初中生物“蒸騰作用”實驗探究設(shè)問方法探索

秦美蘭

[摘要]“蒸騰作用”是自然界植物生長過程中促進水循環(huán)的重要途徑。在日常教學(xué)中，可通過實驗活動，讓學(xué)生從觀察實驗、動手實踐、合作探究中增進對“蒸騰作用”的理解，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。為了激活學(xué)生的實驗參與意識，引領(lǐng)學(xué)生從實驗探究中把握“蒸騰作用”的內(nèi)涵，教師可通過科學(xué)合理的設(shè)問來引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“蒸騰作用”，探析生物體結(jié)構(gòu)與功能，為后續(xù)光合作用等知識的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]蒸騰作用;實驗探究;設(shè)問方法;初中生物

[中圖分類號]G633.9[文獻標識碼]A [文章編號]6V4-6058（2020）08-00V9-02

“蒸騰作用”是初中生物學(xué)核心概念之一，它也是維系生物圈水循環(huán)的重要途徑。在對“蒸騰作用”進行實驗探究時，問題的梳理、細化與呈現(xiàn)關(guān)系到整個實驗教學(xué)的成敗。實驗探究是考查學(xué)生觀察、動手、比較、分析、應(yīng)用、表達等諸多能力的重要途徑，在實驗探究中，科學(xué)合理地設(shè)問，有助于創(chuàng)設(shè)實驗教學(xué)情境，實現(xiàn)實驗教學(xué)目標，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究意識。為此，本文將圍繞“蒸騰作用”實驗教學(xué)，從科學(xué)設(shè)問人手，就設(shè)問方法進行梳理。

一、分析實驗?zāi)繕?。圍繞變量展開設(shè)問

關(guān)于“蒸騰作用”的實驗教學(xué)，教材主要選取一盆闊葉植物，利用塑料袋將其幾片葉片包扎起來，澆水后置于陽光下照射，觀察塑料袋內(nèi)有無水珠。如果沒有水珠，則搬至室內(nèi)快速冷卻，再觀察袋內(nèi)有無水珠。該實驗的目的是讓學(xué)生觀察植物葉片對水分的蒸騰作用。為了更好地創(chuàng)設(shè)實驗教學(xué)情境，筆者結(jié)合學(xué)校實際，重新設(shè)計“蒸騰作用”的實驗探究活動。筆者選取長勢、葉片數(shù)量、大小均一致的同種植物的三段枝葉，分別編號為A、B、C。其中，A不做處理;B枝葉的下表面涂抹凡士林;C枝葉的上、下表面涂抹凡士林。分別將三段枝葉插入裝有等量清水的錐形瓶中，用油兌水形成油封，然后扣上大小相同的玻璃鐘罩，在鐘罩內(nèi)壁貼上硅膠干燥片，用于吸收鐘罩內(nèi)的水蒸氣。將三組實驗裝置置于同一光照下，相同時間后，分別對錐形瓶內(nèi)的水、硅膠干燥片的質(zhì)量進行稱量。

對照實驗?zāi)康?，可得出影響“蒸騰作用”的因素主要有植物枝葉本身以及周圍環(huán)境因素。對于植物枝葉，相同植物，生長態(tài)勢、葉片數(shù)量相同，但在不同生長環(huán)境下，其蒸騰作用的快慢也會有所不同。通常，在潮濕環(huán)境下，蒸騰作用會旺盛;反之，會緩慢一些。對于周圍環(huán)境要素，蒸騰作用主要與光照、環(huán)境溫度、濕度、通風(fēng)條件等有關(guān)。在本實驗探究中，影響蒸騰作用快慢的因素，與植物枝葉本身有直接關(guān)系，但其作為變量，難以控制，無法獲得準確的實驗結(jié)果。因此，在實驗步驟上，對枝葉大小、長勢的選擇，要盡量一致;利用凡士林來封閉植物表面的氣孔，從而分析蒸騰作用與葉面氣孔數(shù)量的關(guān)系。對于本實驗，可設(shè)問如下：一是實驗探究的主題是什么？二是該實驗方案是基于何種假設(shè)的？三是該實驗?zāi)軌虻贸鍪裁唇Y(jié)論？

