實驗探究構(gòu)建核心概念

梁淑貞

摘?要 將教材中“綠色植物的呼吸作用”的三個實驗設(shè)計為一個材料簡單、裝置簡易的創(chuàng)新實驗，使學(xué)生能自主操作實驗、觀察現(xiàn)象、分析結(jié)論，自主構(gòu)建“呼吸作用”這個核心概念。

關(guān)鍵詞 實驗創(chuàng)新設(shè)計;自主探究;構(gòu)建概念;呼吸作用

中圖分類號：G622 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2020）03-0015-01

“呼吸作用是植物的三大作用之一，教材通過三個演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，得出“綠色植物呼吸作用釋放能量、產(chǎn)生二氧化碳，消耗氧氣”三個結(jié)論，啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識呼吸作用的過程和本質(zhì)，認(rèn)識到呼吸作用是生物的共同特征，從而構(gòu)建起呼吸作用的概念。

然而教學(xué)演示中由于裝置復(fù)雜，不好操作，對實際教學(xué)造成一定困難。因此，筆者將實驗裝置進(jìn)行優(yōu)化，將三個演示實驗創(chuàng)新為一個用材簡單、設(shè)置簡單的學(xué)生操作實驗。

一、材料器具

綠豆種子：萌發(fā)的綠豆種子450克，煮熟的綠豆種子450克，兩種不同狀態(tài)的種子形成對照。

密封瓶2個：筆者選用容積1L的、密封性能較好的、外形與功能相同的塑料瓶子，分別盛裝兩種綠豆種子。分別在瓶蓋打一個直徑與數(shù)字傳感器的探針直徑相當(dāng)?shù)男】?，用于插入?shù)字傳感器的探針。

數(shù)字傳感器2個：筆者選用兩個型號相同的、帶有金屬探針和數(shù)字顯示屏的傳感器。這種傳感器的金屬探頭相當(dāng)于熱敏電阻，探測溫度的準(zhǔn)確性高、傳溫速度快;數(shù)字顯示屏顯示溫度，可供直觀地讀取溫度的變化數(shù)值。

燒杯2個：筆者選用規(guī)格為25ml的玻璃燒杯，分別用于盛裝少量飽和度相同的澄清石灰水。

脫脂棉1卷：脫脂棉用于保溫，我選用寬度為29cm的柔軟的純植物脫脂棉，這種脫脂棉保溫性能較好且方便包裹。

其他的材料器具：澄清的石灰水，用于檢測二氧化碳;

蠟燭和燃燒勺，用于檢測氧氣;凡士林，用于防止接口處漏氣。

二、實驗過程

（一）把種子裝入密封瓶

把萌發(fā)的綠豆種子裝入甲瓶，把煮熟的綠豆種子裝入乙瓶。

（二）把裝有石灰水的燒杯放入密封瓶

分別在甲乙燒杯中倒入5ml澄清石灰水，把甲燒杯放入甲瓶，把乙燒杯放入乙瓶。蓋好兩個密封瓶的蓋子。

（三）插入數(shù)字傳感器的探針

把數(shù)字傳感器甲的探針插入甲瓶;把數(shù)字傳感器乙的探針插入乙瓶。分別在探針與瓶蓋小孔的接口處涂上凡士林防止漏氣（如果瓶蓋的小孔開得過大，探針插入后接口縫隙較大，宜換用防水膠密封）。打開數(shù)字傳感器的開關(guān)。

（四）用脫脂棉保溫

裁剪兩塊40厘米長的脫脂棉，分別用于包裹甲乙兩瓶，用橡皮筋捆緊。因密封瓶內(nèi)燒杯中裝有石灰水，包裹過程中要小心操作，以免瓶子傾側(cè)影響實驗結(jié)果。

三、實驗結(jié)果

（一）觀察溫度的變化

筆者于15：00完成以上實驗裝置，將實驗裝置靜置于溫度為20.7°C的室內(nèi)，18：00讀取溫度數(shù)字。甲數(shù)字傳感器顯示23°C，乙數(shù)字傳感器顯示20.5°C。從這些數(shù)據(jù)可得知實驗結(jié)果：甲瓶中的種子萌發(fā)過釋放熱量使溫度升高;而乙瓶的種子沒有呼吸作用溫度因室溫下降略微下降，可忽略不計。

（二）檢測氧氣的變化

打開甲瓶的蓋子，迅速將點燃的蠟燭放入甲瓶中，蠟燭立刻熄滅。用相同的方法檢測乙瓶的氧氣，乙瓶的蠟燭繼續(xù)燃燒。從此現(xiàn)象可以得出結(jié)果：甲瓶的種子在萌發(fā)中消耗了氧氣;乙瓶的種子沒有呼吸作用，沒有消耗氧氣。

（三）觀察石灰水的變化

取出甲乙燒杯，對比兩個燒杯中的石灰水：甲燒杯的石灰水渾濁，乙燒杯的石灰水澄清。得出結(jié)果：甲瓶的種子在萌發(fā)過程中產(chǎn)生了二氧化碳;乙瓶的種子沒有呼吸作用沒有產(chǎn)生二氧化碳。

四、構(gòu)建概念

創(chuàng)新后的實驗設(shè)計，節(jié)約了實驗器材，簡化了實驗裝置，實驗效果明顯。在實際教學(xué)中，筆者利用此實驗幫助學(xué)生構(gòu)建“呼吸作用”這個核心概念。筆者課前準(zhǔn)備好材料，指導(dǎo)學(xué)生分小組裝置實驗;課堂上以實驗引領(lǐng)展開概念教學(xué)。我的課堂教學(xué)流程是這樣的：

在前兩個環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過操作實驗過程，自主觀察實驗現(xiàn)象，并通過小組討論分析現(xiàn)象，順理成章地得出結(jié)論：萌發(fā)的種子呼吸作用消耗氧氣、釋放能量、產(chǎn)生二氧化碳。在此基礎(chǔ)上，筆者順勢提出問題：“根據(jù)實驗結(jié)論，萌發(fā)的種子吸收的氧氣起什么作用？能量從哪里轉(zhuǎn)化而來？二氧化碳是哪種物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來？”學(xué)生討論后明確：“萌發(fā)的種子吸收了氧氣用于分解有機物，將光合作用儲存在有機物中的能量釋放出來，并且產(chǎn)生了二氧化碳?！边@樣，“呼吸作用”這個概念呼之欲出。實驗引領(lǐng)自主探究、自主構(gòu)建概念，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘紫千.生物學(xué)課堂引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)概念的教學(xué)策略[J].生物學(xué)教學(xué)，2015（3）：29-30.