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摘要：

教材中“植物的呼吸作用”實(shí)驗(yàn)操作繁瑣，開(kāi)出率低下。為此，讓學(xué)生利用生活廢棄品自主設(shè)計(jì)、自制創(chuàng)新裝置，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑與探究，體驗(yàn)自制過(guò)程，培養(yǎng)了學(xué)生思維的深刻性與邏輯性，滲透環(huán)保的理念。

關(guān)鍵詞：

創(chuàng)新裝置；實(shí)驗(yàn)探究；植物；呼吸作用

初中科學(xué)課程的核心理念是提高每個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。因此，筆者對(duì)“植物的呼吸作用”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，讓學(xué)生運(yùn)用自制的創(chuàng)新教具開(kāi)展自主探究，主動(dòng)地獲取知識(shí)。該實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力是一個(gè)重要契機(jī)，尤其是學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力。

1教材分析

“植物的呼吸作用”是華師大版初中科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)第4章第4節(jié)“植物的光合作用和呼吸作用”第2課時(shí)的內(nèi)容。植物的呼吸作用作為綠色植物三大重要作用之一，與植物的光合作用互相聯(lián)系和依存，是生物學(xué)的重要知識(shí)，學(xué)習(xí)植物的呼吸作用有利于學(xué)生系統(tǒng)、完整地認(rèn)識(shí)植物的新陳代謝。教材通過(guò)3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)分別得出有關(guān)呼吸作用的3個(gè)結(jié)論：植物呼吸作用吸收氧氣、呼出二氧化碳、釋放熱量，從而建構(gòu)呼吸作用的概念。然而，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)繁瑣，所以在實(shí)際教學(xué)中這3個(gè)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率是比較低的。

2學(xué)情分析

2.1知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)生已經(jīng)具備了有關(guān)植物光合作用的知識(shí)，知道動(dòng)物的呼吸作用，但是對(duì)植物呼吸作用的認(rèn)識(shí)是模糊的。

2.2技能儲(chǔ)備學(xué)生對(duì)于二氧化碳的鑒別方法、氧氣的檢驗(yàn)方法以及利用溫度計(jì)測(cè)量溫度的技能都掌握得比較熟練，且已具備了一定的觀察、實(shí)驗(yàn)和分析歸納能力。然而，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新思維等較高層次的能力方面較為薄弱。2.3學(xué)習(xí)心理學(xué)生對(duì)探索植物的呼吸作用有著強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生興趣的最好方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分發(fā)揮自己的潛能，去探究、思考和交流，完成對(duì)植物呼吸作用的認(rèn)識(shí)。

3教學(xué)目標(biāo)

3.1知識(shí)與技能（1）了解植物的呼吸作用。（2）了解呼吸作用原理與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的關(guān)系。

3.2過(guò)程與方法（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，發(fā)展科學(xué)探究能力、與人合作交流的能力。（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新的能力。

3.3情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，樹(shù)立積極探索的科學(xué)精神，形成嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。（2）通過(guò)對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，培養(yǎng)反思質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。

4教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

4.1重點(diǎn)植物呼吸作用及其實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程。

4.2難點(diǎn)植物呼吸作用實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。

5教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)探究法、問(wèn)題討論法等。

6教學(xué)流程

教學(xué)流程如圖1所示。

7教學(xué)過(guò)程

7.1提出問(wèn)題，建立假設(shè)（1）創(chuàng)設(shè)情境：晚上，媽媽為了不開(kāi)窗也能使空氣新鮮，將植物搬進(jìn)臥室，媽媽的做法科學(xué)嗎？（2）提出問(wèn)題：人要呼吸，那么植物是否也要呼吸呢？植物的呼吸作用是否也是吸進(jìn)氧氣、呼出二氧化碳、放出熱呢？（3）學(xué)生在生活經(jīng)驗(yàn)或原有的知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行猜想，建立假設(shè)。①植物呼吸作用吸進(jìn)氧氣，呼出二氧化碳，釋放熱。②植物呼吸作用吸進(jìn)二氧化碳，呼出氧氣，釋放熱。（4）設(shè)計(jì)意圖。生活化的問(wèn)題啟動(dòng)了學(xué)生的思維，暴露學(xué)生的前概念，讓學(xué)生從生活走向探究。

7.2自主合作，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（1）問(wèn)題討論。①選擇植物的哪部分做實(shí)驗(yàn)比較好，為什么？②如何檢驗(yàn)氧氣含量的變化？③如何檢驗(yàn)二氧化碳含量的變化？④如何檢測(cè)熱量的變化？⑤上述實(shí)驗(yàn)在什么樣的裝置中進(jìn)行？（2）設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的關(guān)鍵，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)對(duì)初二學(xué)生有一定的難度。因此，從研究的問(wèn)題出發(fā)，根據(jù)問(wèn)題思考的邏輯，把該問(wèn)題分解成若干個(gè)小問(wèn)題，每個(gè)小問(wèn)題設(shè)置在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，讓學(xué)生跳一跳能摘到果子，使學(xué)生始終保持積極的思維。（3）小組合作，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，要求如下。①實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，具有可操作性。②以簡(jiǎn)圖配文字形式繪制在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)單上。學(xué)生上臺(tái)展示，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)并完善實(shí)驗(yàn)方案，滲透學(xué)法指導(dǎo)：學(xué)會(huì)設(shè)置對(duì)照組。

