黃春花

【摘要】以《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》為例，采用探究式教學(xué)法，創(chuàng)新兩個實(shí)驗(yàn)探究活動，即探究二氧化碳是光合作用必需的原料為小組演示實(shí)驗(yàn)，探究光合作用釋放氧氣改演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)。以實(shí)驗(yàn)探究為主線，問題驅(qū)動和引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中積極思考、主動探究，逐步建構(gòu)光合作用重要概念，進(jìn)而提高學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】初中生物;核心素養(yǎng);概念教學(xué);光合作用;問題驅(qū)動

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，“生物學(xué)課程從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會職責(zé)等方面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)?！薄皯?yīng)讓學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中獲得生物學(xué)知識、養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力 ?！薄读x務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》認(rèn)為，生物學(xué)概念是生物學(xué)課程內(nèi)容的基本組成，生物學(xué)重要概念處于學(xué)科中心位置，并明確提出“關(guān)注重要概念的學(xué)習(xí)”。初中生物概念教學(xué)時，教師應(yīng)依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，重視科學(xué)探究活動的實(shí)效性，調(diào)動學(xué)生主動探索的積極性，強(qiáng)調(diào)小組合作學(xué)習(xí)的重要性，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)探究過程中逐步建構(gòu)核心概念，如此建構(gòu)起來的概念才能被學(xué)生深刻理解，并被運(yùn)用于解決實(shí)際問題。

教師在進(jìn)行生物重要概念教學(xué)時，可以人教版生物學(xué)七年級上冊第三單元第五章第一節(jié)《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》為例，在教學(xué)設(shè)計中通過問題驅(qū)動來推進(jìn)教學(xué)，創(chuàng)新兩個實(shí)驗(yàn)探究活動，完善光合作用表達(dá)式，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合前知識主動建構(gòu)光合作用概念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維、生命觀念的核心素養(yǎng)。

一、情境激疑，引入概念

《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》一課是以第四章“綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者”的教學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)行的。學(xué)生通過學(xué)習(xí)“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”可形成對光合作用全過程的完整認(rèn)識。所以，筆者首先以不完整的的光合作用表達(dá)式引出今天的課題，復(fù)習(xí)舊知。

引導(dǎo)學(xué)生分析海爾蒙特的“柳樹”實(shí)驗(yàn)，得知水是光合作用的原料，且忽略了空氣的作用，為后續(xù)探究二氧化碳是光合作用必須的原料作鋪墊。引導(dǎo)學(xué)生分析普利斯特利的“植物—蠟燭—小鼠”實(shí)驗(yàn)，關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)論“植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁了的空氣”中的“更新”二字。

Q1：更新，去除了什么氣體又產(chǎn)生了什么氣體？（學(xué)生回答去除的是二氧化碳）

Q2：難道二氧化碳是綠色植物進(jìn)行光合作用必需的原料嗎？引出下一主題。

通過分析兩個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生科學(xué)分析能力，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，感受“實(shí)事求是”的科學(xué)態(tài)度。

二、實(shí)驗(yàn)探究，建構(gòu)概念

“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”教材中“探究光合作用釋放氧氣”為教師演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無法親身動手實(shí)驗(yàn);“探究二氧化碳是光合作用必需的原料”要求學(xué)生進(jìn)行全過程設(shè)計并完成探究，難度較大，課時緊。在執(zhí)教過程中，很多教師直接講解或者干脆忽略，這非常不利于學(xué)生建構(gòu)光合作用的概念，也對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)非常不利。

筆者采用探究式教學(xué)法，創(chuàng)新2個探究實(shí)驗(yàn)，即探究二氧化碳是光合作用必需的原料為小組演示實(shí)驗(yàn)，探究光合作用釋放氧氣改演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)。通過兩個探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生完善光合作用表達(dá)式，明確光合作用的原料和產(chǎn)物等，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合前知識自主建構(gòu)光合作用概念。

探究1：探究二氧化碳是光合作用必需的原料

提出問題：______________________？

作出假設(shè)：______________________。

制訂計劃：

Q3：本實(shí)驗(yàn)的單一變量是什么？實(shí)驗(yàn)組、對照組分別是什么？

Q4：怎樣才能做到實(shí)驗(yàn)組沒有二氧化碳呢？

學(xué)生提出借鑒普利斯特利實(shí)驗(yàn)中控制空氣流動的方法后，提示學(xué)生氫氧化鈉可以吸收空氣中的二氧化碳，并提供器材圖片供學(xué)生選擇。小組討論設(shè)計實(shí)驗(yàn)裝置，借鑒“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)步驟，完善實(shí)驗(yàn)計劃并展示交流。

實(shí)施計劃：興趣小組通過圖片和視頻展示完整實(shí)驗(yàn)探究過程，其他小組對照修正實(shí)驗(yàn)計劃。

（1）選擇一株構(gòu)樹黑暗處理一晝夜。

（2）摘取兩根大小基本相同的枝條，分別放入甲乙兩燒杯的清水中。

（3）取甲乙兩個小燒杯，甲注入150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的氫氧化鈉溶液（注意：氫氧化鈉有腐蝕性，不要讓皮膚接觸它），乙注入等量的清水。

