在初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)踐作業(yè)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

李曉娜 邢雪

摘要：初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)突出育人功能，要在保證學(xué)生掌握課堂重點(diǎn)知識(shí)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的有效提升。光合作用是綠色植物的重要生理作用，在教學(xué)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)教師要引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)等多種途徑探究和認(rèn)識(shí)植物的光合作用這一生命過程。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)踐作業(yè)；核心素養(yǎng)

初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)突出育人功能，教師要在保證學(xué)生掌握本節(jié)課重點(diǎn)知識(shí)的基礎(chǔ)上，使其科學(xué)素養(yǎng)得到提升。光合作用是綠色植物的重要生理作用。本實(shí)驗(yàn)的操作步驟多，實(shí)驗(yàn)用具多，完成本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生來說是非常有挑戰(zhàn)性的。但正因如此，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)也是十分有效的。筆者嘗試引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)接受到主動(dòng)探究的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生在完善實(shí)驗(yàn)方案的過程中提升核心素養(yǎng)。

一、首次執(zhí)教

【環(huán)節(jié)一】放眼自然，導(dǎo)入新課

師：“新葉伸向和煦的陽(yáng)光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細(xì)胞里流轉(zhuǎn)激蕩！”蚱蜢是怎樣從外界環(huán)境中獲得能量的？

生：取食綠色植物。

師：那綠色植物是怎樣從外界環(huán)境中獲得能量的？

生：光合作用。

師：這些能量貯存在光合作用的哪個(gè)產(chǎn)物中呢？

生：有機(jī)物。

師：光合作用制造的主要有機(jī)物是淀粉，讓我們來驗(yàn)證一下。

【環(huán)節(jié)二】制訂計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)探究

1.設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)

師：通過前面的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)知道了“光”是光合作用的條件，可以通過控制光的有無(wú)來控制光合作用。如何圍繞“光”這一變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置？

生：選取兩片葉子，一片遮光，一片不遮光。

師：這樣是否能保證變量的唯一呢？

生：可以選擇同一片葉子部分遮光，部分不遮光。這樣就可以避免不同葉子之間因長(zhǎng)勢(shì)不同造成的差異。

師：將一片葉片從上、下兩面用黑紙片遮蓋起來的方案更好。正確遮光后，我們就可以將植株放到陽(yáng)光下照光。

2.實(shí)驗(yàn)原理，淀粉遇碘變藍(lán)

師：如何檢測(cè)葉片是否產(chǎn)生了淀粉？

生：可以用碘液來檢驗(yàn)淀粉，因?yàn)榈庖河龅矸圩兯{(lán)。

師：在滴加碘液后需要用清水進(jìn)行漂洗，否則多余的碘液也會(huì)影響我們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。

3.實(shí)驗(yàn)原理，葉綠素溶解于酒精

師：葉片是綠色的，影響了我們對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。怎么脫去葉片中的葉綠素呢？加熱酒精能加快葉綠素的溶解。由于酒精易燃、易揮發(fā)，所以不可直接在酒精燈上加熱，需要進(jìn)行隔水加熱。最終，葉片將變成黃白色。我們從酒精中拿出的葉片能直接滴加碘液?jiǎn)幔?/p>

生：不能。需要漂洗掉酒精。酒精也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。

4.進(jìn)行暗處理，總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

師：實(shí)驗(yàn)前要對(duì)植物進(jìn)行暗處理。經(jīng)過暗處理，葉片中原有的淀粉，一部分運(yùn)輸?shù)街参矬w其他器官，另一部分則直接在葉片中消耗掉。

師：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？

生：未遮光部分滴加碘液后會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，遮光部分不變藍(lán)。

【環(huán)節(jié)三】歸納總結(jié)，實(shí)驗(yàn)演示

師：下面選擇天竺葵作為實(shí)驗(yàn)材料，請(qǐng)你按照實(shí)驗(yàn)步驟依次演示并講解實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)。

【教后反思】

通過學(xué)生課堂反饋，筆者發(fā)現(xiàn)首次執(zhí)教存在以下問題需要改進(jìn)。

一是課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)應(yīng)貼近學(xué)生生活、面向全體學(xué)生。教師通過圖片與詩(shī)句，讓學(xué)生感受生命之美的同時(shí)分析能量是如何流動(dòng)的；再?gòu)奈镔|(zhì)與能量關(guān)系入手，引出探究光合作用的產(chǎn)物是淀粉。鑒于不同學(xué)生的生物與文學(xué)底蘊(yùn)存在差異，導(dǎo)入環(huán)節(jié)不能有效地激發(fā)全體同學(xué)的思考。因此，更貼近學(xué)生日常生活的情境導(dǎo)入，將主角“蚱蜢”替換成“我們”，就可以讓每個(gè)學(xué)生都有話可談。

二是對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)為學(xué)生的思維發(fā)展留足空間。在教師的主持下，首次執(zhí)教中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的進(jìn)展非常順利，學(xué)生能在教師的點(diǎn)撥下逐步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。不足之處在于阻礙了學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，這樣對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)將大打折扣。因此，教師要大膽放手，讓學(xué)生去想一想和評(píng)一評(píng)。形成從“需要我改進(jìn)”到“我要改進(jìn)”的思想轉(zhuǎn)變。