二、圍繞對照實驗，進行邏輯推理設(shè)問

本實驗探究中，有A、B、C三組實驗，每組實驗在不同的條件下進行，對相應(yīng)的實驗變量進行邏輯分析，從實驗結(jié)果中進行推理論證，得出實驗結(jié)論。借助凡士林，可以展開植物葉面氣孔數(shù)量與植物蒸騰作用速率的關(guān)系探究。對A組的枝葉不做處理，對B組葉片的下表面用凡士林涂抹進行封閉，對C組葉片的上、下表面都涂抹凡士林進行封閉，形成B、C兩組對A組的對照實驗。因此，在本探究實驗設(shè)問上，可以確定為：A、B、C三組實驗中，哪組為實驗組？哪組為對照組？另外，考慮到對B組、C組葉片涂抹凡士林這種動手操作過程存在一定的差異性，學(xué)生在涂抹時能否做到認真、準確，將會影響實驗結(jié)果的客觀性。由此，在進行實驗探究教學(xué)設(shè)計時，對于涉及的操作性部分，需要明確操作方法、操作流程和步驟。在本實驗探究中，觀察“蒸騰作用”的快慢時無法對變量進行直接觀察，但可以通過間接方式來推算影響因素。根據(jù)實驗內(nèi)容，分別安放相同鐘罩，粘貼足量、等量的硅膠干燥片。這些實驗操作的目的是通過測量硅膠干燥片的質(zhì)量變化來倒推植物蒸騰作用的影響因素，進而來反映植物蒸騰作用的速率。所以說，在本實驗中，可以這樣設(shè)問：可通過觀測哪些變量來推導(dǎo)植物蒸騰作用的速率變化？

三、結(jié)合實驗數(shù)據(jù)。開展設(shè)問

對于探究性實驗，應(yīng)重在引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究獲得相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)來分析實驗結(jié)果，推斷實驗結(jié)論，讓學(xué)生從實驗數(shù)據(jù)分析與處理中發(fā)展科學(xué)探究能力。在本實驗探究中，主要質(zhì)量變化有植物枝條吸收水分的質(zhì)量、植物自身質(zhì)量、植物蒸騰作用蒸發(fā)水蒸氣的質(zhì)量等。蒸騰作用除了促進植物吸收水分外，還有利于植物吸收無機鹽，進行光合作用，與二氧化碳合成有機物，以及促進植物呼吸作用分解有機物等。因此，我們要盡量減少無關(guān)因素的干擾，以吸水質(zhì)量、蒸騰作用蒸發(fā)水蒸氣質(zhì)量為計算重點，得出實驗前數(shù)據(jù)和實驗后數(shù)據(jù)。如錐形瓶中水的質(zhì)量在實驗前后的對照;硅膠干燥片的質(zhì)量在實驗前后的對照。由此，

四、圍繞邏輯推理關(guān)系。開展設(shè)問

在實驗探究中，邏輯推理是重要的分析手段，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識的主要方法。在“蒸騰作用”實驗數(shù)據(jù)測量、分析中，通過對實驗前、后相關(guān)數(shù)據(jù)的測量，為邏輯推理提供參考依據(jù)。當然，在測量同一數(shù)據(jù)時，其推理結(jié)果可能有所不同，這與實驗條件有直接關(guān)系。因此，在進行邏輯推理時，要盡可能創(chuàng)造相同的實驗環(huán)境和條件，以便能夠圍繞實驗觀察結(jié)果，進行橫向、縱向分析與推斷。另外，由于實驗設(shè)計自身的局限性，可能還需要考慮其他干擾因素對推理結(jié)果的影響。因此，需要結(jié)合實驗數(shù)據(jù)、推理過程，對結(jié)論進行修正、補充。在本實驗探究中，由于光合作用、呼吸作用也會對實驗過程帶來影響，從而干擾邏輯推理的客觀性。為此，可設(shè)問如下：結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，對比相關(guān)結(jié)果，推測植物葉片下表面氣孔數(shù)量多于上表面，這樣的推理合理嗎？根據(jù)植物葉片上、下表面氣孔數(shù)量的差異，要使結(jié)論合理，需要什么前提條件？這兩個設(shè)問目標一致，都重在考查學(xué)生的邏輯推理與分析能力。

總之，在“蒸騰作用”實驗探究中，因?qū)嶒灥木C合性和復(fù)雜性，對實驗探究內(nèi)容、設(shè)問的選擇，要基于科學(xué)探究過程，從而引領(lǐng)學(xué)生觀察實驗、分析問題，得出正確結(jié)論。