基于核心素養(yǎng)的探究教學(xué)的構(gòu)建
——以《光合作用》教學(xué)設(shè)計(jì)為例

陳佩絲

（浙江省杭州市余杭區(qū)仁和中學(xué)，浙江 杭州）

發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為新課程改革的重要任務(wù)，初中科學(xué)的教學(xué)應(yīng)重視培養(yǎng)和提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。這就要求教師要充分利用課堂教學(xué)，深入挖掘教材所蘊(yùn)含的核心理念幫助學(xué)生塑造科學(xué)的基本技能和認(rèn)知，理解科學(xué)本質(zhì)。

科學(xué)探究是人們探索和了解自然、獲得科學(xué)知識(shí)的主要方法，是提出科學(xué)問題，建立猜想和假設(shè)，收集和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力?？茖W(xué)探究主要包括六個(gè)步驟：（1）提出問題；（2）提出猜想與假設(shè)；（3）制定探究方案；（4）獲取事實(shí)與證據(jù)；（5）解釋、檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)；（6）表達(dá)與交流。在這一過(guò)程當(dāng)中，學(xué)生掌握科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能了解怎樣的過(guò)程是真正的科學(xué)研究過(guò)程，認(rèn)知科學(xué)研究者的認(rèn)知過(guò)程，提升科學(xué)核心素養(yǎng)。

科學(xué)探究按探究的問題來(lái)分，可分為釋疑性探究和驗(yàn)證性探究，本文以《光合作用》一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，闡述如何有效地在課堂當(dāng)中構(gòu)建驗(yàn)證性探究教學(xué)。

一、教材分析

《光合作用》選自浙江教育出版社出版的八年級(jí)下冊(cè)教材第三章第六節(jié)的內(nèi)容，本教材首先告知了光合作用的原理，給出光合作用的反應(yīng)式，并予以一定程度的理論解釋，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)逐一驗(yàn)證光合作用的條件、產(chǎn)物等，在探究光合作用的條件、產(chǎn)物的過(guò)程當(dāng)中，學(xué)生能夠親身體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，故認(rèn)為《光合作用》這節(jié)課適合利用探究式教學(xué)。本節(jié)課以光合作用的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)——綠色植物在光下產(chǎn)生有機(jī)物為載體，旨在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究，建立光合作用的模型，掌握控制實(shí)驗(yàn)條件、設(shè)置對(duì)照、選擇實(shí)驗(yàn)材料等規(guī)則，進(jìn)而能創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)探究，領(lǐng)悟科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。在進(jìn)行驗(yàn)證性探究之前，教材已經(jīng)為大家提出了問題——“怎樣才能知道植物進(jìn)行了光合作用呢？我們可用怎樣的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明光合作用需要陽(yáng)光和葉綠體呢？”基于此，我們可將問題分解為“光合作用真的會(huì)產(chǎn)生淀粉嗎？”“光合作用真的需要陽(yáng)光嗎？”“光合作用真的需要葉綠體嗎？”三個(gè)驗(yàn)證性問題，從而開展驗(yàn)證性科學(xué)探究教學(xué)。

《光合作用》是學(xué)生學(xué)習(xí)了植物的呼吸作用之后的內(nèi)容，學(xué)生已經(jīng)知道驗(yàn)證有機(jī)物的方法之后，可以用該方法來(lái)檢驗(yàn)光合作用產(chǎn)物，光合作用是生物圈中有機(jī)物的來(lái)源之本，通過(guò)光合作用的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生從理論上認(rèn)識(shí)到綠色植物光合作用的重要性。為培養(yǎng)學(xué)生愛護(hù)綠色植物的情感打下理性知識(shí)的基礎(chǔ)。

