探究性实验是落实新课程提倡的探究性学习的重要内容和手段，是培养学生科学素养，提高学生能力的有效途径。然而，对于探究性实验，现实的教学现状往往是学生对教材中的实验采取简单的“拿来主义”，开始教条式的思考过程，机械地按照现成实验要求进行模仿，无法达到思考探究过程、领悟探究方法的目的。基于这种情况，教师在完成常规实验的过程中可以有意地设计一些有讨论价值的问题，同时可以根据学生的认知水平适当地对原有实验进行拓展，激发学生思考的积极性，让每个学生以尽可能的机会提出自己的想法、见解和问题。甚至可以让学生对原有实验进行拓展、延伸和创新，并有效融合于教学活动中。通过这样的尝试，可以创设一些新颖的问题情景，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学的方式，从而把学生的主动性、积极性、创造性充分地调动起来。实验课采用学生自主拓展，合作探究的教学模式，在一定程度上，可以有效避免课堂教学“穿新鞋，走老路”的怪圈，切实可行地将新课程的教学理念引进中学实验教学。

 

笔者结合人教版选修一专题四的第一个课题《果胶酶在果汁生产过程中的作用》就探究性实验的拓展模式展开了初步的尝试。该课题从与社会生产和学生生活联系都比较紧密的果汁入手，不仅具有较强的现实意义，而且容易激发学生的学习兴趣。课题的实验探究采用定量分析的方法，较以往的定性分析实验而言，为学生提供了一个新的实验探究思路。学生不仅可以对酶促反应现象进行直接的感知和判断，而且可以像理化实验那样读取、记录数据，进行相关的计算和图线绘制。以下是实际教学过程中一些生生互动拓展探究的教学片段。三个拓展问题皆由学生课前预习提出。

 

拓展一:在探究pH对果胶酶活性影响的实验中，将装有等量40℃果胶酶溶液的5支试管（pH分别是5．0、6．0、7．0、8．0、9．0），快速加入到相同温度（40℃）和pH的苹果泥中，这样的操作可以吗?

 

学生甲:应该和探究温度对果胶酶活性影响的实验一样，分别调节每组中装有苹果泥和果胶酶溶液试管的pH，保证它们是相同的，再混合在一起。

 

学生乙:如果不调节苹果泥的pH，和不同pH大小的果胶酶溶液混合，混合物的pH值极有可能发生变化。

 

学生丙:这样测得的pH值其实已经不是该pH对果胶酶活性的影响了。 

 

拓展二:探究果胶酶用量的实验中，对于自变量的控制，除了可以配制不同浓度的果胶酶溶液外，是否可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积?

 

学生甲:不可以。探究果胶酶用量的实验需要建立在最适温度和最适pH的基础上，如果自变量这样控制的话，因为在定量的苹果泥中加入不同体积的果胶酶溶液，随着果胶酶量的增加，溶剂水也多了，这样就不是建立在原来最适pH的基础上了。

 

学生乙:不对，既然探究果胶酶用量的实验是建立在最适温度和最适pH的基础上，那苹果泥和果胶酶溶液的pH都已经调节到相同了，两者混合pH不会发生变化。

 

学生丙:我同意pH不会发生变化的观点，但我认为这种自变量控制的方法也不可取。在我们化学课上学过有效碰撞模型的知识，反应物之间要想能够发生反应，不仅要满足反应物之间能够发生碰撞，而且这种碰撞必须是有效的。根据这个理论，随着加入同一浓度果胶酶溶液体积的不同，溶剂水肯定多了，这样无论是苹果泥还是果胶酶，它们的浓度肯定都变得稀了，分子之间碰撞机会减少，有效碰撞也受到了影响，自然反应速度就慢了，苹果汁的体积就少了。

 

(教师追问：为什么反应速度慢了，苹果汁的体积就少了？)

 

学生丙：酶反应速度是用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示的。

 

