核心素養(yǎng)導(dǎo)向的生物學(xué)概念教學(xué)

吳瑩

摘要 本節(jié)課從生活現(xiàn)象引入探究實(shí)驗(yàn)“呼吸過(guò)程中氣體含量的變化”，再由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引出“氣體交換”概念。學(xué)生在活動(dòng)中，體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，領(lǐng)悟探究方法。從歸納小結(jié)概念圖、分析理解示意圖，到繪制氣體路徑圖，學(xué)生逐步建構(gòu)科學(xué)概念，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 概念教學(xué) 初中生物學(xué)

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對(duì)課程性質(zhì)做了如下描述：生物學(xué)不僅是一個(gè)結(jié)論豐富的知識(shí)體系，也包括了人類認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象和規(guī)律的一些特有的思維方式和探究過(guò)程。在生物學(xué)課堂教學(xué)中，教師既要促進(jìn)學(xué)生達(dá)成對(duì)某一概念的理解，也要通過(guò)教學(xué)活動(dòng)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。筆者以蘇教版七年級(jí)下冊(cè)“人體內(nèi)的氣體交換”為例，嘗試讓學(xué)生在活動(dòng)中經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，在交流和分析中激活科學(xué)思維，最終建立概念之間的聯(lián)系。

1概念分析

在“生物圈中的人”這一主題中，教師要幫助學(xué)生形成重要概念：呼吸系統(tǒng)包括呼吸道和肺，其功能是從大氣中攝取代謝所需要的氧氣，排出代謝所產(chǎn)生的二氧化碳。這一概念通過(guò)教材中的兩節(jié)內(nèi)容完成，前一節(jié)“人體和外界環(huán)境的氣體交換”主要介紹了人體的呼吸系統(tǒng)和呼吸運(yùn)動(dòng)，解釋了人體如何吸入和呼出氣體。后一節(jié)“人體內(nèi)的氣體交換”闡述了吸入氣體和呼出氣體中成分的量發(fā)生改變，以及改變的原因與人體內(nèi)的氣體交換有關(guān)。

在學(xué)習(xí)完本節(jié)內(nèi)容后，學(xué)生頭腦中出現(xiàn)了3個(gè)相似概念，即呼吸、呼吸作用和呼吸運(yùn)動(dòng)。“人體和外界環(huán)境的氣體交換”與“人體內(nèi)的氣體交換”兩節(jié)內(nèi)容融合，揭示了呼吸本質(zhì)上就是氣體交換，人體和外界環(huán)境的氣體交換通過(guò)呼吸運(yùn)動(dòng)完成，人體內(nèi)的氣體交換與氣體擴(kuò)散有關(guān)。為何人體要攝取代謝所需的氧氣，排出代謝產(chǎn)生的二氧化碳，歸根結(jié)底是由于細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用。呼吸作用是生物體共有的代謝過(guò)程。

2教學(xué)目標(biāo)

1能依據(jù)生活中的現(xiàn)象提出問(wèn)題、作出假設(shè)，通過(guò)改進(jìn)“呼吸過(guò)程中二氧化碳含量的變化”實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)“呼吸過(guò)程中氧氣含量變化”的實(shí)驗(yàn)，提升科學(xué)探究能

力，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。

2能概述肺泡里的氣體交換和組織里的氣體交換過(guò)程，理解肺泡與毛細(xì)血管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與氣體交換功能相適應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

3能正確解讀人體內(nèi)的氣體交換示意圖，嘗試用概念圖的方式表達(dá)氣體交換過(guò)程，初步形成科學(xué)思維。

3教學(xué)過(guò)程

3.1情境體驗(yàn)，聚焦問(wèn)題

教師聯(lián)系學(xué)生的生活情境，展示“擁擠的公交車”圖片，并提出問(wèn)題：在擁擠的公交車上，你會(huì)有什么感覺(jué)？學(xué)生回憶生活體驗(yàn)，回答：在這樣的環(huán)境中，會(huì)覺(jué)得頭暈、悶、缺氧，暈車患者甚至?xí)又貢炣嚪磻?yīng)。教師追問(wèn)：車內(nèi)的氣體環(huán)境和室外空氣有何區(qū)別？這樣的氣體變化是如何造成的？學(xué)生思考后，回答：車內(nèi)氧氣少，二氧化碳多，這是人體呼吸的結(jié)果。由此，師生聚焦到本節(jié)課的情境問(wèn)題：人體在呼吸過(guò)程中，究竟有哪些氣體發(fā)生了變化？

