探究性實驗是落實新課程提倡的探究性學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容和手段，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生能力的有效途徑。然而，對于探究性實驗，現(xiàn)實的教學(xué)現(xiàn)狀往往是學(xué)生對教材中的實驗采取簡單的“拿來主義”，開始教條式的思考過程，機械地按照現(xiàn)成實驗要求進行模仿，無法達到思考探究過程、領(lǐng)悟探究方法的目的�；谶@種情況，教師在完成常規(guī)實驗的過程中可以有意地設(shè)計一些有討論價值的問題，同時可以根據(jù)學(xué)生的認知水平適當(dāng)?shù)貙υ袑嶒炦M行拓展，激發(fā)學(xué)生思考的積極性，讓每個學(xué)生以盡可能的機會提出自己的想法、見解和問題。甚至可以讓學(xué)生對原有實驗進行拓展、延伸和創(chuàng)新，并有效融合于教學(xué)活動中。通過這樣的嘗試，可以創(chuàng)設(shè)一些新穎的問題情景，實現(xiàn)一種既能發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位的以“自主、探究、合作”為特征的教與學(xué)的方式，從而把學(xué)生的主動性、積極性、創(chuàng)造性充分地調(diào)動起來。實驗課采用學(xué)生自主拓展，合作探究的教學(xué)模式，在一定程度上，可以有效避免課堂教學(xué)“穿新鞋，走老路”的怪圈，切實可行地將新課程的教學(xué)理念引進中學(xué)實驗教學(xué)。
筆者結(jié)合人教版選修一專題四的第一個課題《果膠酶在果汁生產(chǎn)過程中的作用》就探究性實驗的拓展模式展開了初步的嘗試。該課題從與社會生產(chǎn)和學(xué)生生活聯(lián)系都比較緊密的果汁入手，不僅具有較強的現(xiàn)實意義，而且容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課題的實驗探究采用定量分析的方法，較以往的定性分析實驗而言，為學(xué)生提供了一個新的實驗探究思路。學(xué)生不僅可以對酶促反應(yīng)現(xiàn)象進行直接的感知和判斷，而且可以像理化實驗?zāi)菢幼x取、記錄數(shù)據(jù)，進行相關(guān)的計算和圖線繪制。以下是實際教學(xué)過程中一些生生互動拓展探究的教學(xué)片段。三個拓展問題皆由學(xué)生課前預(yù)習(xí)提出。
拓展一:在探究pH對果膠酶活性影響的實驗中，將裝有等量40℃果膠酶溶液的5支試管（pH分別是5．0、6．0、7．0、8．0、9．0），快速加入到相同溫度（40℃）和pH的蘋果泥中，這樣的操作可以嗎?
學(xué)生甲:應(yīng)該和探究溫度對果膠酶活性影響的實驗一樣，分別調(diào)節(jié)每組中裝有蘋果泥和果膠酶溶液試管的pH，保證它們是相同的，再混合在一起。
學(xué)生乙:如果不調(diào)節(jié)蘋果泥的pH，和不同pH大小的果膠酶溶液混合，混合物的pH值極有可能發(fā)生變化。
學(xué)生丙:這樣測得的pH值其實已經(jīng)不是該pH對果膠酶活性的影響了。
拓展二:探究果膠酶用量的實驗中，對于自變量的控制，除了可以配制不同濃度的果膠酶溶液外，是否可以只配制一種濃度的果膠酶溶液，然后使用不同的體積?
學(xué)生甲:不可以。探究果膠酶用量的實驗需要建立在最適溫度和最適pH的基礎(chǔ)上，如果自變量這樣控制的話，因為在定量的蘋果泥中加入不同體積的果膠酶溶液，隨著果膠酶量的增加，溶劑水也多了，這樣就不是建立在原來最適pH的基礎(chǔ)上了。
學(xué)生乙:不對，既然探究果膠酶用量的實驗是建立在最適溫度和最適pH的基礎(chǔ)上，那蘋果泥和果膠酶溶液的pH都已經(jīng)調(diào)節(jié)到相同了，兩者混合pH不會發(fā)生變化。
學(xué)生丙:我同意pH不會發(fā)生變化的觀點，但我認為這種自變量控制的方法也不可取。在我們化學(xué)課上學(xué)過有效碰撞模型的知識，反應(yīng)物之間要想能夠發(fā)生反應(yīng)，不僅要滿足反應(yīng)物之間能夠發(fā)生碰撞，而且這種碰撞必須是有效的。根據(jù)這個理論，隨著加入同一濃度果膠酶溶液體積的不同，溶劑水肯定多了，這樣無論是蘋果泥還是果膠酶，它們的濃度肯定都變得稀了，分子之間碰撞機會減少，有效碰撞也受到了影響，自然反應(yīng)速度就慢了，蘋果汁的體積就少了。
(教師追問：為什么反應(yīng)速度慢了，蘋果汁的體積就少了？)
學(xué)生丙：酶反應(yīng)速度是用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示的。
