就成為非常重要的課堂生成資源。這些問題體現(xiàn)了學(xué)生在科學(xué)探究中的知識(shí)和能力盲區(qū)，解決這些問題既是失敗小組的內(nèi)在需求，也是教師指導(dǎo)學(xué)生解題的核心思想。學(xué)生呈現(xiàn)出的問題主要有：（1）沒有對(duì)照組；（2）淀粉粉末直接放入盛唾液的燒杯中，因?yàn)轭w粒太大，即便加得較少，仍可能變藍(lán)；（3）用的是淀粉溶液，但是量太多或者唾液量太少；（4）沒有注意保溫，可能在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)沒來得及分解（只是顏色變淡）。

在學(xué)生自行描述失敗的實(shí)驗(yàn)，其他小組進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、教師進(jìn)行提問，全體學(xué)生一起解決問題并總結(jié)出實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作后，全體學(xué)生再利用3～5 分鐘重做優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)。親身“試錯(cuò)”后，學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)探究中的問題特別有體驗(yàn)和發(fā)言權(quán)。由此，教師所提的問題不再是教師希望學(xué)生回答的問題，而是成了學(xué)生希望自己能分享給大家的經(jīng)驗(yàn)。

五、小結(jié)

對(duì)于“唾液是否具有催化淀粉的作用”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，筆者前后設(shè)計(jì)了4 次，才找到了相對(duì)高效又有利于學(xué)生核心素養(yǎng)提升的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。這樣的方法在有些實(shí)驗(yàn)中可以遷移和推廣，但在更多的實(shí)驗(yàn)中，由于不明確學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，而且每一屆學(xué)生的學(xué)情也不同，并沒有那么長(zhǎng)的時(shí)間給我們來反復(fù)研磨一節(jié)課。高效課堂的常規(guī)化開展，需要教師的智慧、毅力和決心，需要每一位教師每天都有意識(shí)地積累和改變。理念的滲透、意識(shí)形態(tài)的改變，既需要外界力量來倡導(dǎo)以使這樣的教學(xué)研究常規(guī)化，也需要相關(guān)教育部門能激勵(lì)廣大一線教師的激情，保證教師有足夠的時(shí)間和精力投入到實(shí)驗(yàn)教育改革的事業(yè)中去。廣大教育工作者要先于他人有大局意識(shí)、憂患意識(shí)、未來意識(shí)，只有打開學(xué)生創(chuàng)造的思維，我們才能開啟中國(guó)創(chuàng)新的大門。