巧設(shè)探究主線 科學(xué)厘清概念

周穎

[摘要]以《能量的釋放和利用》的教學(xué)為例，聯(lián)系生活巧設(shè)探究主線，針對學(xué)生的前概念誤區(qū)，深入挖掘和加工教材，通過情境分析和概念比對，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建概念模型，充分理解光合作用和呼吸作用的概念內(nèi)涵和外延，并還原到生物圈中理解生態(tài)平衡的重要意義，啟迪學(xué)生形成珍愛生命、保護(hù)環(huán)境的責(zé)任意識。

[關(guān)鍵詞]探究;概念;能量;光合作用;呼吸作用

[中圖分類號]G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0077-03

沒有以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)是冷冰冰的，沒有生活溫度的概念教學(xué)是短暫的，只有從學(xué)生的學(xué)情出發(fā)，充人鮮活的生活氣息，激發(fā)學(xué)生激昂的學(xué)習(xí)情緒，才能使課堂煥發(fā)出蓬勃的生命力。《能量的釋放和利用》是蘇科版生物學(xué)教材七年級上冊第三單元第七章第一節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道了綠色植物通過光合作用制造有機物并儲存能量、物質(zhì)和能量沿著食物鏈或食物網(wǎng)進(jìn)行傳遞、生物體通過攝入食物獲得物質(zhì)和能量。但由于能量的概念比較抽象，學(xué)生生活經(jīng)驗有限，感性認(rèn)識不足，對于理解三大概念內(nèi)涵（能量是如何釋放的？與呼吸有什么密切關(guān)系？能量釋放的意義是什么？）有較大的難度。基于此，筆者結(jié)合學(xué)生的學(xué)情，立足生活，運用和加工好教材，設(shè)計科學(xué)合理的探究活動為這些概念的學(xué)習(xí)提供支撐。

一、關(guān)注前概念。精準(zhǔn)確立學(xué)習(xí)目標(biāo)

結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗和通過前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的前概念中主要有這幾個誤區(qū)：（1）植物沒有呼吸作用，只有光合作用;（2）植物呼吸作用過程中的氣體變化與光合作用和一樣;（3）動物和植物的呼吸作用截然不同。可見，前面光合作用的學(xué)習(xí)對本節(jié)課的學(xué)習(xí)有一定的干擾作用，主要原因還是理解不夠、概念不清。對此，筆者為學(xué)生確立如下學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）能厘清能量釋放與呼吸的關(guān)系;（2）會區(qū)分動物和植物呼吸的差異;（3）通過探究活動發(fā)現(xiàn)呼吸作用的過程;（4）了解能量的釋放在生命活動中的利用，理解呼吸作用的實質(zhì);（5）了解光合作用和呼吸作用的聯(lián)系，認(rèn)同兩大生理作用對于維持生物圈穩(wěn)定的重要意義。

鑒于此，筆者精心挖掘教材，創(chuàng)意加工，特別把光合作用和呼吸作用融合在一起開展探究活動，通過情境分析和概念比對，讓學(xué)生盡可能多地接觸生物學(xué)事實，構(gòu)建概念模型，從而幫助學(xué)生深入理解呼吸作用的內(nèi)涵和外延，更好地理解兩大生理作用對于維持生物圈穩(wěn)定的意義。

二、埋下探究主線。逐級揭示科學(xué)本質(zhì)

本課的教學(xué)主線：感知能量一——體驗?zāi)芰康尼尫拧骄亢粑饔玫倪^程——辨析呼吸與呼吸作用的關(guān)系——理解呼吸作用在生活中的運用——關(guān)注呼吸作用和光合作用的關(guān)聯(lián)。具體教學(xué)流程如表1所示。

三、開展科學(xué)探究。整合概念促進(jìn)構(gòu)建

（一）凝練生活經(jīng)驗，豐富事實證據(jù)，初步感受能量

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中提出：教師要向?qū)W生提供各種豐富的、有代表性的事實來為學(xué)生的概念形成提供支撐。“能量”是這一課的重要概念。能量在哪里？有哪些表現(xiàn)形式？能量如何轉(zhuǎn)化？這些是本節(jié)課首要解決的問題。在導(dǎo)人時，通過播放學(xué)生熟悉的“士力架”廣告，請學(xué)生思考“士力架”的作用，并根據(jù)其營養(yǎng)成分表（如表2）分析能量來自哪些營養(yǎng)成分，幫助學(xué)生快速把提供體力與能量建立聯(lián)系，并重溫前概念：能量來自食物中的有機物。能量的釋放與什么現(xiàn)象有關(guān)？通過比較平靜、運動、休息三種狀態(tài)下的呼吸頻率和身體感受，可發(fā)現(xiàn)能量消耗與呼吸頻率成正比。為了幫助學(xué)生接觸更豐富的證據(jù)，教師特別請兩位男同學(xué)和兩位女同學(xué)測量大課間運動前后的體溫（如表3），后續(xù)還特別測量了裝滿萌發(fā)豆芽的保溫杯中的溫度，這些都有助于學(xué)生理解能量的釋放。