二、教學(xué)過(guò)程

1.結(jié)合生活，激趣引入

提問：同學(xué)們?cè)绮投汲粤耸裁?，這些食物的主要成分是什么，引入主題——光合作用。

設(shè)計(jì)意圖：一堂課的開始，可以通過(guò)與生活息息相關(guān)的問題引入課堂，使學(xué)生切身感受到科學(xué)就在身邊，感受到科學(xué)源于生活，營(yíng)造輕松的課堂氛圍，積極調(diào)動(dòng)班上的每一個(gè)學(xué)生，做到“面向全體學(xué)生”。

2.瀏覽書本，自主學(xué)習(xí)

對(duì)光合作用有哪些了解呢？快速瀏覽書本內(nèi)容，獲取新的知識(shí)。

設(shè)計(jì)意圖：教師在課堂上要運(yùn)用各種教學(xué)手段，提供一個(gè)充分民主自由的環(huán)境，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性，避免學(xué)生養(yǎng)成拿來(lái)主義思想。在自主學(xué)習(xí)當(dāng)中，教師可配合導(dǎo)學(xué)案的使用，設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的題目，檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的成果。這樣生本對(duì)話的設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生自主獲取信息，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力、獲取信息的能力等，提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

3.科學(xué)探究，驗(yàn)證理論

這個(gè)是書本告訴我們的，它真的是正確的嗎？只有我們親自驗(yàn)證了才能肯定。今天我們就當(dāng)一名鑒定員，一起來(lái)驗(yàn)證書本內(nèi)容的真?zhèn)巍?/p>

（1）驗(yàn)證一：植物光合作用真的能產(chǎn)生淀粉嗎？

思考1：我們可以用什么試劑來(lái)檢驗(yàn)淀粉的存在？會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

學(xué)生預(yù)答：碘液，淀粉遇碘變藍(lán)色。教師實(shí)驗(yàn)演示：米湯中加碘液。

每個(gè)小組桌上事先都已經(jīng)準(zhǔn)備好了從陽(yáng)光充足的地方采摘來(lái)的三葉草、一小杯碘液，讓學(xué)生將碘液滴在葉片上，觀察結(jié)果，檢驗(yàn)葉片中是否存在淀粉。若未變藍(lán)，是否就說(shuō)明葉片中不含有淀粉呢？猜想可能是什么原因?qū)е碌?，并?duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)米湯中加碘液的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直觀地看到淀粉遇碘的確會(huì)變藍(lán)色，使學(xué)生對(duì)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一個(gè)比較的標(biāo)準(zhǔn)。讓學(xué)生進(jìn)行直接將碘液滴在葉片上、改進(jìn)之后再滴碘液的實(shí)驗(yàn)，目的在于試錯(cuò)，通過(guò)試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)家們?cè)谔骄窟^(guò)程中也會(huì)遭遇挫敗，我們現(xiàn)在已知的科學(xué)真相，是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家們一點(diǎn)一點(diǎn)地從錯(cuò)誤和失敗的經(jīng)驗(yàn)中探索出來(lái)的。這樣的設(shè)計(jì)有利于豐富學(xué)生的科學(xué)情感，培養(yǎng)學(xué)生遇挫不折、勇于承受失敗的心理能力，這樣的心理素質(zhì)是學(xué)生今后發(fā)展至關(guān)重要的品格，這也是科學(xué)核心素養(yǎng)的體現(xiàn)。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)即使將三葉草碾碎，再滴碘液，結(jié)果也未變藍(lán)色，此時(shí)，展示事先查閱好的資料，獲取幫助，通過(guò)資料發(fā)現(xiàn)，葉綠素的綠色會(huì)干擾藍(lán)色的顯色。教師演示淀粉、葉綠素、碘液混合的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)的確不變藍(lán)色。

