在初中生物學(xué)實驗教學(xué)及實踐作業(yè)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

摘要：初中生物學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)突出育人功能，要在保證學(xué)生掌握課堂重點知識的基礎(chǔ)上，促進科學(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)這個知識點時教師要引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、演示實驗、探究實驗等多種途徑探究和認(rèn)識植物的光合作用這一生命過程。關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；實踐作業(yè)；核心素養(yǎng)初中生物學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)突出育人功能，教師要在保證學(xué)生掌握本節(jié)課重點知識的基礎(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。本實驗的操作步驟多，實驗用具多，完成本實驗的設(shè)計對學(xué)生來說是非常有挑戰(zhàn)性的。但正因如此，對學(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)生實現(xiàn)從被動接受到主動探究的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生在完善實驗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：“新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細胞里流轉(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產(chǎn)物中呢？生：有機物。師：光合作用制造的主要有機物是淀粉，讓我們來驗證一下?！经h(huán)節(jié)二】制訂計劃，實驗探究1.設(shè)置對照實驗師：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來控制光合作用。如何圍繞“光”這一變量進行實驗設(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勢不同造成的差異。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光下照光。2.實驗原理，淀粉遇碘變藍師：如何檢測葉片是否產(chǎn)生了淀粉？生：可以用碘液來檢驗淀粉，因為碘液遇淀粉變藍。師：在滴加碘液后需要用清水進行漂洗，否則多余的碘液也會影響我們對實驗結(jié)果的觀察。3.實驗原理，葉綠素溶解于酒精師：葉片是綠色的，影響了我們對實驗現(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嗎？生：不能。需要漂洗掉酒精。酒精也會對實驗結(jié)果造成干擾。4.進行暗處理，總結(jié)實驗現(xiàn)象師：實驗前要對植物進行暗處理。經(jīng)過暗處理，葉片中原有的淀粉，一部分運輸?shù)街参矬w其他器官，另一部分則直接在葉片中消耗掉。師：實驗現(xiàn)象是什么？生：未遮光部分滴加碘液后會呈現(xiàn)藍色，遮光部分不變藍?！经h(huán)節(jié)三】歸納總結(jié)，實驗演示師：下面選擇天竺葵作為實驗材料，請你按照實驗步驟依次演示并講解實驗操作注意事項?！窘毯蠓此肌客ㄟ^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。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。教師通過圖片與詩句，讓學(xué)生感受生命之美的同時分析能量是如何流動的；再從物質(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”，就可以讓每個學(xué)生都有話可談。二是對照實驗設(shè)計環(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)教中實驗設(shè)計的進展非常順利，學(xué)生能在教師的點撥下逐步優(yōu)化實驗設(shè)計。不足之處在于阻礙了學(xué)生去主動發(fā)現(xiàn)問題，這樣對學(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)生去想一想和評一評。形成從“需要我改進”到“我要改進”的思想轉(zhuǎn)變。三是實驗原理是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的一大難點，可通過模擬實驗或聯(lián)想生活中的現(xiàn)象等方式突破難點。在首次執(zhí)教中筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對葉片中淀粉的檢驗這一環(huán)節(jié)引發(fā)了一些爭論，主要原因是缺乏經(jīng)驗和理論支持。直接敘述實驗原理讓學(xué)生“聽明白”遠不如讓學(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，有必要通過模擬實驗來輔助這一難點的講解?；谝陨险J(rèn)識，筆者對教學(xué)設(shè)計進行了調(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)計一個實驗來驗證淀粉是綠色植物進行光合作用時制造的嗎？【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?！经h(huán)節(jié)二】制訂計劃，實驗探究1.設(shè)置對照實驗師：組內(nèi)討論，如何驗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因素來控制光合作用。師：如何圍繞光這一變量進行對照實驗設(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：請其他小組的同學(xué)為以上3組設(shè)計進行點評，分別說一說優(yōu)點和不足。生：方案一的優(yōu)點是考慮到了葉片的選材對實驗結(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行對照實驗是最好的。生：方案二的優(yōu)點是考慮到了重復(fù)實驗，提高了實驗結(jié)果的可靠性。還考慮到了實驗變量之外的環(huán)境因素對實驗結(jié)果的影響。不足之處是對照試驗還是在一片葉子的左右對應(yīng)部位進行比較好。生：方案三的優(yōu)點是選取了一片葉子的左右對應(yīng)部位進行對照實驗，排除了葉片長勢，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：你們的點評有理有據(jù)，我同意你們的觀點。一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計都需要經(jīng)歷這樣不斷完善的過程。請對圖片中展示的三位同學(xué)進行的部分遮光操作（見圖1）進行指正。生：1號葉片應(yīng)正反兩面對應(yīng)的部分都遮光；2號葉片不應(yīng)從植物體上摘下來，這樣就切斷葉片的營養(yǎng)供給。3號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光下照光了?！菊f明】教師將科學(xué)實驗設(shè)計和主導(dǎo)者地位放手交給學(xué)生，先想一想自己的方案，再評一評他人的設(shè)計，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.實驗原理，淀粉遇碘變藍師：如何檢測葉片是否產(chǎn)生了淀粉？生：可以用碘液。在講玉米種子結(jié)構(gòu)時用碘液驗證了胚乳中貯藏了淀粉這種物質(zhì)。師：請看模擬實驗。你能否分辨老師在無紡布口罩上的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.實驗原理，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?？梢娫谀M“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：這是一個好方法。提醒同學(xué)們，加熱酒精能加快葉綠素的溶解。因為酒精易燃、易揮發(fā)，所以不可直接在酒精燈上加熱，需要進行隔水加熱。師：葉片中的葉綠素溶于酒精后，葉片會呈現(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嗎？生：不能。需要漂洗，要排除酒精對實驗結(jié)果的干擾。4.進行暗處理，排除淀粉對實驗的影響師：實驗現(xiàn)象是什么？生：葉片未遮光部分滴加碘液后會呈現(xiàn)藍色，遮光部分不變藍。師：你同意他的觀點嗎？生：遮光部分也有可能變藍。這個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：可在實驗前對植物進行暗處理。經(jīng)過暗處理，葉片中原有的淀粉，一部分運輸?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，葉片中原有的淀粉全部被運走或耗盡。師：這樣就可以保證檢測的淀粉是實驗過程中新產(chǎn)生的，排除原有淀粉對實驗結(jié)果的影響了?！菊f明】教師通過“無紡布口罩”的模擬實驗，用直觀的方式向?qū)W生講解了淀粉遇碘液變藍的實驗原理。該實驗也使學(xué)生認(rèn)同葉片的綠色確實會影響對實驗結(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：選擇天竺葵為實驗材料，按照實驗步驟依次演示并講解實驗操作注意事項。師：同學(xué)們，這是老師的實驗結(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，說明見光部分有淀粉產(chǎn)生。因為暗處理后葉片中已經(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)藍色，依然是酒精脫色后的黃白色，說明在無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。本實驗的結(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?！菊f明】通過教師的現(xiàn)場操作演示實驗過程，加強了學(xué)生的理解。真實可見的實驗現(xiàn)象展示，使學(xué)生感受到了生物實驗