實驗探究構建核心概念

梁淑貞

摘?要 將教材中“綠色植物的呼吸作用”的三個實驗設計為一個材料簡單、裝置簡易的創新實驗，使學生能自主操作實驗、觀察現象、分析結論，自主構建“呼吸作用”這個核心概念。

關鍵詞 實驗創新設計;自主探究;構建概念;呼吸作用

中圖分類號：G622 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2020）03-0015-01

“呼吸作用是植物的三大作用之一，教材通過三個演示實驗，引導學生分析實驗現象，得出“綠色植物呼吸作用釋放能量、產生二氧化碳，消耗氧氣”三個結論，啟發學生認識呼吸作用的過程和本質，認識到呼吸作用是生物的共同特征，從而構建起呼吸作用的概念。

然而教學演示中由于裝置復雜，不好操作，對實際教學造成一定困難。因此，筆者將實驗裝置進行優化，將三個演示實驗創新為一個用材簡單、設置簡單的學生操作實驗。

一、材料器具

綠豆種子：萌發的綠豆種子450克，煮熟的綠豆種子450克，兩種不同狀態的種子形成對照。

密封瓶2個：筆者選用容積1L的、密封性能較好的、外形與功能相同的塑料瓶子，分別盛裝兩種綠豆種子。分別在瓶蓋打一個直徑與數字傳感器的探針直徑相當的小孔，用于插入數字傳感器的探針。

數字傳感器2個：筆者選用兩個型號相同的、帶有金屬探針和數字顯示屏的傳感器。這種傳感器的金屬探頭相當于熱敏電阻，探測溫度的準確性高、傳溫速度快;數字顯示屏顯示溫度，可供直觀地讀取溫度的變化數值。

燒杯2個：筆者選用規格為25ml的玻璃燒杯，分別用于盛裝少量飽和度相同的澄清石灰水。

脫脂棉1卷：脫脂棉用于保溫，我選用寬度為29cm的柔軟的純植物脫脂棉，這種脫脂棉保溫性能較好且方便包裹。

其他的材料器具：澄清的石灰水，用于檢測二氧化碳;

蠟燭和燃燒勺，用于檢測氧氣;凡士林，用于防止接口處漏氣。

二、實驗過程

（一）把種子裝入密封瓶

把萌發的綠豆種子裝入甲瓶，把煮熟的綠豆種子裝入乙瓶。

（二）把裝有石灰水的燒杯放入密封瓶

分別在甲乙燒杯中倒入5ml澄清石灰水，把甲燒杯放入甲瓶，把乙燒杯放入乙瓶。蓋好兩個密封瓶的蓋子。

（三）插入數字傳感器的探針

把數字傳感器甲的探針插入甲瓶;把數字傳感器乙的探針插入乙瓶。分別在探針與瓶蓋小孔的接口處涂上凡士林防止漏氣（如果瓶蓋的小孔開得過大，探針插入后接口縫隙較大，宜換用防水膠密封）。打開數字傳感器的開關。

（四）用脫脂棉保溫

裁剪兩塊40厘米長的脫脂棉，分別用于包裹甲乙兩瓶，用橡皮筋捆緊。因密封瓶內燒杯中裝有石灰水，包裹過程中要小心操作，以免瓶子傾側影響實驗結果。

三、實驗結果

（一）觀察溫度的變化

筆者于15：00完成以上實驗裝置，將實驗裝置靜置于溫度為20.7°C的室內，18：00讀取溫度數字。甲數字傳感器顯示23°C，乙數字傳感器顯示20.5°C。從這些數據可得知實驗結果：甲瓶中的種子萌發過釋放熱量使溫度升高;而乙瓶的種子沒有呼吸作用溫度因室溫下降略微下降，可忽略不計。

（二）檢測氧氣的變化

打開甲瓶的蓋子，迅速將點燃的蠟燭放入甲瓶中，蠟燭立刻熄滅。用相同的方法檢測乙瓶的氧氣，乙瓶的蠟燭繼續燃燒。從此現象可以得出結果：甲瓶的種子在萌發中消耗了氧氣;乙瓶的種子沒有呼吸作用，沒有消耗氧氣。

（三）觀察石灰水的變化

取出甲乙燒杯，對比兩個燒杯中的石灰水：甲燒杯的石灰水渾濁，乙燒杯的石灰水澄清。得出結果：甲瓶的種子在萌發過程中產生了二氧化碳;乙瓶的種子沒有呼吸作用沒有產生二氧化碳。

四、構建概念

創新后的實驗設計，節約了實驗器材，簡化了實驗裝置，實驗效果明顯。在實際教學中，筆者利用此實驗幫助學生構建“呼吸作用”這個核心概念。筆者課前準備好材料，指導學生分小組裝置實驗;課堂上以實驗引領展開概念教學。我的課堂教學流程是這樣的：

在前兩個環節中，學生通過操作實驗過程，自主觀察實驗現象，并通過小組討論分析現象，順理成章地得出結論：萌發的種子呼吸作用消耗氧氣、釋放能量、產生二氧化碳。在此基礎上，筆者順勢提出問題：“根據實驗結論，萌發的種子吸收的氧氣起什么作用？能量從哪里轉化而來？二氧化碳是哪種物質轉化而來？”學生討論后明確：“萌發的種子吸收了氧氣用于分解有機物，將光合作用儲存在有機物中的能量釋放出來，并且產生了二氧化碳。”這樣，“呼吸作用”這個概念呼之欲出。實驗引領自主探究、自主構建概念，符合學生的認知規律。

參考文獻：

[1]潘紫千.生物學課堂引導學生自主建構概念的教學策略[J].生物學教學，2015（3）：29-30.