淺談初中生物實驗教學核心概念的建構

全裕寧

摘 要：以“綠色植物的呼吸作用”為例，嘗試引導學生在實驗活動中去感受和體驗，并通過對實驗的分析，概括和抽象出生命現(xiàn)象的本質(zhì)屬性，從而逐步建構核心概念，理解概念，應用概念，進而形成知識體系。

關鍵詞：初中生物；實驗；核心概念

《義務教育生物學課程標準》（以下簡稱《課標》）倡導的課程理念之一是提高學生的生物科學素養(yǎng)。生物學概念是生物科學素養(yǎng)的重要組成部分。“核心概念是位于學科中心的概念性知識，包括了重要概念、原理、理論的基本理解和解釋，是學科結構的主干部分”。本文以人教版七年級生物學教材中第三單元“生物圈中的綠色植物”第五章第二節(jié)“綠色植物的呼吸作用”為例，嘗試在實驗中建構核心概念。

一、確立核心概念

依據(jù)《課標》要求和教材內(nèi)容安排，確定本節(jié)課的核心概念是“在生物體內(nèi)，細胞能通過糖類等有機物獲得能量，同時生成二氧化碳和水”即呼吸作用。相關概念是：“細胞生命活動所需的能量是通過呼吸作用提供的”；“呼吸作用的原料為有機物”；“呼吸作用需要氧氣的參與”；“呼吸作用的場所在線粒體”；“呼吸作用的產(chǎn)物是二氧化碳和水”。

二、教學分析

本節(jié)課是人教版七年級上冊第三單元“生物圈中的綠色植物”第五章第二節(jié)的內(nèi)容。在日常生活中，學生知道人和動物每時每刻都在進行呼吸作用，但對植物是否進行呼吸作用不是很明確；此外，受第一節(jié)“綠色植物的光合作用”知識的影響，學生會認為，植物白天進行光合作用，晚上進行呼吸作用；或者植物的呼吸作用就是吸入二氧化碳，呼出氧氣。

三、建構核心概念的實驗教學設計

1.新課導入

（1）、多媒體出示農(nóng)民伯伯辛勤勞作圖片，請學生聯(lián)想，你可能會想到哪首詩？

（2）、如果夏天雨水過多，造成莊稼地里積水過多（水澇），會對莊稼造成什么影響？

設計意圖：引入新課并進行人文教育。學生充分發(fā)表意見，認識到由于植物的根缺氧無法進行正常呼吸而導致死亡，從而順利導入課題。

2.實驗操作、觀察、得出結論

觀察植物的呼吸作用的現(xiàn)象需要一定的時間，故需要提前約1天由興趣小組學生準備好實驗，包括萌發(fā)和煮熟的綠豆種子，新鮮的豆苗若干，澄清石灰水、暖水瓶、溫度計，黑色塑料袋、廣口瓶、蠟燭等。

實驗一：種子進行呼吸作用時釋放能量

教師出示前一天由部分學生準備好的實驗裝置：甲、乙兩暖水瓶中放入等量的綠豆種子，其中，甲瓶裝萌發(fā)的種子，乙瓶裝煮熟的種子，瓶口用棉花塞封。觀察兩只初始溫度相同的溫度計后，分辨插入兩瓶中。請同學們觀察兩只溫度計，顯示溫度有何不同？并引導學生討論：種子在萌發(fā)的過程中發(fā)生了能量變化嗎？學生讀取甲、乙兩瓶的溫度，與初始溫度相比，發(fā)現(xiàn)甲瓶的溫度明顯上升，乙瓶不變化。得出結論：活的種子進行呼吸作用，有機物分解時釋放其中的能量，一部分供種子萌發(fā)用，一部分則以熱能的形式散發(fā)出來。教師進一步引導學生理解，這就好比柴火在灶膛里，在氧氣的作用下燃燒，產(chǎn)生二氧化碳和水，柴火里的化學能轉化為熱能，釋放出來。這個過程發(fā)生在活細胞里，有機物就像柴火，灶膛則是線粒體。