化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化的是化學(xué)反應(yīng)體系中的物質(zhì)，包括反應(yīng)物和生成物。這些物質(zhì)的濃度或質(zhì)量都可以用來測定反應(yīng)的速度。如果果膠酶催化反應(yīng)的速度快了，果汁就多了，如果果膠酶催化反應(yīng)的速度慢了，果汁就少了。當(dāng)然本實驗加入不同濃度的果膠酶溶液后，反應(yīng)時間必須是一樣的，這樣能體現(xiàn)實驗設(shè)計的單一變量原則。
學(xué)生丁:老師，我還有別的理由說明剛才的做法不可取。這個實驗我們采用了測量蘋果汁的體積來定量測定果膠酶的活性。如果只配制一種濃度的果膠酶溶液，在蘋果泥一定的情況下，加入不同體積的果膠酶溶液，其所含有的溶質(zhì)水必然會給最后蘋果汁體積的測量帶來影響，造成干擾。
學(xué)生戊:溶質(zhì)水帶給蘋果汁體積測量的影響，可以采用減去的辦法。第一次加的體積是V1,第二次加的體積是V2，但在計算加入V2體積果膠酶溶液所產(chǎn)生的果汁時，減去V1。這樣不就可以了。
學(xué)生己:那多麻煩呀！剛才說了還會影響反應(yīng)速度。
拓展三:探究果膠酶用量的實驗，是否可以將變量定為蘋果泥的體積，而果膠酶的用量不變？
學(xué)生甲:不可以，實驗的自變量是果膠酶的用量，而不是蘋果泥的體積。
學(xué)生乙:我認為可以，物理上學(xué)過相對運動的一些知識，既然可以在蘋果泥量不變的情況下將果膠酶的量定為自變量，同樣也可以在果膠酶用量不變的情況下，將變量定為蘋果泥的體積。
學(xué)生丙:我也認為可以，必修一《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》課后習(xí)題就分析過在最適溫度下，反應(yīng)物濃度對酶催化反應(yīng)速率的影響，但必須保證每次加入蘋果泥后，反應(yīng)的時間相同。
學(xué)生丁:理論是可以，但還是一個實際操作中的問題，在一定量的果膠酶溶液中加入不同量的蘋果泥，蘋果泥本身肯定含有一定量的果汁，這樣肯定會對最后果汁的測量帶來影響。我認為還是不應(yīng)該用這種實驗操作。
學(xué)生戊:如果這個實驗最后不是測定果汁的體積，而是其他物質(zhì)的量，如氣體、沉淀什么的，我認為還是可以的。
采用這種貌似非常規(guī)的教學(xué)方式開展探究性實驗的教學(xué)，在教學(xué)過程中有著多方面的功效。首先，增加了對學(xué)生思辨能力的培養(yǎng)，具體表現(xiàn)在課堂上的表述和辯論以及對科學(xué)探究可操作性的討論等方面，這是一般探究性實驗所不能學(xué)到的，也是科學(xué)研究中最重要的。而思辨能力的不足也恰恰是中國學(xué)生的一根“軟肋”。其次，降低了實驗本身對實驗器材的依賴程度，符合我國普通高中教學(xué)的現(xiàn)狀。同時這種模式使得教學(xué)活動更靈活，形式更多樣，方法更簡便，使實驗過程能夠體現(xiàn)思考性、自創(chuàng)性、趣味性、簡易性。再次，對實驗過程細節(jié)的一些思考和挖掘，對實驗原理的拓展和轉(zhuǎn)換，有利于訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，有利于學(xué)科內(nèi)外各部分知識之間的聯(lián)系，有利于綜合運用各種基礎(chǔ)理論和實驗手段以達到最優(yōu)化的實驗效果。最后，無論對教師還是學(xué)生都將是一次挑戰(zhàn)，教師不再是“訂單式”教學(xué)，而是需要面對備課過程中所沒有準(zhǔn)備過的問題，對教師素質(zhì)也有了更高的要求，要求教師要注意專業(yè)素質(zhì)的提升；對學(xué)生而言，可以避免思考的惰性和回答問題時的“照本宣科”，對學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要。
上述的教學(xué)片段從多個角度對原有實驗進行拓展研究，可以說將學(xué)生發(fā)散思維的三個品質(zhì)發(fā)揮地淋漓盡致，不失為以后教學(xué)研究的重要方向。對實驗拓展的教學(xué)在延續(xù)傳統(tǒng)的同時超越傳統(tǒng)，是傳統(tǒng)實驗的拓展和延伸。適當(dāng)?shù)膶嶒炌卣鼓軌蚍⻊?wù)于學(xué)科教學(xué)，結(jié)合學(xué)生的認知水平，將教學(xué)效果發(fā)揮到最優(yōu)化�？傊�，這種新型的教學(xué)方式可以充分照顧到我國區(qū)域之間的差異，具有非常強的教學(xué)彈性和實際意義，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)方式的多樣化，引導(dǎo)了探究過程的自主化，為學(xué)生搭建了交流和合作的平臺。
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