思考2：如何排除淀粉檢驗(yàn)過(guò)程中的顏色干擾？

根據(jù)資料當(dāng)中提供的方法，利用酒精將葉綠素溶解掉。

思考3：如何加快葉綠素的溶解？

學(xué)生預(yù)答：加熱。

教師提示：酒精易燃，不可直接加熱，應(yīng)采用水浴加熱的方法，并介紹水浴加熱法：把裝有酒精和三葉草的小燒杯放進(jìn)盛有熱水的大燒杯中，再將大燒杯放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈加熱。等葉片褪成黃白色之后，然后將葉片取出，放清水中漂洗，之后再放在玻璃皿上滴上碘液，觀察。

思考4：觀察到什么現(xiàn)象能夠證明植物光合作用產(chǎn)生了淀粉？

當(dāng)觀察到黃白色的葉片滴上碘液變成藍(lán)色時(shí)，至此，書本上光合作用的其中的一種產(chǎn)物得到了驗(yàn)證。

在實(shí)驗(yàn)步驟得到完善之后，要求學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行交流和評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：教師演示綠色干擾藍(lán)色顯色的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地感受資料當(dāng)中顯示的內(nèi)容，證實(shí)資料的可信度，也為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)提供思考方向。每一步一提問，為學(xué)生的探究活動(dòng)指引方向。在探究過(guò)程中，教師不僅要當(dāng)好“導(dǎo)演”，有時(shí)還要演好“配角”，將自己也當(dāng)作成一名學(xué)生，與學(xué)生一起從學(xué)生的角度去參與各種討論、學(xué)習(xí)。教師應(yīng)充分把握教學(xué)過(guò)程中的“雙邊性”原則，即教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的“雙主”原則，幫助學(xué)生通過(guò)自己的探索主動(dòng)地獲取知識(shí)，成為知識(shí)的主人。查閱資料是利用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取幫助的一種非常便捷的手段，在探究過(guò)程中，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生，在探究遇到困難時(shí)，可借助身邊的一切力量來(lái)尋求解決方法，培養(yǎng)學(xué)生多渠道獲取信息的科學(xué)素養(yǎng)。在探究活動(dòng)中的合作學(xué)習(xí)的方式，能夠培養(yǎng)學(xué)生相互合作、交流與評(píng)價(jià)的核心素養(yǎng)，這在學(xué)生的發(fā)展過(guò)程中尤為重要。

（2）驗(yàn)證二：光合作用真的需要光照嗎？

大膽放手，讓學(xué)生從宏觀上提出總體思路，設(shè)計(jì)總體方案，再通過(guò)讓學(xué)生思考“實(shí)驗(yàn)的變量是什么、如何控制變量、怎樣知道植物進(jìn)行了光合作用、如何排除葉片中原有淀粉對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾”這些問題，逐步細(xì)化“光合作用需要光照”的探究活動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生是課堂的主體，在科學(xué)教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，教師應(yīng)謹(jǐn)記要將課堂還給學(xué)生，驗(yàn)證“光合作用能產(chǎn)生淀粉”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生已經(jīng)初步了解探究的過(guò)程，驗(yàn)證二——“光合作用真的需要光照嗎？”旨在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。因此，在課堂中為學(xué)生創(chuàng)設(shè)輕松、民主的發(fā)言環(huán)境尤為重要。“光合作用需要光照”這一探究活動(dòng)完全可以先讓學(xué)生表達(dá)，然后師生共同具化細(xì)節(jié)，“如何排除葉片中原有淀粉對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾”，要結(jié)合前面學(xué)習(xí)的呼吸作用，在此教師扮演好“梯子”角色，若學(xué)生未能回答出來(lái)，則在學(xué)生需要的時(shí)候及時(shí)提供援助，這樣可以使學(xué)生的知識(shí)活化、重制，形成相互聯(lián)系的知識(shí)結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

制定探究方案，完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在細(xì)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程之后，要求學(xué)生將實(shí)驗(yàn)過(guò)程寫在導(dǎo)學(xué)案當(dāng)中。

設(shè)計(jì)意圖：寫下實(shí)驗(yàn)步驟的環(huán)節(jié)，是讓學(xué)生將頭腦中的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為文字內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的文字表達(dá)能力。

