楊建忠

摘 要 以最近發(fā)展區(qū)理論為指導(dǎo)，針對(duì)探究活動(dòng)中存在的困難，借助初中理化生實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)多種類型的支架，引導(dǎo)、幫助學(xué)生逐步攀升，有效達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 支架式教學(xué) 問題意識(shí)最近發(fā)展區(qū) 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號(hào) Q-33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論認(rèn)為，學(xué)生的發(fā)展?fàn)顟B(tài)存在兩種不同的水平：① 能夠獨(dú)立完成學(xué)習(xí)任務(wù)的實(shí)際發(fā)展水平；② 只有在他人的合理幫助下才能夠完成任務(wù)的潛在發(fā)展水平。在這兩種水平之間存在著一定的距離，即為最近發(fā)展區(qū)；教學(xué)不能僅僅保持在學(xué)生已有的發(fā)展水平上，而是要以學(xué)生的實(shí)際發(fā)展水平為基礎(chǔ)，以潛在發(fā)展水平為目標(biāo)，在最近發(fā)展區(qū)內(nèi)開展教學(xué)。依據(jù)這一理論發(fā)展而成的建構(gòu)主義支架式教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“學(xué)”，是在一系列支架的引導(dǎo)、扶持下，力圖跨越“最近發(fā)展區(qū)”的學(xué)習(xí)，教師的“教”，是在“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，提供恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)“支架”，幫助學(xué)生跨越“最近發(fā)展區(qū)”的教。

以高中生物“探究酵母菌呼吸方式”基本過程為主線，以學(xué)生在初中實(shí)驗(yàn)和生活體驗(yàn)中，形成的實(shí)際發(fā)展水平為基點(diǎn)，以一課時(shí)能夠順利完成全部探究活動(dòng)為目標(biāo)，分析主線各環(huán)節(jié)的基點(diǎn)與目標(biāo)之間以及在知識(shí)與能力方面的內(nèi)在聯(lián)系，針對(duì)由基點(diǎn)向目標(biāo)發(fā)展的困難之處，借助初中理化生相關(guān)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)靈活多樣的支架，引導(dǎo)、扶持學(xué)生沿著主線步步攀升，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)水平的意義建構(gòu)。

1 創(chuàng)設(shè)圖文支架，導(dǎo)引探究問題的提出

通過初中生物七年級(jí)下冊(cè)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)具備了辨認(rèn)酵母菌及利用其產(chǎn)生的CO2和酒精，并會(huì)制作饅頭與米酒。可是，在學(xué)生依據(jù)該水平提出問題時(shí)，往往存在所提問題不能較好地指向探究方向的困難。教師可創(chuàng)設(shè)由四組內(nèi)容構(gòu)成的圖文支架：① 初中實(shí)驗(yàn)所觀察到的酵母菌顯微照片；② 附有CO2文字的饅頭和附有酒精文字的米酒照片；③ 穿插在兩組照片之間的酵母菌在有氧和無氧情況下都能生活的文字信息；④ 讓學(xué)生按順序?qū)⑷哂脝栴}串聯(lián)起來。在這種圖文支架的導(dǎo)引下，學(xué)生不斷地沿著“酵母菌→有氧/無氧→CO2/酒精”進(jìn)行自我登攀，不僅順利地提出符合探究方向的問題：“酵母菌是在有氧，還是無氧情況下產(chǎn)生CO2？酵母菌是在有氧，還是無氧情況下產(chǎn)生酒精？”并且學(xué)生還建構(gòu)了探究實(shí)驗(yàn)的自變量，是“有無氧氣”和檢測(cè)指標(biāo)為“CO2和酒精”的知識(shí)，為后繼學(xué)習(xí)搭建了良好的新平臺(tái)。

