探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì) 落實(shí)生物核心素養(yǎng)

摘 要：基于生物學(xué)的核心素養(yǎng)，設(shè)計(jì)了“綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者”（第一課時(shí)）的教學(xué)。以組織學(xué)生開展“綠葉在光下制造有機(jī)物”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的課堂探究活動(dòng)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)對(duì)照方案并操作，落實(shí)發(fā)展“生物核心素養(yǎng)”的要求。

關(guān)鍵詞：生物核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);學(xué)生主體

隨著中學(xué)素質(zhì)教育的不斷深入，我國(guó)中學(xué)生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)也得到了迅猛發(fā)展，生物核心素養(yǎng)也提升到一定高度。生物實(shí)驗(yàn)課是探究生物知識(shí)的重要途徑，開好生物實(shí)驗(yàn)課可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生操作和思維能力，形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)是課堂實(shí)驗(yàn)探究的主要載體，那么如何有效地進(jìn)行生物探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，更好地落實(shí)生物核心素養(yǎng)呢？

一、 教材吃透，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

想組織好一節(jié)生物課堂實(shí)驗(yàn)課，教師必須高度重視，精心準(zhǔn)備，認(rèn)真做好教材分析，把本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的目的、重難點(diǎn)要吃透，明確設(shè)計(jì)思路，課前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料等。下面以“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)探究為例，介紹課前準(zhǔn)備的教材分析、設(shè)計(jì)思路。

（一）教材分析

本課時(shí)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容蘊(yùn)含重要生物學(xué)概念。學(xué)生對(duì)這一概念的建構(gòu)以實(shí)驗(yàn)“綠葉在光下制造有機(jī)物”為基礎(chǔ)，為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容作鋪墊。

本課時(shí)實(shí)驗(yàn)“綠葉在光下制造有機(jī)物”，步驟簡(jiǎn)單，科學(xué)道理卻不簡(jiǎn)單。例如，步驟1“把盆栽的天竺葵（筆者用的是銅錢草、綠蘿）放到黑暗處一晝夜”，步驟2“葉片用黑紙片遮擋形成見光和遮光”的對(duì)照，都需要遵循探究實(shí)驗(yàn)的基本原則和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

本課時(shí)的重點(diǎn)是驗(yàn)證綠葉在光下制造淀粉的探究思路，難點(diǎn)是對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作。

（二）設(shè)計(jì)思路

本課時(shí)以實(shí)驗(yàn)“綠色植物在光下制造有機(jī)物”為載體，完成一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)——“綠葉在光下制造出的有機(jī)物主要是淀粉”和一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)——“探究光是綠色植物光合作用不可缺少的條件”。教學(xué)設(shè)計(jì)著重讓學(xué)生理解“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，依托學(xué)生已有的知識(shí)，采取了設(shè)疑逆推的探究式教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康拈_始設(shè)疑逆推：綠葉在光下制造的有機(jī)物是不是淀粉？……—去除葉綠素 如何去除葉綠素？……通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟與原理的層層分析，培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生探究的能力。

同時(shí)筆者根據(jù)本地區(qū)天氣特點(diǎn)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)材料及方法進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)中所采用的實(shí)驗(yàn)材料——銅錢草。取材容易、葉片薄、脫色時(shí)間短、效果明顯，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中增加“葉片放在開水浸6秒”這個(gè)步驟，大大縮短了脫色時(shí)間，這些改進(jìn)都有效地提高實(shí)驗(yàn)成功率。

讓學(xué)生領(lǐng)取教師課前幫忙處理過(guò)的銅錢草葉片（有余力的可多領(lǐng)取綠蘿葉片），分組開展以光為變量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，展開討論。

二、 問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，提高課堂效率

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)了要注重在教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。問(wèn)題是思維的起點(diǎn)，教師在教學(xué)過(guò)程有效提問(wèn)，驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)。我國(guó)古代著名的教育家孔子主張“不憤不啟，不悱不發(fā)，舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也”。

以“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)探究為情境，設(shè)置問(wèn)題串任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生逆推實(shí)驗(yàn)操作步驟。問(wèn)題串在設(shè)計(jì)時(shí)要有明確的目的，有層次、有梯度，而且語(yǔ)言簡(jiǎn)練，指令明確，不能出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題學(xué)生不知道回答什么問(wèn)題。好的問(wèn)題串才可以替代教師的指令，學(xué)生才能高效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生將任務(wù)完成后，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)質(zhì)疑，自己設(shè)計(jì)即將探究的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，拓展學(xué)生的能力。下面以“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)探究，介紹課堂教學(xué)過(guò)程所用的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。

探究：綠葉在光下制造有機(jī)物。

（一）提出問(wèn)題，做出假設(shè)

引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)研讀實(shí)驗(yàn)題目——“綠葉在光下制造有機(jī)物”，找出幾個(gè)關(guān)鍵詞——綠葉、光、有機(jī)物，認(rèn)真考慮，可以提出哪些探究性問(wèn)題并作出假設(shè)。