化学反应中发生变化的是化学反应体系中的物质，包括反应物和生成物。这些物质的浓度或质量都可以用来测定反应的速度。如果果胶酶催化反应的速度快了，果汁就多了，如果果胶酶催化反应的速度慢了，果汁就少了。当然本实验加入不同浓度的果胶酶溶液后，反应时间必须是一样的，这样能体现实验设计的单一变量原则。

 

学生丁:老师，我还有别的理由说明刚才的做法不可取。这个实验我们采用了测量苹果汁的体积来定量测定果胶酶的活性。如果只配制一种浓度的果胶酶溶液，在苹果泥一定的情况下，加入不同体积的果胶酶溶液，其所含有的溶质水必然会给最后苹果汁体积的测量带来影响，造成干扰。 

 

学生戊:溶质水带给苹果汁体积测量的影响，可以采用减去的办法。第一次加的体积是V1,第二次加的体积是V2，但在计算加入V2体积果胶酶溶液所产生的果汁时，减去V1。这样不就可以了。

 

学生己:那多麻烦呀！刚才说了还会影响反应速度。

 

拓展三:探究果胶酶用量的实验，是否可以将变量定为苹果泥的体积，而果胶酶的用量不变？

 

学生甲:不可以，实验的自变量是果胶酶的用量，而不是苹果泥的体积。

 

学生乙:我认为可以，物理上学过相对运动的一些知识，既然可以在苹果泥量不变的情况下将果胶酶的量定为自变量，同样也可以在果胶酶用量不变的情况下，将变量定为苹果泥的体积。

 

学生丙:我也认为可以，必修一《降低化学反应活化能的酶》课后习题就分析过在最适温度下，反应物浓度对酶催化反应速率的影响，但必须保证每次加入苹果泥后，反应的时间相同。

 

学生丁:理论是可以，但还是一个实际操作中的问题，在一定量的果胶酶溶液中加入不同量的苹果泥，苹果泥本身肯定含有一定量的果汁，这样肯定会对最后果汁的测量带来影响。我认为还是不应该用这种实验操作。

 

学生戊:如果这个实验最后不是测定果汁的体积，而是其他物质的量，如气体、沉淀什么的，我认为还是可以的。

 

采用这种貌似非常规的教学方式开展探究性实验的教学，在教学过程中有着多方面的功效。首先，增加了对学生思辨能力的培养，具体表现在课堂上的表述和辩论以及对科学探究可操作性的讨论等方面，这是一般探究性实验所不能学到的，也是科学研究中最重要的。而思辨能力的不足也恰恰是中国学生的一根“软肋”。其次，降低了实验本身对实验器材的依赖程度，符合我国普通高中教学的现状。同时这种模式使得教学活动更灵活，形式更多样，方法更简便，使实验过程能够体现思考性、自创性、趣味性、简易性。再次，对实验过程细节的一些思考和挖掘，对实验原理的拓展和转换，有利于训练学生的创新思维能力，有利于学科内外各部分知识之间的联系，有利于综合运用各种基础理论和实验手段以达到最优化的实验效果。最后，无论对教师还是学生都将是一次挑战，教师不再是“订单式”教学，而是需要面对备课过程中所没有准备过的问题，对教师素质也有了更高的要求，要求教师要注意专业素质的提升；对学生而言，可以避免思考的惰性和回答问题时的“照本宣科”，对学生思维品质的培养至关重要。

 

上述的教学片段从多个角度对原有实验进行拓展研究，可以说将学生发散思维的三个品质发挥地淋漓尽致，不失为以后教学研究的重要方向。对实验拓展的教学在延续传统的同时超越传统，是传统实验的拓展和延伸。适当的实验拓展能够服务于学科教学，结合学生的认知水平，将教学效果发挥到最优化。总之，这种新型的教学方式可以充分照顾到我国区域之间的差异，具有非常强的教学弹性和实际意义，实现了学习方式的多样化，引导了探究过程的自主化，为学生搭建了交流和合作的平台。

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