2 創(chuàng)設(shè)向?qū)еЪ埽敢湍妇囵B(yǎng)液的配制

在初中生物動(dòng)手做饅頭的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生雖然進(jìn)行過“將5 g干酵母，用30℃左右的溫水溶化”的操作，但是遺忘率很大；而且僅憑這一操作，是不能配得符合探究活動(dòng)所需的培養(yǎng)液。另外，由于教學(xué)時(shí)間的限制，教師無法要求學(xué)生從最基本的材料開始進(jìn)行配制。針對(duì)這些困難，以學(xué)生曾經(jīng)的操作為導(dǎo)向性信息，以24 mL 5%葡萄糖液、1 g干酵母、水浴保溫裝置等為導(dǎo)向性材料用具，創(chuàng)設(shè)向?qū)еЪ?，指引學(xué)生在小組協(xié)商的基礎(chǔ)上，將葡萄糖液加熱至30℃后，加入干酵母攪拌，從而順利完成培養(yǎng)液配制的操作。與此同時(shí)，學(xué)生還獲得在30℃左右的溫度下對(duì)酵母菌培養(yǎng)的知識(shí)。

3 創(chuàng)設(shè)用具支架，幫扶實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)設(shè)

創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)裝置，對(duì)提出的問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，是理科科學(xué)探究至關(guān)重要的一步。學(xué)生對(duì)于探究活動(dòng)所需實(shí)驗(yàn)裝置的認(rèn)識(shí)水平，主要是初中化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)“CO2的制備”實(shí)驗(yàn)中的裝置，但是該裝置制作中的打孔操作，以及用常規(guī)方法將其改裝成有氧裝置的操作，對(duì)學(xué)生而言是非常困難的。為此，首先給每個(gè)學(xué)習(xí)小組提供貼有A、B標(biāo)簽的兩支分支試管、兩根玻璃彎管、兩根短橡膠管、兩個(gè)試管塞及兩套水浴保溫裝置，作為幫扶學(xué)生初步創(chuàng)設(shè)的用具支架。學(xué)生利用這些用具支架，依據(jù)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中形成的現(xiàn)有水平，不僅獨(dú)立組裝出圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，而且還會(huì)通過“不能通氣、可以導(dǎo)氣、能進(jìn)行酵母菌培養(yǎng)”的分析，得出該裝置只可用于探究“酵母菌是否在無氧情況下產(chǎn)生CO2和酒精”的問題，并產(chǎn)生將該裝置改裝成能探究“酵母菌是否在有氧情況下產(chǎn)生CO2和酒精”的強(qiáng)烈欲望。在此基礎(chǔ)上，再給每個(gè)學(xué)習(xí)小組提供一支帶有9號(hào)針頭的60 mL注射器、一支空?qǐng)A珠筆管、連接所需的膠帶，作為學(xué)生進(jìn)一步登攀的用具支架；借此支架的幫扶，學(xué)生通過力所能及的操作，順利將一套圖1裝置改裝成圖2所示的裝置，從而為后繼實(shí)驗(yàn)探究打下良好的工具基礎(chǔ)。

4 創(chuàng)設(shè)范例支架，引導(dǎo)無CO2空氣的制備

有氧呼吸實(shí)驗(yàn)中，需不斷地通入空氣，而空氣中原有的CO2會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生影響。因此，需利用NaOH去除所通空氣中的CO2，這是學(xué)生的現(xiàn)有水平，但學(xué)生對(duì)利用注射器獲得所需空氣的操作存在困難。為此，首先出示初中化學(xué)“水和空氣的壓縮實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)容：取兩支大小相同的醫(yī)用注射器，將其下端垂直向下，一支插入水中，一支懸于空氣中，然后將兩活塞向上抽拉，分別吸入等體積的水和空氣；再要求學(xué)生參照該實(shí)驗(yàn)，利用一支60 mL注射器和5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%NaOH，制備50 mL排除了CO2的空氣。在該范例支架的引導(dǎo)下，學(xué)生經(jīng)邏輯思維和操作試驗(yàn)，獨(dú)立摸索出制取無CO2空氣的方法：先將注射器下端垂直插入NaOH中，吸至5 mL刻度，再將注射器下端垂直向下懸于空氣中抽拉活塞，吸空氣至60 mL刻度，最后再將注射器下端垂直向下徹底排除NaOH。

5 創(chuàng)設(shè)情境支架，激發(fā)產(chǎn)物CO2的檢測(cè)