7.3反思質(zhì)疑，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)圖2是教材實(shí)驗(yàn)方案。（1）反思質(zhì)疑1：教材實(shí)驗(yàn)方案能不能優(yōu)化呢？它有沒(méi)有美中不足之處呢？（2）實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。①3個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材多，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備繁瑣，操作費(fèi)時(shí)。②對(duì)于當(dāng)?shù)貋?lái)說(shuō)小麥種子取材不易。③保溫瓶一般不透明，不利于觀察種子萌發(fā)情況。（3）反思質(zhì)疑2：能否利用一套裝置就完成上述3個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀浚?）追問(wèn)引導(dǎo)：如果可以，那么為了實(shí)驗(yàn)之間不互相干擾，你覺(jué)得這3個(gè)實(shí)驗(yàn)順序應(yīng)該如何？（5）學(xué)生討論。首先，檢測(cè)溫度的變化；其次，檢驗(yàn)二氧化碳含量的變化；最后檢驗(yàn)氧氣含量的變化。（6）設(shè)計(jì)意圖：對(duì)教材的質(zhì)疑、對(duì)權(quán)威的挑戰(zhàn)瞬間點(diǎn)燃學(xué)生探究的熱情,學(xué)生的思維活躍。出示初步改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置（圖3），并對(duì)事先準(zhǔn)備的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行測(cè)溫，觀察發(fā)現(xiàn)兩支溫度計(jì)示數(shù)差別不大，不易讀數(shù)，也就是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠明顯。（7）質(zhì)疑反思3：要想實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，如何進(jìn)一步改進(jìn)裝置？學(xué)生討論出各種方案，歸納起來(lái)從這兩方面著手進(jìn)行改進(jìn)：一是減少熱量的散失；二是提高溫度計(jì)的準(zhǔn)確程度。（8）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。設(shè)計(jì)意圖：教師并不是突兀地把自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案和創(chuàng)新教具展示給學(xué)生觀看，而是引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)，待水到聚成之時(shí)再展示創(chuàng)新教具，讓學(xué)生體驗(yàn)技術(shù)發(fā)明的過(guò)程，感受它是自己創(chuàng)新的成果，心中涌動(dòng)成功的喜悅和自豪。（9）介紹創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置。①用廢棄的塑料瓶、玻璃瓶做成簡(jiǎn)易保溫瓶，因?yàn)槠勘诤瘢瑑善勘陂g氣體不易對(duì)流，所以保溫效果好。此外，材料透明，便于觀察內(nèi)部種子萌發(fā)情況。②探針溫度計(jì)讀數(shù)能精確到0.1℃，讀數(shù)方便且能靈敏顯示溫度變化。③醫(yī)用安培瓶的橡皮塞嵌在簡(jiǎn)易保溫瓶的瓶塞上，因?yàn)樗彳洠瑥椥院茫员阌谔结樀牟迦耄结槣囟扔?jì)拔出不影響裝置氣密性。用醫(yī)用安培瓶的瓶身取代集氣瓶，系上細(xì)線吊入容器內(nèi)，以便收集瓶?jī)?nèi)的氣體。④綠豆種子很常見(jiàn)，用以代替小麥種子。設(shè)計(jì)意圖：瓶瓶罐罐當(dāng)器材，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)，該創(chuàng)新教具巧妙地利用了生活廢棄品，滲透了環(huán)保的理念，體現(xiàn)了科學(xué)就在身邊的思想［1］。

7.4分組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)（1）觀看準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)視頻。（2）分組實(shí)驗(yàn)：檢驗(yàn)氧氣、二氧化碳和熱量的變化，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。設(shè)計(jì)意圖：該實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，前期的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備在課前拍成視頻，在課堂中先觀看實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的視頻，然后再分組實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)氧氣、二氧化碳、熱量的變化。

7.5歸納總結(jié)，建構(gòu)概念（1）歸納總結(jié)：種子的呼吸作用吸收氧氣，放出二氧化碳，釋放能量，并指出植物體的所有器官的全部活細(xì)胞都在不停地進(jìn)行呼吸作用。（2）建構(gòu)種子作用的概念。①呼吸作用的定義。②呼吸作用的反應(yīng)式：有機(jī)物+氧氣活細(xì)胞二氧化碳+水+能量。③呼吸作用的意義。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上自主獲取知識(shí)，建構(gòu)概念，實(shí)現(xiàn)由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。

7.6知識(shí)應(yīng)用，拓展提升（1）農(nóng)民伯伯為什么在施肥之前進(jìn)行松土，目的是什么？（2）清晨到樹(shù)林中鍛煉是否科學(xué)？（3）水果如何保存才能預(yù)防腐爛？為什么？設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)知識(shí)來(lái)源于生活，最后回歸于生活，植物的呼吸作用與我們?nèi)粘５纳a(chǎn)和生活是緊密相連的，能用學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋身邊的現(xiàn)象。最后一個(gè)問(wèn)題將知識(shí)進(jìn)行拓展提升，提出影響植物呼吸作用的重要因素有溫度、水分、氧氣和二氧化碳的濃度等。

8教學(xué)反思

8.1實(shí)驗(yàn)及裝置的創(chuàng)新以“植物呼吸作用的實(shí)驗(yàn)探究”為載體，運(yùn)用創(chuàng)新技法中的組合法對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。創(chuàng)新裝置巧妙地利用生活廢棄品，更加貼近生活；改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)操作更加簡(jiǎn)單便捷，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加直觀、明顯。

8.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的創(chuàng)新打破傳統(tǒng)的教師設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案展示給學(xué)生、學(xué)生被動(dòng)接受的模式，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)與探索，自主設(shè)計(jì)，積極創(chuàng)新，不斷反思、質(zhì)疑、突破和創(chuàng)新，體驗(yàn)技術(shù)發(fā)明的過(guò)程，真正像科學(xué)家一樣在探究道路上勇往直前。

作者：朱紅 單位：海曙區(qū)教育局教研室