解釋、檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)：以銀邊天竺葵為材料，通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)照書本中的理論敘述，對(duì)課本內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)估，驗(yàn)證理論的正確性。

設(shè)計(jì)意圖：檢驗(yàn)與評(píng)估過(guò)程是驗(yàn)證性探究最后的步驟，根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，驗(yàn)證理論的正確性。通過(guò)總結(jié)和評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生更加深刻地經(jīng)歷科學(xué)家的研究過(guò)程與方法。通過(guò)這樣的驗(yàn)證性探究，學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)家的思考過(guò)程和探究過(guò)程，學(xué)生在這些過(guò)程中得到的經(jīng)驗(yàn)和智慧，在以后的學(xué)習(xí)中對(duì)問題的處理和解決，會(huì)有一定的幫助，加深對(duì)科學(xué)過(guò)程的理解，對(duì)科學(xué)結(jié)論是如何獲得的，也有一定的感受，提高評(píng)價(jià)與交流的科學(xué)素養(yǎng)。

（3）驗(yàn)證三：光合作用真的需要葉綠體嗎？

仔細(xì)觀察銀邊天竺葵的葉片，除了遮光部分未變藍(lán)外，葉片的邊緣白色部分也沒有變藍(lán)，這說(shuō)明了什么問題？

設(shè)計(jì)意圖：該探究活動(dòng)是在驗(yàn)證二——“探究光合作用是否需要光照”的基礎(chǔ)上，觀察葉片原來(lái)的綠色部分和銀邊部分滴加碘液后的區(qū)別而發(fā)現(xiàn)的，該結(jié)果的發(fā)現(xiàn)同時(shí)也提示學(xué)生要善于觀察，在探究的目的之外可能會(huì)伴隨另一項(xiàng)重要的發(fā)現(xiàn)，很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都源于一些偶然觀察到的現(xiàn)象，而這常常是另一項(xiàng)科學(xué)探究的開始，因此要培養(yǎng)學(xué)生善于觀察和發(fā)現(xiàn)的科學(xué)素養(yǎng)。

4.聯(lián)系理論，總結(jié)課堂

正是由于光合作用的存在，物質(zhì)才能從無(wú)機(jī)物變?yōu)橛袡C(jī)物，能量也由光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在葉片中。因此，光合作用被稱為是“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”。

設(shè)計(jì)理念：在探究活動(dòng)之后，聯(lián)系理論，加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課以提升學(xué)生科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)為設(shè)計(jì)理念，重視學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，重視引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究?jī)?nèi)容的思考方式，進(jìn)行了驗(yàn)證性的探究活動(dòng)。將學(xué)生作為主體，主動(dòng)構(gòu)建自己的探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神，以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，驗(yàn)證科學(xué)結(jié)論的正確性，體會(huì)科學(xué)家的思維方式和探究過(guò)程。

從理論上認(rèn)識(shí)光合作用的過(guò)程，再到逐一驗(yàn)證光合作用的原料和條件，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的思考過(guò)程，探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論以及評(píng)價(jià)與交流的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，教師切不可包辦學(xué)生探索的問題，學(xué)生能自己表達(dá)的教師盡量不要指導(dǎo)。教師在教學(xué)中要敢于放手，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性作用，挖掘?qū)W生的潛力，尊重學(xué)生的意愿和自主權(quán)，科學(xué)地引導(dǎo)學(xué)生自覺地完成探究活動(dòng)。探究不僅是一種綜合能力，而且是科學(xué)學(xué)習(xí)的主要方式，科學(xué)探究一方面能夠逐漸培養(yǎng)學(xué)生的分析、綜合、比較、抽象、概括、分類、推理、類比等思維方法，另一方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，以及運(yùn)用科學(xué)語(yǔ)言與他人交流和溝通的能力也能逐漸形成。在課堂當(dāng)中構(gòu)建探究教學(xué)是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的一種積極有效的教學(xué)模式。