三是實(shí)驗(yàn)原理是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的一大難點(diǎn)，可通過模擬實(shí)驗(yàn)或聯(lián)想生活中的現(xiàn)象等方式突破難點(diǎn)。在首次執(zhí)教中筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)葉片中淀粉的檢驗(yàn)這一環(huán)節(jié)引發(fā)了一些爭(zhēng)論，主要原因是缺乏經(jīng)驗(yàn)和理論支持。直接敘述實(shí)驗(yàn)原理讓學(xué)生“聽明白”遠(yuǎn)不如讓學(xué)生“看明白”，在“看明白”的基礎(chǔ)上才能讓學(xué)生“用明白”。因此，有必要通過模擬實(shí)驗(yàn)來輔助這一難點(diǎn)的講解。

基于以上認(rèn)識(shí)，筆者對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整并再次執(zhí)教。

二、再次執(zhí)教

【環(huán)節(jié)一】來源生活，導(dǎo)入新課

師：食物給我們提供了物質(zhì)和能量，你經(jīng)常吃的主食有哪些？

生：玉米、大米飯、饅頭。

師：這些食物中可以提供能量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要是什么？

生：淀粉。

師：這些食物來自哪些綠色植物？

生：玉米、水稻和小麥。

師：這些植物通過哪種生理作用制造淀粉呢？

生：光合作用。

師：我們能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證淀粉是綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)制造的嗎？

【說明】從學(xué)生每天都能接觸到的食物入手，問題由淺入深，引導(dǎo)學(xué)生透過問題的現(xiàn)象看到本質(zhì)，再引入到光合作用這一抽象的生理過程的探究。

【環(huán)節(jié)二】制訂計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)探究

1.設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)

師：組內(nèi)討論，如何驗(yàn)證淀粉是植物通過光合作用制造的呢？

生：可以通過控制光這個(gè)因素來控制光合作用。

師：如何圍繞光這一變量進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置？

生：方案一，選取兩片葉子，要大小相似、生命力旺盛。一片遮光，一片不遮光。

生：方案二，多選幾片葉子，將半數(shù)葉片全部遮光，半數(shù)葉子全不遮光。除了光不同之外，水和溫度等環(huán)境條件要適宜并基本相同。

生：方案三，可以選擇同一片葉子，用不透光的紙片將其一部分遮光，一部分不遮光。

師：請(qǐng)其他小組的同學(xué)為以上3組設(shè)計(jì)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，分別說一說優(yōu)點(diǎn)和不足。

生：方案一的優(yōu)點(diǎn)是考慮到了葉片的選材對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。但是沒有兩片完全相同的葉子，按照方案三選擇一片葉子進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)是最好的。

生：方案二的優(yōu)點(diǎn)是考慮到了重復(fù)實(shí)驗(yàn)，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。還考慮到了實(shí)驗(yàn)變量之外的環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。不足之處是對(duì)照試驗(yàn)還是在一片葉子的左右對(duì)應(yīng)部位進(jìn)行比較好。

生：方案三的優(yōu)點(diǎn)是選取了一片葉子的左右對(duì)應(yīng)部位進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，排除了葉片長(zhǎng)勢(shì)，大小，新葉與老葉之間的差異等問題。如果能考慮到方案一和方案二關(guān)于葉片選取和其他環(huán)境因素的設(shè)置就好了。

師：你們的點(diǎn)評(píng)有理有據(jù)，我同意你們的觀點(diǎn)。一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都需要經(jīng)歷這樣不斷完善的過程。請(qǐng)對(duì)圖片中展示的三位同學(xué)進(jìn)行的部分遮光操作（見圖1）進(jìn)行指正。

生：1號(hào)葉片應(yīng)正反兩面對(duì)應(yīng)的部分都遮光；2號(hào)葉片不應(yīng)從植物體上摘下來，這樣就切斷葉片的營(yíng)養(yǎng)供給。3號(hào)葉片沒有確保邊緣也不透光。

師：正確遮光后，我們就可以將植株放到陽(yáng)光下照光了。

【說明】教師將科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和主導(dǎo)者地位放手交給學(xué)生，先想一想自己的方案，再評(píng)一評(píng)他人的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)思維。

2.實(shí)驗(yàn)原理，淀粉遇碘變藍(lán)

師：如何檢測(cè)葉片是否產(chǎn)生了淀粉？

生：可以用碘液。在講玉米種子結(jié)構(gòu)時(shí)用碘液驗(yàn)證了胚乳中貯藏了淀粉這種物質(zhì)。

師：請(qǐng)看模擬實(shí)驗(yàn)。你能否分辨老師在無(wú)紡布口罩上的A處和B處，哪一處涂抹的是清水，哪一處涂抹的是淀粉溶液？滴加碘液后，稍有變化。放入清水中漂洗掉多余碘液后，A處可見明顯的藍(lán)色（見圖2中的左圖），這一側(cè)涂抹的就是淀粉溶液。

