吕 涛

(重庆市教育科学研究院 400015)

“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”是人教版高中生物学教材必修3《稳态与环境》第4章“种群和群落”第2节的内容，是基于课程标准中“尝试建立数学模型解释种群的数量变化”活动建议而设置的一个探究性实验。该实验由于所需时间跨度大、实验操作难度较高、实验条件有限等原因，开出率极低(我市2014年初进行的高中生物学实验教学现状调查结果显示：该实验的开出率不到1%)。为提高该实验的开出率，提升实验教学质量，笔者组织部分教师就该实验的教学组织、重难点的确定、实验材料和方法的优化等方面展开探讨，进行了如下的尝试。

1 教学策略

1.1 明确目标，突出重点 开展该实验的主要目的是进一步培养学生收集、整理、分析数据的能力，让学生亲身经历建立数学模型的过程，通过亲自研究一个真实的种群，加深其对种群数量变化相关知识的理解。实验中所涉及到的微生物培养法、抽样检测法和显微观察法都是为达到这一目的所必须采用的一些技术手段。在有限的教学时间里，只需要让学生了解相关操作技能即可，不必过分纠缠于实验操作的细节和技巧，应将更多的精力用于引导学生设计实验、形成思路，着力培养学生的探究思维。确定了这一认识后，对教学时间的分配、教学内容的取舍、教学内容呈现的顺序等做了新的规划。

1.2 将信息技术与课程资源融合 为了实现教学目标，构建了“数字化环境与技术支持下的实验大课堂”(图1)。

图1 基于数字化环境与技术支持的实验探究框架

在课前创设QQ数字化环境下基于资源平台的自主个性化学习。课前所得的学习资源和成果为课堂探究开展提供支持，同时在课堂上运用各种信息技术手段突破实验教学的瓶颈。课堂教学中的一些生成性问题为课后总结提升和进一步探究提供新的学习资源，实现QQ数字化环境下实验探究的可持续发展。

2 教学过程

2.1 “课前发现”环节 组建兴趣小组，指导学生提前一周进行个性化学习，并到实验室完成酵母菌培养的相关实验；录制实验操作视频。教师利用QQ群发布课程资源和学习任务，如提供“血球计数板滴加培养液的操作”微视频等。

在此平台上，学生可以与其他学生、教师以及大学微生物学教授进行讨论。自主学习让学生发现了大量问题，为之后的实验探究做准备。

2.2 “课堂探究”环节 出示酵母菌培养液示意图并提问:培养液中的酵母菌在适合的条件下，会不断增殖，其种群数量处于动态变化中，那么，哪些因素会影响酵母菌种群数量的变化？

学生思考、讨论并总结归纳出相关因素(如时间、温度、pH值、营养、氧气等)。在此基础上，师生共同选择其中一个影响因素(如时间)展开探究：培养液中酵母菌种群数量随时间如何变化？探究过程包括以下环节：①作出假设。根据之前所学，教师引导学生预测培养液中酵母菌种群数量随时间变化的情况，并用曲线图表示变化的结果。②设计实验。师生共同讨论、确定实验步骤：配制液体培养液 → 接种少量酵母菌 → 适宜条件下培养 → 定期取样 → 观察、测定酵母菌种群数量 → 记录、处理数据。③进行实验。兴趣小组学生代表通过视频展示酵母菌的培养实验流程和感悟，实现生生之间的互助共享。实验中需要利用血球计数板检测酵母菌的种群数量，通过课前发现环节的视频观摩和课堂上兴趣小组同学的介绍，学生基本了解了血球计数板的使用方法。由于血球计数板操作难度较大，短时间内学生不可能熟练掌握，可指导学生对兴趣小组提供的样品进行计数(每两个小组测定同一个样品)，通过显微摄像投影等技术，师生共同讨论解决实验操作中遇到的生成性课程资源问题，如“线上酵母菌的计数”“酵母菌上有芽体时如何计数”“视野中出现一团菌体”等。④结果处理。教师引导学生设计表格记录统计的结果，引导学生思考：怎么直观地表示酵母菌的种群数量变化？启发学生将表格中的数据转换成直观形象的曲线图。教师指导并协助学生完成曲线的绘制。在这个环节中，教师引导学生将数据变成曲线，这其实是引导学生进行数学模型构建的一种尝试和实践。对实验数据的处理与分析是建立数学模型的重要依据。考虑到学生是初次使用血球计数板进行显微计数，所得数据误差较大，因此，在全班学生根据课堂测定的数据绘制了曲线之后，教师利用Excel软件将课前兴趣小组学生获得的数据自动生成酵母菌种群数量变化曲线，供学生在接下来的环节中交流讨论。⑤交流分享。教师引导学生展示本小组所绘制的曲线图，相互交流、评价，对照Excel自动生成的曲线进一步修正完善曲线图。在此基础上，引导学生根据实验的结果，修正之前的实验预测，最终得出了在一周之内种群数量呈S型增长的结论。

2.3 “课后提升”环节 课后再次借助QQ数字化平台促进反思和提升，实现学生的普通需求和个性化需求(长远发展)的有机统一。一方面学生可利用平台完善实验设计等资源，例如，利用word完善实验数据记录表的设计；利用Excel处理实验数据建构数学模型等，上传QQ群分享交流；对感兴趣的其他问题进行进一步探究，简述设计的基本思路，例如，有学生就提出了氧气浓度、pH值、营养供应等因素对培养液中酵母菌种群数量动态变化的影响等新的研究课题。另一方面教师在平台上提供多元评价方案，如“纸笔测验”“小组内合作学习能力”“实验操作检核”以及“探究实验设计能力”等方面的评价依据。

3 教学反思

3.1 整体规划实验教学，逐步培养学生的实验能力 课标所要求的实验能力的达成，是通过整个高中阶段的实验教学来实现的，应该整体规划高中阶段的实验教学，在各册教材中分解实验与探究的各个环节，逐步渗透落实，深化学生对生物学研究方法的认识和应用。例如，“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”是必修三的一个探究性实验，在此就不应该再花过多的时间和精力去向学生强调探究的每一个环节、实验设计的基本原则，应该根据课标的要求，落实必修三重点强调的数学模型的建构；本实验涉及到的微生物培养法是选修一部分实验教学要培养的相关实验技能，在此也不必花费太多时间；至于血球计数板的使用专业性很强，通过该实验的开展，学生知道有显微计数法这一研究手段，了解血球计数板的基本使用方法即可。总之，在开展某一实验时，一定要目标明确、重点突出，切忌面面俱到。

3.2 开展基于数字化环境与技术支持的实验探究 在本例中，利用信息技术的优势，构建了以QQ为载体的数字化教学环境，并根据教学的实际，融合了其他信息技术手段，建设了数字环境下的实验教学大课堂。在这个大课堂中，发挥了信息技术开放性、共享性、交互性、研究性和及时反馈性的优势，将学生的个性化自主学习、小组合作学习、专家和教师的指导学习紧密结合起来，有利于形成学习共同体和深度学习。在互动中，关注学习者的“倾听”“理解”“思考”“反馈”“情感陶冶”的过程，提升学生的思维，提高了学生的学科核心素养。