設(shè)計(jì)意圖：擁擠的公交車既貼合學(xué)生的生活經(jīng)歷，又契合本節(jié)的主要內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)回憶真實(shí)情境，產(chǎn)生疑問(wèn)，提出問(wèn)題，引出探究實(shí)驗(yàn)——呼氣過(guò)程中二氧化碳和氧氣的含量發(fā)生變化。

3.2合作探究，升華思維

3.2.1環(huán)節(jié)一：呼吸過(guò)程中二氧化碳含量的變化

學(xué)生閱讀教材探究指導(dǎo)。教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足之處：缺少對(duì)照實(shí)驗(yàn)。接著，學(xué)生小組合作，依據(jù)提供的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：1準(zhǔn)備兩個(gè)燒杯，分別倒入等量的澄清石灰水，標(biāo)記為1和2;2準(zhǔn)備兩個(gè)大小一致的氣球，標(biāo)記為1和2，1號(hào)氣球用嘴吹氣，2號(hào)氣球用打氣筒打氣;3將兩個(gè)氣球連接吸管，分別通入對(duì)應(yīng)的澄清石灰水中;4觀察澄清石灰水是否變渾濁。

各小組展示實(shí)驗(yàn)方案后，教師提問(wèn)：對(duì)照實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)變量是什么？學(xué)生回答：變量是氣球里的氣體，一個(gè)是吹入的氣體，一個(gè)是打氣筒打進(jìn)的氣體。教師追問(wèn)：這兩種氣體與人體吸入和呼出的氣體有何關(guān)聯(lián)？學(xué)生回答：吹入的是人體呼出的氣體，打氣筒打進(jìn)的是人體吸入的空氣。

在學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)步驟后，教師播放課前興趣小組學(xué)生錄制的實(shí)驗(yàn)視頻。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1號(hào)氣球中氣體可以使澄清石灰水變渾濁;2號(hào)氣球中氣體使澄清石灰水無(wú)變化。并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：呼出氣體中二氧化碳的量比吸入氣體中二氧化碳的量高。

設(shè)計(jì)意圖：筆者在提供實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，將教材中的洗耳球換成了打氣筒，利用吹氣球的方式，更好地控制了單一變量。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。學(xué)生在分析、展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，體會(huì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)、單一變量?jī)蓚€(gè)原則，增強(qiáng)探究技能。

3.2.2環(huán)節(jié)二：呼吸過(guò)程中氧氣含量的變化

在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前，教師需要給予2個(gè)提示：1在學(xué)習(xí)蘇教版七年級(jí)上冊(cè)P107“植物呼吸作用消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)”時(shí)，曾經(jīng)用燃燒的木條檢驗(yàn)植物呼吸作用是否消耗氧氣，此實(shí)驗(yàn)利用了氧氣的助燃性。同理，也可以用燃燒的木條檢驗(yàn)人體呼吸前后氣體中氧氣含量的不同。2收集氣體需要用到集氣瓶。不做任何操作，集氣瓶中就是空氣，即人體吸入的氣體。如何收集人體呼出的氣體，參考蘇教版七年級(jí)上冊(cè)P101，用排水集氣法收集氣體：集氣瓶裝滿清水，倒扣在水槽中，將彎頭吸管深入集氣瓶，一名學(xué)生向瓶中吹氣，直到收集滿一瓶氣體為止，在水下用玻璃片瓶蓋緊瓶口后取出。

該實(shí)驗(yàn)是對(duì)教材內(nèi)容的拓展，要求學(xué)生靈活運(yùn)用已經(jīng)學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)技能，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)發(fā)散思維能力。教師播放實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論：呼出氣體中氧氣的量比吸入氣體中氧氣的量低。

接著，教師呈現(xiàn)科學(xué)測(cè)定的數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么呼吸過(guò)程中，吸入的氣體和呼出的氣體相比，氧氣的含量降低，二氧化碳的含量升高？學(xué)生討論后，得出：這是人體內(nèi)氣體交換的結(jié)果。

教師展示科學(xué)測(cè)定獲得的數(shù)據(jù)，提供科學(xué)依據(jù)，再次證明呼吸過(guò)程中氧氣和二氧化碳的含量發(fā)生變化，進(jìn)而引出本節(jié)主題——人體內(nèi)的氣體交換。3.3追本溯源，建構(gòu)概念

教師提出思考問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)人體內(nèi)的氣體交換：1人體內(nèi)的氣體交換包括哪兩處的氣體交換？2肺泡里的氣體交換發(fā)生在哪兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間，氧和二氧化碳的移動(dòng)方向是怎樣的？3組織里的氣體交換發(fā)生在哪兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間，氧和二氧化碳的移動(dòng)方向是怎樣的？