展示本課時(shí)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備探究的兩個(gè)內(nèi)容：光合作用的條件與產(chǎn)物。

設(shè)計(jì)意圖：?jiǎn)l(fā)學(xué)生先慢看實(shí)驗(yàn)題目，獲取有效信息，調(diào)用儲(chǔ)備的知識(shí)，回憶學(xué)過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)的一般過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生思考，進(jìn)行思維建模，提出能與關(guān)鍵詞組合的一些問(wèn)題與假設(shè)，并明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

（二）設(shè)疑導(dǎo)思，制定計(jì)劃

①通過(guò)什么方法檢驗(yàn)淀粉？（用“淀粉遇碘變藍(lán)”的實(shí)驗(yàn)原理分析）②能否將碘液直接滴在葉片上呢？為什么？（葉片的表皮有一層角質(zhì)層，透光不透水，碘液無(wú)法接觸到內(nèi)部，且藍(lán)色和綠色之間存在顏色干擾，不利于觀察）③如何去除葉片的綠色？④能否直接加熱酒精呢？為什么？應(yīng)該如何操作？（酒精沸點(diǎn)低、易燃的特點(diǎn)，直接加熱易發(fā)生危險(xiǎn)，從而理解酒精隔水加熱的原因）。教師介紹小技巧：將葉片放在剛燒開的開水（教師課堂用電熱杯燒的開水）中浸6秒，這樣能縮短脫色時(shí)間。⑤如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明綠葉制造有機(jī)物需要光？變量是什么？你會(huì)如何設(shè)計(jì)？怎么保證變量單一性呢？⑥植物在遮光處理后直接放陽(yáng)光下照射，可以嗎？為什么？（提示：操作實(shí)驗(yàn)之前，葉片中可能有貯存有機(jī)物嗎？如果有，怎么排除它對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響呢？）引導(dǎo)學(xué)生歸納“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)操作步驟。

設(shè)計(jì)意圖：拋出一個(gè)個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生捕捉教師設(shè)問(wèn)中指令詞、中心詞、限定詞，逆推實(shí)驗(yàn)操作步驟，理解實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)原理，學(xué)生自主討論探究方案，勇于領(lǐng)走任務(wù)，體驗(yàn)了科學(xué)探究的方法和一般過(guò)程。核心素養(yǎng)體現(xiàn)——運(yùn)用本實(shí)驗(yàn)探究前拋出的問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生審設(shè)問(wèn)：指令詞、中心詞、限定詞，調(diào)用儲(chǔ)備的知識(shí)，進(jìn)行科學(xué)探究思維建模，培養(yǎng)學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知和綜合思維。

三、 實(shí)驗(yàn)探究，體現(xiàn)學(xué)生主體

落實(shí)學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的主體地位，需要我們教師勇敢地去探索，大膽地創(chuàng)新，學(xué)生的主體地位才會(huì)不斷地凸現(xiàn)，他們才會(huì)逐步獲得情感愉悅，他們熱愛科學(xué)的興趣才會(huì)逐步培養(yǎng)起來(lái)。

以“綠葉在光下制造有機(jī)物”的這一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課為例，在有限的課堂時(shí)間，讓學(xué)生做本課時(shí)的實(shí)驗(yàn)探究有些難度，因此教師需要提前在課外做大量的工作，選取植物預(yù)實(shí)驗(yàn)與培訓(xùn)各小組長(zhǎng)，將知識(shí)點(diǎn)、重難點(diǎn)進(jìn)行板塊劃分和序列設(shè)定，每個(gè)板塊必須根據(jù)學(xué)情合理設(shè)計(jì)。在本課時(shí)教學(xué)過(guò)程——實(shí)施計(jì)劃，得出結(jié)論這個(gè)板塊設(shè)計(jì)如下：①播放“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)視頻。②教師對(duì)課前已準(zhǔn)備好的2盆植物（綠蘿和銅錢草）做個(gè)說(shuō)明，有些葉片已經(jīng)過(guò)不同處理（暗處理、遮光處理等），分解任務(wù)請(qǐng)每個(gè)小組摘取葉片，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生可參照課本，完成后續(xù)隔水加熱酒精脫色、清水漂洗、滴加碘液、再?zèng)_洗的操作。同時(shí)完成《導(dǎo)學(xué)案》。③指導(dǎo)學(xué)生展示各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。④教師展示預(yù)實(shí)驗(yàn)（教師與各小組長(zhǎng)利用課余時(shí)間合作的實(shí)驗(yàn)，事先培訓(xùn)小組長(zhǎng)，分別用綠蘿和銅錢草做不同處理——有光無(wú)光、光照時(shí)間長(zhǎng)短，光照強(qiáng)弱照射等）中所做的結(jié)果或手機(jī)拍攝的相片直接投影出來(lái)，結(jié)合學(xué)生自己本課時(shí)親自動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，小組同學(xué)互相交流討論，歸納總結(jié)，教師指導(dǎo)修正，適當(dāng)鼓勵(lì)。