（二）基于認(rèn)知誤區(qū)，分層深入探究，重新建構(gòu)概念

呼吸作用是本課的核心概念，由于光合作用的學(xué)習(xí)已經(jīng)先入為主，部分概念在遷移中出現(xiàn)了認(rèn)知偏差。對此，教師可巧妙地引導(dǎo)學(xué)生開展探究活動，幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固概念的理解。具體可參見糾錯探究活動表（如表4）。

（三）挖掘生活資源，提供學(xué)習(xí)支撐，理解概念關(guān)聯(lián)

1.能量模型

光合作用與呼吸作用的能量轉(zhuǎn)化對維持生物圈的穩(wěn)定有重要的意義，但是抽象難懂，為了化解這個學(xué)習(xí)難點，教師引導(dǎo)學(xué)生一起觀察太陽能熱水器裝置，并思考：（1）熱水器正常工作由誰來供能？（光能）（2）太陽能板有何作用？（吸收光能）（3）能量在其中如何變化？（光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?）水龍頭有何作用？（釋放熱能等）隨后請學(xué)生參考相關(guān)知識思考構(gòu)建光合作用和呼吸作用的能量模型（圖4），從而與學(xué)生一起達(dá)成共識：在兩大作用中，光能先轉(zhuǎn)化成化學(xué)能再轉(zhuǎn)化成熱能與其他形式的能量，而有機物是化學(xué)能的載體，通過合成和分解的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化。結(jié)合前面的例子，光合作用與太陽能板的作用相似，呼吸作用與水龍頭的作用相似，從而幫助學(xué)生較好地理解光合作用的實質(zhì)為合成有機物，儲存能量;呼吸作用的實質(zhì)為分解有機物，釋放能量。

2.氣體模型

值得注意的是，兩大作用中都涉及氧氣和二氧化碳的變化，此過程也是生物圈中碳氧平衡的基礎(chǔ)。因此，教師可順勢導(dǎo)人氣體模型構(gòu)建活動：在黑板上擺放幾個關(guān)鍵詞標(biāo)簽（綠色植物、人和動物、氧氣、二氧化碳），請學(xué)生把代表呼吸作用的黃色箭頭和代表光合作用的綠色箭頭放在合適的位置。經(jīng)過集思廣益，學(xué)生展示成果（如圖5）。聯(lián)系所學(xué)向?qū)W生拋出下列問題，進(jìn)一步拓展知識的應(yīng)用面：回顧我們前面的花生實驗，想一想英國化學(xué)家法拉第為什么把呼吸比喻為“生命現(xiàn)象的燃燒過程”，燃燒作用與呼吸作用有哪些相同點，從而得出新的氣體模型（如圖6）。知識只有與生產(chǎn)生活相聯(lián)系時才是鮮活的，引導(dǎo)學(xué)生把視線放到現(xiàn)實生活中，并思考下列問題：（1）大量砍伐樹木對呼吸作用會有什么影響？（2）大量使用石油等燃料會對呼吸作用以及生態(tài)環(huán)境有什么影響？從而培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境、珍愛生命的人文情感，增強學(xué)生的社會責(zé)任意識。

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，教學(xué)不能無視學(xué)習(xí)者的已有知識經(jīng)驗，簡單強硬地從外部對學(xué)習(xí)者灌輸知識，而應(yīng)當(dāng)把學(xué)習(xí)者原有的知識經(jīng)驗作為新知識的生長點，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識經(jīng)驗中生長新的知識經(jīng)驗。生物學(xué)課程也期待著學(xué)生主動地參與學(xué)習(xí)過程，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得生物學(xué)知識，養(yǎng)成理性思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)的能力。本課的學(xué)習(xí)以化解前概念的錯誤為抓手，通過獲取光合作用和呼吸作用的事實為支撐，幫助學(xué)生學(xué)會質(zhì)疑，學(xué)會融合，在糾錯、總結(jié)、延伸中進(jìn)一步發(fā)展探究能力和科學(xué)思維，進(jìn)一步提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，使學(xué)生形成科學(xué)的態(tài)度和正確的價值觀。需要注意的是，教師一定要加強活動中的有效指導(dǎo)，明確活動用意，多留白，及時點撥，注重歸納，最大限度地引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟到生物學(xué)的科學(xué)本質(zhì)。