（4）用兩個大鐘罩扣住甲乙兩套裝置，接口處用膠布封嚴(yán)。

（5）將兩套裝置進(jìn)行遮光處理，其目的是讓甲裝置內(nèi)氫氧化鈉充分吸收二氧化碳。

（6）一段時間后，去除遮光物，將兩套裝置移到陽光下照射。

（7）幾小時后，從兩套裝置中的構(gòu)樹枝條上各取一片大小、長勢相似的葉片，對應(yīng)為甲葉片和乙葉片。

（8）分別把葉片放入盛有酒精的燒杯中用熱水加熱，片刻后，脫色完成，葉片變成黃白色。

（9）用清水漂洗葉片，再把葉片放到培養(yǎng)皿里，滴加碘液染色。

（10）稍停片刻，用清水沖掉碘液，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）：

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_________是光合作用必需的原料。

Q5：植物光合作用更新了空氣，去除的是二氧化碳，那產(chǎn)生了什么氣體呢？過渡到探究2。

探究2：探究光合作用釋放氧氣

筆者表演魔術(shù)：憑空燒木條。

Q6：你觀察到了什么現(xiàn)象？這個魔術(shù)的原理是什么？

通過魔術(shù)，調(diào)動學(xué)生興趣，學(xué)生獲知氧氣有助燃特性，可以使帶火星的木條復(fù)燃，為探究2檢驗(yàn)瓶中的氣體作鋪墊。

實(shí)驗(yàn)過程：學(xué)生實(shí)施以下實(shí)驗(yàn)過程（圖1）。

圖1 探究光合作用釋放氧氣的實(shí)驗(yàn)過程

Q7：實(shí)驗(yàn)過程中你觀察到了什么現(xiàn)象？

Q8：乙有氣泡產(chǎn)生，并將水壓出，說明什么？（學(xué)生答有氣體產(chǎn)生） 這個氣體會不會是氧氣呢？

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：取出乙瓶膠塞，迅速將帶火星的木條伸進(jìn)瓶內(nèi)，木條立刻燃燒，甲瓶則無此現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表2）：

表2? 探究光合作用釋放氧氣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用產(chǎn)生了_______。

探究1得出二氧化碳是光合作用必需的原料。該探究實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生提出問題、作出假設(shè)、制訂計劃、實(shí)施計劃、得出結(jié)論，參與完整的探究活動;探究2得出光合作用產(chǎn)生了氧氣。該探究實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，改演示實(shí)驗(yàn)為分組實(shí)驗(yàn)。學(xué)生動手實(shí)踐，感受事實(shí)。兩個探究實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)思維的核心素養(yǎng)。

在兩個探究實(shí)驗(yàn)完成后，引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”。至此，光合作用表達(dá)式已完善，引導(dǎo)學(xué)生明確區(qū)分光合作用場所、條件、原料、產(chǎn)物和能量轉(zhuǎn)變。

Q9：光合作用的實(shí)質(zhì)是什么？

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)光合作用表達(dá)式和已有提示，歸納概括從而建構(gòu)光合作用概念，即綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。

三、提升素養(yǎng)，應(yīng)用概念

展示玉米種植植株三種間距圖片。

Q10：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，要保證作物有效地進(jìn)行光合作用的各種條件。種植過密或過稀，產(chǎn)量反而下降，這是為什么呢？學(xué)生分析后得出要想作物茁壯成長，就必須讓作物的葉子充分接受光照，既不能過稀也不能過密，應(yīng)該合理密植。

Q11：利用光合作用原理提高農(nóng)作物產(chǎn)量的方法還有哪些？學(xué)生討論，教師補(bǔ)充，一起歸納。

這兩個問題密切關(guān)注生物與生活的聯(lián)系，反應(yīng)了光合作用原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，深化對概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生愛護(hù)植物的社會責(zé)任，提升關(guān)愛生命的核心素養(yǎng)。

四、啟發(fā)思維，拓展概念

Q12：陰天和大晴天植物光合作用強(qiáng)度一樣嗎？即光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度有影響嗎？請你課后設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究。

通過Q12啟發(fā)思維，拓展概念，進(jìn)一步檢驗(yàn)并提高學(xué)生科學(xué)設(shè)計并完成實(shí)驗(yàn)探究的能力，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力，提升辯證思維能力。

《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》一課的教學(xué)設(shè)計，筆者以學(xué)生為主體，以問題為核心，以實(shí)驗(yàn)探究為主線，問題驅(qū)動和引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中積極思考，主動探究，逐步建構(gòu)光合作用重要概念。學(xué)生在探究性實(shí)驗(yàn)過程中獲得感性知識和事實(shí)，歸納總結(jié)后與自己原有知識體系整合，從而引發(fā)認(rèn)知沖突和共鳴，進(jìn)而擺脫對光合作用概念的機(jī)械記憶。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)能使學(xué)生在建構(gòu)重要概念時，真正地理解概念?；诤诵乃仞B(yǎng)的生物學(xué)重要概念的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際上是學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)感受生物學(xué)事實(shí)，在深度建構(gòu)生物學(xué)重要概念的過程中，領(lǐng)悟重要概念內(nèi)涵，達(dá)到將重要概念、科學(xué)探究、科學(xué)思維和生命觀念的核心素養(yǎng)相融合的目的。

[本文系廣東省佛山市南海區(qū)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“核心素養(yǎng)視域下的初中生物實(shí)驗(yàn)操作評價研究”（課題編號：2019030）成果之一]

參考文獻(xiàn)：

[1]吳奶珠.例析基于“科學(xué)探究”核心素養(yǎng)的初中概念教學(xué)[J].生物學(xué)教學(xué)， 2020，45（4）：13-15.

責(zé)任編輯? 吳華娣