本探究實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要指標(biāo)是對(duì)產(chǎn)物CO2的檢測(cè)，其中用澄清石灰水進(jìn)行檢測(cè)的方法。學(xué)生在初中生物與化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)具備了非常好的認(rèn)識(shí)水平，不僅能非常熟練地完成操作，而且能順利觀察到澄清石灰水的混濁度，是有氧條件大于無氧條件的現(xiàn)象；其中用BTB（溴麝香草酚藍(lán)）進(jìn)行檢測(cè)的方法，由于只在初中生物“驗(yàn)證綠葉在光下吸收CO2”實(shí)驗(yàn)中反向使用過，因此絕大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)模糊不清。因此，教師利用初中實(shí)驗(yàn)中的“酸堿指示劑BTB在酸性、中性、堿性溶液中，分別呈黃色、藍(lán)色、深藍(lán)色”內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)情境支架，觸發(fā)學(xué)生以CO2能使溶液變酸性為平臺(tái)，攀升至完成將CO2導(dǎo)入試管中BTB溶液的操作與觀察，并得到有氧、無氧條件下BTB溶液顏色變化，分別為藍(lán)變綠再變黃、藍(lán)變綠的現(xiàn)象。

6 創(chuàng)設(shè)建議支架，引領(lǐng)產(chǎn)物酒精的檢測(cè)

生物和化學(xué)的多個(gè)實(shí)驗(yàn)使得學(xué)生已經(jīng)具備向待測(cè)樣液中滴加酸性重鉻酸鉀，進(jìn)行酒精檢測(cè)的方法，然而，將該方法應(yīng)用于本探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，卻遭遇非常大的困難，其原因包括：① 有氧培養(yǎng)中的酵母菌，在代謝中會(huì)產(chǎn)生除酒精外的多種還原性有機(jī)物，這些有機(jī)物同樣會(huì)使酸性重鉻酸鉀變?yōu)榛揖G色。因此，若采用向含酵母菌的培養(yǎng)液，滴加酸性重鉻酸鉀進(jìn)行檢測(cè)，無氧和有氧培養(yǎng)液都會(huì)變?yōu)榛揖G色。② 不足一課時(shí)的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)，無法完全消耗培養(yǎng)液中的還原性葡萄糖。因此，即使采用向其過濾液滴加酸性重鉻酸鉀進(jìn)行檢測(cè)的方法，同樣會(huì)出現(xiàn)無氧與有氧都變?yōu)榛揖G色的現(xiàn)象。③ 如果借助酵母菌清水活化進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，雖然可以避免葡萄糖對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾，但是需要高濃度的酵母菌培養(yǎng)液，才能得到CO2的檢測(cè)結(jié)果，而此種培養(yǎng)液無法做到氧氣的充足供應(yīng)，因此也會(huì)出現(xiàn)無氧與有氧都變灰綠色的現(xiàn)象。為了有效解決這個(gè)困難，筆者徹底擺脫學(xué)生現(xiàn)有水平的束縛，借助初中物理中的“酒精汽化”實(shí)驗(yàn)，首先演示滴有幾滴酒精的封閉癟塑料袋在80 ℃熱水中的現(xiàn)象，然后呈現(xiàn)如下的操作建議：用玻璃棒蘸取少量酸性重鉻酸鉀，在潔凈載玻片中央涂抹出橙色圓斑，將橙色圓斑向下，蓋在拔去試管塞的分支試管口上，用盛有80℃水的燒杯進(jìn)行保溫。在這種建議性支架的支撐下，學(xué)生既順利完成實(shí)驗(yàn)操作，又卓有成效地獲得有氧下不變色、無氧下很快變灰綠色的探究結(jié)果。

在上述基于初中實(shí)驗(yàn)、著眼于“最近發(fā)展區(qū)”的多類型支架幫扶下，學(xué)生逐步完成了整個(gè)探究活動(dòng)，循序漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有學(xué)習(xí)水平向更高學(xué)習(xí)水平的跨越，較好地達(dá)成了最終發(fā)展目標(biāo)。

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