師：滴加碘液后可以直接觀察嗎？

生：不能。多余的碘液會(huì)讓我們難以分辨顏色變化，需要漂洗掉多余的碘液。

師：總結(jié)本環(huán)節(jié)需要的器材。

生：碘液、培養(yǎng)皿、燒杯、清水等。

3.實(shí)驗(yàn)原理，葉綠素溶解于酒精

師：葉片是綠色的，顯色后在綠色的遮蓋下能看清嗎？我們用綠色薄膜模擬葉片的顏色。可見在模擬“葉片”上蓋上綠色薄膜后，觀察顯色情況受到了影響（見圖2中的右圖）。綠色影響觀察效果怎么辦？

生：那就要先脫去葉綠素。

師：如何操作呢？在草地上玩耍的孩子，衣服沾染了青草的綠色汁液，媽媽用酒精去除了綠色的污漬。你是否得到了啟發(fā)？

生：用酒精溶解葉綠素。

師：這是一個(gè)好方法。提醒同學(xué)們，加熱酒精能加快葉綠素的溶解。因?yàn)榫凭兹肌⒁讚]發(fā)，所以不可直接在酒精燈上加熱，需要進(jìn)行隔水加熱。

師：葉片中的葉綠素溶于酒精后，葉片會(huì)呈現(xiàn)什么顏色呢？想一想秋天的樹葉中葉綠素合成減少，葉片變成什么顏色？

生：黃白色。

師：我們從酒精中取出的葉片能直接滴加碘液?jiǎn)幔?/p>

生：不能。需要漂洗，要排除酒精對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

4.進(jìn)行暗處理，排除淀粉對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

師：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？

生：葉片未遮光部分滴加碘液后會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，遮光部分不變藍(lán)。

師：你同意他的觀點(diǎn)嗎？

生：遮光部分也有可能變藍(lán)。這個(gè)部位的淀粉是在遮光之前就產(chǎn)生的。

師：怎么排除葉片中原有淀粉的干擾呢？

生：可在實(shí)驗(yàn)前對(duì)植物進(jìn)行暗處理。經(jīng)過暗處理，葉片中原有的淀粉，一部分運(yùn)輸?shù)街参矬w其他器官，另一部分則直接在葉片中消耗掉。此時(shí)，葉片中原有的淀粉全部被運(yùn)走或耗盡。

師：這樣就可以保證檢測(cè)的淀粉是實(shí)驗(yàn)過程中新產(chǎn)生的，排除原有淀粉對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響了。

【說明】教師通過“無(wú)紡布口罩”的模擬實(shí)驗(yàn)，用直觀的方式向?qū)W生講解了淀粉遇碘液變藍(lán)的實(shí)驗(yàn)原理。該實(shí)驗(yàn)也使學(xué)生認(rèn)同葉片的綠色確實(shí)會(huì)影響對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。從而激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)探究的興趣。

【環(huán)節(jié)三】歸納總結(jié)，教師演示

師：選擇天竺葵為實(shí)驗(yàn)材料，按照實(shí)驗(yàn)步驟依次演示并講解實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)。

師：同學(xué)們，這是老師的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖3），你能解釋其中的原理嗎？

生：由于淀粉遇碘液變藍(lán)，說明見光部分有淀粉產(chǎn)生。因?yàn)榘堤幚砗笕~片中已經(jīng)不含有原有淀粉了，可以確定淀粉是見光之后產(chǎn)生的。遮光部分沒有呈現(xiàn)藍(lán)色，依然是酒精脫色后的黃白色，說明在無(wú)光的條件下沒有淀粉產(chǎn)生。

師：你的回答體現(xiàn)著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是？

生：綠葉在光下產(chǎn)生淀粉，光是光合作用的必需條件。

【說明】通過教師的現(xiàn)場(chǎng)操作演示實(shí)驗(yàn)過程，加強(qiáng)了學(xué)生的理解。真實(shí)可見的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示，使學(xué)生感受到了生物實(shí)驗(yàn)的魅力，激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的欲望。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課從真實(shí)的生活情境出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)同物質(zhì)與能量觀，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。教學(xué)的展開是按照學(xué)生的思維方式而不是實(shí)驗(yàn)步驟。更注重思維的培養(yǎng)，通過設(shè)疑引路、合作探究等形式，培養(yǎng)科學(xué)思維。本節(jié)課從生活中的食物引出，再通過實(shí)踐作業(yè)回歸生活，讓學(xué)生深切感受到了生物學(xué)與生活的密切聯(lián)系；也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到綠色植物在生物圈中的重要作用，樹立保護(hù)植被意識(shí)，培養(yǎng)態(tài)度責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

［1］丁娟.“綠葉在光下產(chǎn)生淀粉”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)［J］.生物學(xué)通報(bào)，2021（12）.

［2］李慧敏.線上引導(dǎo)學(xué)生開展生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探［J］.基礎(chǔ)教育課程，2022（24）.

（責(zé)任編輯：楊強(qiáng)）