在初中生物學實驗教學及實踐作業中培養學生的核心素養

李曉娜 邢雪

摘要：初中生物學實驗教學應突出育人功能，要在保證學生掌握課堂重點知識的基礎上，促進科學素養的有效提升。光合作用是綠色植物的重要生理作用，在教學這個知識點時教師要引導學生通過觀察、演示實驗、探究實驗等多種途徑探究和認識植物的光合作用這一生命過程。

關鍵詞：實驗教學；實踐作業；核心素養

初中生物學實驗教學應突出育人功能，教師要在保證學生掌握本節課重點知識的基礎上，使其科學素養得到提升。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，完成本實驗的設計對學生來說是非常有挑戰性的。但正因如此，對學生科學思維的培養也是十分有效的。筆者嘗試引導學生實現從被動接受到主動探究的轉變，使學生在完善實驗方案的過程中提升核心素養。

一、首次執教

【環節一】放眼自然，導入新課

師：“新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們為生存而獲取能量，能量在細胞里流轉激蕩！”蚱蜢是怎樣從外界環境中獲得能量的？

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。

【環節二】制訂計劃，實驗探究

1.設置對照實驗

師：通過前面的學習我們已經知道了“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，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。酒精也會對實驗結果造成干擾。

4.進行暗處理，總結實驗現象

師：實驗前要對植物進行暗處理。經過暗處理，葉片中原有的淀粉，一部分運輸到植物體其他器官，另一部分則直接在葉片中消耗掉。

師：實驗現象是什么？

生：未遮光部分滴加碘液后會呈現藍色，遮光部分不變藍。

【環節三】歸納總結，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。

【教后反思】

通過學生課堂反饋，筆者發現首次執教存在以下問題需要改進。

一是課堂導入環節應貼近學生生活、面向全體學生。教師通過圖片與詩句，讓學生感受生命之美的同時分析能量是如何流動的；再從物質與能量關系入手，引出探究光合作用的產物是淀粉。鑒于不同學生的生物與文學底蘊存在差異，導入環節不能有效地激發全體同學的思考。因此，更貼近學生日常生活的情境導入，將主角“蚱蜢”替換成“我們”，就可以讓每個學生都有話可談。

二是對照實驗設計環節應為學生的思維發展留足空間。在教師的主持下，首次執教中實驗設計的進展非常順利，學生能在教師的點撥下逐步優化實驗設計。不足之處在于阻礙了學生去主動發現問題，這樣對學生科學思維的培養將大打折扣。因此，教師要大膽放手，讓學生去想一想和評一評。形成從“需要我改進”到“我要改進”的思想轉變。

三是實驗原理是學生學習過程中的一大難點，可通過模擬實驗或聯想生活中的現象等方式突破難點。在首次執教中筆者發現，學生對葉片中淀粉的檢驗這一環節引發了一些爭論，主要原因是缺乏經驗和理論支持。直接敘述實驗原理讓學生“聽明白”遠不如讓學生“看明白”，在“看明白”的基礎上才能讓學生“用明白”。因此，有必要通過模擬實驗來輔助這一難點的講解。

基于以上認識，筆者對教學設計進行了調整并再次執教。

二、再次執教

【環節一】來源生活，導入新課

師：食物給我們提供了物質和能量，你經常吃的主食有哪些？

生：玉米、大米飯、饅頭。

師：這些食物中可以提供能量的營養物質主要是什么？

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

【環節二】制訂計劃，實驗探究

1.設置對照實驗

師：組內討論，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，將半數葉片全部遮光，半數葉子全不遮光。除了光不同之外，水和溫度等環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：請其他小組的同學為以上3組設計進行點評，分別說一說優點和不足。

生：方案一的優點是考慮到了葉片的選材對實驗結果的影響。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：方案二的優點是考慮到了重復實驗，提高了實驗結果的可靠性。還考慮到了實驗變量之外的環境因素對實驗結果的影響。不足之處是對照試驗還是在一片葉子的左右對應部位進行比較好。

生：方案三的優點是選取了一片葉子的左右對應部位進行對照實驗，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于葉片選取和其他環境因素的設置就好了。

師：你們的點評有理有據，我同意你們的觀點。一個嚴謹的實驗設計都需要經歷這樣不斷完善的過程。請對圖片中展示的三位同學進行的部分遮光操作（見圖1）進行指正。

生：1號葉片應正反兩面對應的部分都遮光；2號葉片不應從植物體上摘下來，這樣就切斷葉片的營養供給。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。

【說明】教師將科學實驗設計和主導者地位放手交給學生，先想一想自己的方案，再評一評他人的設計，培養學生嚴謹的科學態度和科學思維。

2.實驗原理，淀粉遇碘變藍

師：如何檢測葉片是否產生了淀粉？

生：可以用碘液。在講玉米種子結構時用碘液驗證了胚乳中貯藏了淀粉這種物質。

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：總結本環節需要的器材。

生：碘液、培養皿、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。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？

生：用酒精溶解葉綠素。

師：這是一個好方法。提醒同學們，加熱酒精能加快葉綠素的溶解。因為酒精易燃、易揮發，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果的干擾。

4.進行暗處理，排除淀粉對實驗的影響

師：實驗現象是什么？

生：葉片未遮光部分滴加碘液后會呈現藍色，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。經過暗處理，葉片中原有的淀粉，一部分運輸到植物體其他器官，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生的，排除原有淀粉對實驗結果的影響了。

【說明】教師通過“無紡布口罩”的模擬實驗，用直觀的方式向學生講解了淀粉遇碘液變藍的實驗原理。該實驗也使學生認同葉片的綠色確實會影響對實驗結果的觀察。從而激發了學生繼續探究的興趣。

【環節三】歸納總結，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：同學們，這是老師的實驗結果（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生。因為暗處理后葉片中已經不含有原有淀粉了，可以確定淀粉是見光之后產生的。遮光部分沒有呈現藍色，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生。

師：你的回答體現著嚴謹的科學思維。本實驗的結論是？

生：綠葉在光下產生淀粉，光是光合作用的必需條件。

【說明】通過教師的現場操作演示實驗過程，加強了學生的理解。真實可見的實驗現象展示，使學生感受到了生物實驗的魅力，激發了學生動手實踐的欲望。

三、教學反思

本節課從真實的生活情境出發，通過實驗讓學生認同物質與能量觀，培養學生的生命觀念。教學的展開是按照學生的思維方式而不是實驗步驟。更注重思維的培養，通過設疑引路、合作探究等形式，培養科學思維。本節課從生活中的食物引出，再通過實踐作業回歸生活，讓學生深切感受到了生物學與生活的密切聯系；也讓學生認識到綠色植物在生物圈中的重要作用，樹立保護植被意識，培養態度責任。

參考文獻：

［1］丁娟.“綠葉在光下產生淀粉”實驗改進［J］.生物學通報，2021（12）.

［2］李慧敏.線上引導學生開展生物學實驗教學初探［J］.基礎教育課程，2022（24）.

（責任編輯：楊強）