學(xué)生閱讀教材，以概念圖的形式歸納人體內(nèi)的氣體交換過(guò)程（圖1、圖2）。

接著，教師進(jìn)一步提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生深度理解人體內(nèi)的氣體交換意義：1經(jīng)過(guò)氣體交換，血液中的含氧量有何變化？2含氧量的變化對(duì)生命活動(dòng)有什么重要意義？3氣體交換的原理是什么？4什么是氣體擴(kuò)散？

在教師問(wèn)題的引導(dǎo)下，學(xué)生結(jié)合教材示意圖，進(jìn)一步理解“氣體交換”的概念，并通過(guò)繪圖（圖3）拓展提升，分析氣體交換與血液循環(huán)的關(guān)系：1找出氧氣的來(lái)源和去向，用紅筆畫(huà)出氧氣的運(yùn)輸路徑;2找出二氧化碳的來(lái)源和去向，用藍(lán)筆畫(huà)出二氧化碳的運(yùn)輸路徑。

圖3氣體交換與運(yùn)輸示意圖設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生由淺入深地理解氣體交換過(guò)程，

在自主學(xué)習(xí)中提升歸納小結(jié)能力，經(jīng)過(guò)深度思考，實(shí)現(xiàn)“氣體交換”概念的圖文轉(zhuǎn)換，激活科學(xué)思維;在繪制氧氣和二氧化碳路徑圖的過(guò)程中，進(jìn)一步感受人體作為有機(jī)整體，各系統(tǒng)相互合作完成生命活動(dòng);并結(jié)合前一節(jié)已學(xué)習(xí)的肺泡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步理解肺泡氣體交換功能，從而形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。3.4辨析概念，應(yīng)用提升

教師聯(lián)系學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)和生活，設(shè)計(jì)反饋訓(xùn)練題：1辨析呼吸、呼吸作用、呼吸運(yùn)動(dòng)的區(qū)別。2如果你在公交車上暈車，或遇到有人暈車，你會(huì)怎么做？

學(xué)生根據(jù)生活實(shí)踐，回答：開(kāi)窗通風(fēng)，下車換氣，提前備好暈車藥......

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生理解不同概念之間的區(qū)別與聯(lián)系，并促使學(xué)生從生物學(xué)的角度分析暈車原因，提出暈車的解決對(duì)策，增強(qiáng)生活技能和健康生活的意識(shí)。

4教學(xué)反思

4.1經(jīng)歷科學(xué)探究，引出重要概念

科學(xué)探究是學(xué)生獲取生物科學(xué)知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法的活動(dòng)，也是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出的四大學(xué)科核心素養(yǎng)之一。本節(jié)課以生活情景引入，通過(guò)生活現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生提出探究問(wèn)題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最后觀察現(xiàn)象、得出結(jié)論。學(xué)生經(jīng)歷了完整的科學(xué)探究過(guò)程，不僅獲得實(shí)驗(yàn)本身呈現(xiàn)出來(lái)的科學(xué)知識(shí)，更在活動(dòng)中體會(huì)科學(xué)研究的一般過(guò)程，為今后獨(dú)立解決科學(xué)問(wèn)題提供思路與方法。

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的過(guò)程。學(xué)生從教材原理出發(fā)，但不拘泥于教材內(nèi)容，發(fā)揮自己的奇思妙想，將提供的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行組合，通過(guò)圖示的形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。匯報(bào)環(huán)節(jié)，學(xué)生描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，既是對(duì)語(yǔ)言表達(dá)能力的提升，也是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的梳理，可以促進(jìn)形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

4.2建構(gòu)概念模型，激活科學(xué)思維

模型建構(gòu)和歸納演繹是初中生物學(xué)需要培養(yǎng)的關(guān)鍵能力，屬于科學(xué)思維的范疇。本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是概述肺泡里的氣體交換和組織里的氣體交換過(guò)程。教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究和數(shù)據(jù)分析，證實(shí)氣體交換過(guò)程的存在，從而引出概念。學(xué)生在閱讀、歸納、分析的過(guò)程中，不斷完善“氣體交換”的概念模型。從歸納概念圖，到分析示意圖，最后繪制氣體交換與氣體運(yùn)輸路徑圖，學(xué)生不但了解了氣體交換的含義，而且理解了氣體交換的意義，更促進(jìn)了對(duì)血液循環(huán)中體循環(huán)和肺循環(huán)的認(rèn)識(shí)，最終在腦海中構(gòu)建出一個(gè)各系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，共同完成生命活動(dòng)的有機(jī)整體。