設(shè)計(jì)意圖：從實(shí)驗(yàn)視頻情境出發(fā)，激發(fā)學(xué)生想做實(shí)驗(yàn)的好奇心，實(shí)驗(yàn)中有些操作學(xué)生第一次接觸，比如隔水加熱酒精脫色和蓋酒精燈等，操作復(fù)雜，難度較大，為了安全，課前教師先培訓(xùn)小組長(zhǎng)，課堂上教師再次當(dāng)著全班學(xué)生面示范并講解實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，重視實(shí)驗(yàn)安全，在這個(gè)時(shí)代更有意義。學(xué)生在體驗(yàn)中獲得成就感。通過(guò)小組學(xué)生上臺(tái)投影展示用不同種植物綠葉所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓他們認(rèn)識(shí)到光合作用普遍存在于綠色植物之中。核心素養(yǎng)體現(xiàn)——通過(guò)實(shí)驗(yàn)的可行性分析與小組探究活動(dòng)，訓(xùn)練了學(xué)生科學(xué)思維，如觀察、實(shí)驗(yàn)、歸納等，教師明白實(shí)踐育人的重要性。

本實(shí)驗(yàn)選用銅錢草作為實(shí)驗(yàn)材料。銅錢草的葉片較小，經(jīng)過(guò)沸水燙煮后，酒精脫色速度較快，可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。學(xué)生觀察：對(duì)照遮光的葉片、酒精脫色的葉片、滴加碘液后的葉片。描述觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：滴加碘液后，葉片遮光部分沒有變藍(lán)，見光部分變成藍(lán)色。

得出結(jié)論：綠葉在光下制造的有機(jī)物是淀粉，光是綠葉制造有機(jī)物不可缺少的條件。

與銅錢草經(jīng)過(guò)相同步驟處理的綠蘿葉片滴加碘液后，發(fā)現(xiàn)整片葉子幾乎都被染成藍(lán)色，這一現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突：為什么經(jīng)過(guò)暗處理后，綠蘿葉片的遮光部分也出現(xiàn)了藍(lán)色？引發(fā)學(xué)生思考可能是24小時(shí)的暗處理時(shí)間不足以使綠蘿消耗葉片中的淀粉，綠蘿需要更長(zhǎng)的暗處理時(shí)間。

四、 深入思考，點(diǎn)撥釋疑拓展

（一）深入思考分析

展示花葉綠蘿，讓學(xué)生觀察花葉綠蘿與綠蘿葉片區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生注意觀察花葉綠蘿葉片的綠色部分與黃白色部分，提問(wèn)學(xué)生碘液滴加到黃白色部分會(huì)變藍(lán)嗎？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象得出結(jié)論：只有植物的綠色部分可以產(chǎn)生淀粉，綠色部分有葉綠體，其中的葉綠素能捕獲光能。從而指出葉綠體是生產(chǎn)有機(jī)物的“車間”，也是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的能量轉(zhuǎn)換器，達(dá)成光合作用概念的構(gòu)建。

設(shè)計(jì)意圖：深入分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)并理解光合作用的概念。

（二）總結(jié)及課后拓展

關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還有什么疑問(wèn)嗎？學(xué)生說(shuō)出他們的疑問(wèn)，教師啟發(fā)學(xué)生思考。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)這一課時(shí)學(xué)習(xí)，將課堂小問(wèn)題拓展，發(fā)散學(xué)生思維，為這節(jié)的第二課時(shí)做好鋪墊。從微專題探究實(shí)驗(yàn)出發(fā)，以小見大，幫助學(xué)生進(jìn)階，進(jìn)一步落實(shí)核心素養(yǎng)。

（三）以整帶散，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

依托學(xué)過(guò)的內(nèi)容，幫助學(xué)生構(gòu)建本課時(shí)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。再將答題過(guò)程中方法總結(jié)、注意事項(xiàng)填充到知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中，使其更加豐滿。以知識(shí)框架為載體帶動(dòng)零散知識(shí)點(diǎn)，使邏輯思維更加嚴(yán)密。

五、 教學(xué)反思，提升創(chuàng)新能力

本節(jié)課還存在值得商榷的地方，受天氣影響，實(shí)驗(yàn)探究對(duì)照效果不是很明顯，課堂時(shí)間過(guò)于緊張而造成有些任務(wù)完成效果欠佳，如只讓兩組代表上臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析，其他小組沒時(shí)間展示分析，由教師代講，缺乏預(yù)見性和開放性。今后可以在材料選擇與某些實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)上做些改良，期望有更大的突破。使學(xué)生對(duì)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有更濃厚的興趣，創(chuàng)新能力有所提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙娥.讓問(wèn)題成為構(gòu)建高效課堂的利器：淺談新課改下初中生物教學(xué)中的提問(wèn)策略[J].考試：教研，2012（18）.

作者簡(jiǎn)介：

林麗，福建省福州市，福建省福清虞陽(yáng)中學(xué)。