設計意圖：教育學生科學并不只是在實驗室中進行，用心思考，創(chuàng)造條件，科學就會來到自己身邊。每組實驗用的材料均為“活的”、“死的”進行對照。引導學生辨析實驗過程，進而自主建構概念。

實驗二：新鮮豆苗能夠排出二氧化碳

首先提問學生如何檢驗氧氣和二氧化碳。教師讓學生演示向澄清石灰水吹氣，使澄清石灰水變渾濁，得出二氧化碳使澄清石灰水變渾濁的特性。

學生操作實驗，裝置為用兩個相同的黑色塑料袋，分別裝入等量的新鮮豆苗和煮熟的豆苗，插上吸管，扎緊袋口。實驗時，將吸管放入澄清石灰水中，擠壓塑料袋。學生觀察實驗現(xiàn)象同時思考問題：哪一支試管的石灰水變渾濁？（答：新鮮豆苗的那一袋），二氧化碳從哪里來？（答：新鮮豆苗）從而推導出二氧化碳來自植物的呼吸作用，有機物徹底被分解時產(chǎn)生二氧化碳。

設計意圖：讓學生認識到二氧化碳能夠是澄清石灰水變渾濁這一特性。設計為對照實驗，使之邏輯嚴謹，易于理解；并且這樣操作比較簡單，貼近生活實際，效果也比較明顯。

實驗三：新鮮豆苗吸收氧氣

教師出示前一天由部分學生準備好的實驗裝置：甲、乙兩廣口瓶中分別裝有新鮮豆苗和煮熟的豆苗，將燃燒著的蠟燭伸入瓶口，學生觀察實驗現(xiàn)象并思考問題：哪支蠟燭不能繼續(xù)燃燒？（答：裝有新鮮豆苗的甲瓶），為什么不能燃燒？（答：缺少氧），缺少的氣體去了哪里？（答：被新鮮的豆苗利用了）。

設計意圖：通過實驗使學生認識到，植物也和動物一樣，需要吸入氧氣；討論得出有機物在徹底分解時需要氧氣參與。

3.問題引領，討論分析，感悟知識

教師引導學生總結：（1）什么是呼吸作用？（2）植物的呼吸作用與動物的呼吸作用是否相同？（3）呼吸作用的意義是什么？

教師組織學生回憶“食物鏈中的有機物和能量傳遞的知識，想想，除了植物，其他的生物是如何獲得能量的？” 啟發(fā)學生得出結論：這些生物體內(nèi)有機物分解及提供能量的方式與綠色植物在本質(zhì)上是一樣的，都是通過細胞的呼吸作用，獲得生命活動所需的能量。所以，呼吸作用是生物的共同特征。

設計意圖：建構本節(jié)課的核心概念：呼吸作用。討論得出動植物的呼吸作用相同，呼吸作用為生物的生命活動提供能量，由感性認識到理性認知。

4.建構概念間的聯(lián)系 比較呼吸作用與光合作用

光合作用和呼吸作用都是植物的生命活動，它們有什么聯(lián)系？學生通過下面的表格比較分析出二者的異同，建立概念間的聯(lián)系。

5.聯(lián)系生活，理解概念，應用概念

有人說：“綠色植物白天進行光合作用，晚上進行呼吸作用。”你認為這種觀點正確嗎？在家種植花卉，若天天給它們大量澆水，可以嗎？理由是什么？幼嫩的葉比衰老的葉呼吸作用強，葉比花的呼吸作用強，為什么？設計意圖：學生通過討論，應用概念解決新問題，培養(yǎng)遷移能力。

參考文獻：

[1]張桂梅，例談在初中生物學實驗中建構核心概念.生物學教學[J]，2015.40（1）：49.

[2]李媛.圍繞核心概念展開生物學課堂教學——以“細胞是生命活動的單位”一節(jié)為例.生物學通報[J]，2013.48（1）：38-40.