“植物蒸騰作用的探究”的教學探究

蘇愛娣

【摘要】分析浙教版"植物蒸騰作用"探究實驗通常被處理成知識講授的原因，通過對該探究實驗的教學探究，提出開展學生探究的可行性方案，闡述在課堂教學中開展該實驗探究教學的三種教學實踐形式及其優(yōu)缺點。

【關(guān)鍵詞】初中科學蒸騰作用教學探究

【中圖分類號】G622.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）3-0024-02

"植物的蒸騰作用"是浙教版《科學》（八年級下冊）的教學內(nèi)容。其中，探究"植物體內(nèi)的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發(fā)出來的"是教材的一個亮點，是課堂教學中的活躍因素。遺憾的是，從自身的教學發(fā)展經(jīng)歷和教學調(diào)研來看，該探究往往被處理成簡單的知識講授，未能發(fā)揮其蘊含的積極的教學功能?，F(xiàn)以筆者自身的教學經(jīng)歷闡述對該探究的教學認識。

一、該探究實驗被簡單處理成知識講授的原因

1.實驗材料存在的問題

教材在敘述該探究實驗時提示了相關(guān)信息："實驗原理：浸有氯化鈷溶液的藍色濾紙遇到水會變紅色；實驗操作方法：將浸過氯化鈷溶液的藍色濾紙貼在葉片上下表皮的表面，觀察濾紙的顏色變化。"該信息表述存在著不明確："浸有氯化鈷溶液的藍色濾紙"應(yīng)該是"浸有氯化鈷溶液的濾紙制成的干燥藍色試紙"或"氯化鈷試紙"。由于氯化鈷試紙在初中學校應(yīng)用不廣，實驗室配備或缺乏或因潮解而失效。

按教材提供的信息去實施探究時，會發(fā)現(xiàn)實驗材料存在著問題。一是植物葉片怎么選擇？是所有種類的植物葉片？同種植物的不分部位不分嫩老的葉片？二是氯化鈷試紙難以滿足實驗需要，即使用新的試紙做實驗，效果也不明顯。

2.實驗存在的干擾因素

一是實驗設(shè)計不夠嚴謹。藍色氯化鈷試紙變色可以確定水蒸氣的存在，但實驗探究的場所很難避免水蒸氣的影響，試紙變色能確定有水蒸氣存在，但水蒸氣是否僅來自葉片散發(fā)則證據(jù)不足。

二是實驗不易操作。教材提示"將濾紙貼在葉片上下表面后，用回形針將其固定。"在實際操作中，用回形針固定濾紙并不容易。如果固定得太緊則會使葉片內(nèi)的汁液擠出；如果固定得太松又難以達到緊密接觸；如果不用回形針而直接用手捏，手上皮膚分泌的汗液也會干擾實驗，實驗效果均不理想。

二、該探究實驗的實驗探究

1.氯化鈷試紙的制作

實驗表明：應(yīng)用市場提供的氯化鈷試紙進行實驗效果不明顯。教材只提供"浸有氯化鈷溶液的藍色濾紙"的信息，但沒有說明氯化鈷溶液的濃度。有關(guān)資料顯示，15℃時氯化鈷的溶解度約為50g，配制氯化鈷試紙通常方法是：取氯化鈷2g，加鹽酸1ml，加水溶解并稀釋至100ml，將所得溶液滴到濾紙即得。但實驗表明，用此法制得的試紙效果仍不理想。我們根據(jù)控制變量法對氯化鈷試紙制作進行了探究，分別配制不同濃度的氯化鈷溶液進行浸泡制作的試紙進行實驗。結(jié)果表明，不同濃度制作的試紙效果存在著差異，選用20%的氯化鈷溶液制作的試紙效果較好。制作程序是：取氯化鈷2g，加鹽酸1ml，加水8 ml配制溶液，將普通濾紙浸泡后放在烘箱低溫（控制溫度100℃）進行烘干，烘干后的濾紙切成2cm寬的條形試紙密封保存，在實驗開始時提供給學生。

2.植物葉片的選擇

分別選用校園常見的綠色植物的葉片進行實驗，發(fā)現(xiàn)以常綠寬葉的植物葉片為宜，來源豐富便捷；葉片以生命力旺盛的半成新葉為宜，過嫩的葉片下表皮散發(fā)水分較多，過老散發(fā)的水分較少，兩者的對比度均不強。

3.干擾因素的排除

按照教材的提示，使用回形針或直接用手捏住，效果時好時壞，對現(xiàn)象的解釋人為地忽略空氣中水蒸氣的影響而顯得牽強，不適宜推介到課堂教學。要想減少空氣中水蒸氣的影響，需要放置在相對密封的容器里，比較簡便的方法是用有封口的透明塑料袋，在袋內(nèi)用試紙包裹葉片，排出空氣，再用書本輕壓固定，稍候取出觀察，效果明顯。

4.教學組織的初次探究

老師的探究取得成功后，我們想到可以在課堂教學中實施該探究了。將班級學生分成幾個探究小組，分別提供我們自制的實驗素材，在老師的指導下，學生自己動手進行了"植物體內(nèi)的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發(fā)出來的"探究。當學生們自己親手實驗獲得結(jié)論時，成功的喜悅之情洋溢在他們的臉上，結(jié)論已無需老師描述了。

三、該探究實驗的教學再探究

學生們在老師的指導下開展了探究活動，雖然課堂活躍了，學生的學習熱情提升了，通過探究獲得了體驗，但老師的部分探究能否讓學生參與呢？怎樣才能充分發(fā)揮學生的探究智慧？為此，我們進行了如下三種方式的教學再探究。

1.嘗試--改進

師：已知氯化鈷試紙遇水蒸氣變紅色，現(xiàn)提供每組同學一張新鮮葉片、一張藍色氯化鈷試紙（裝在有封口的透明塑料袋內(nèi)），請大家設(shè)計實驗方案并探究"植物體內(nèi)的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發(fā)出來的？"

生：拿到材料后，有的學生將濾紙放在葉片上方；有的學生將葉片正放在濾紙上方；有的學生用濾紙將葉片包起來；有的學生用濾紙將葉片的兩面夾住，然后用手用力捏??；有的學生用書本壓住；有的學生用燒杯壓住……

生：一段時間后，試紙用手捏住的部分變色了。

師：為什么用手捏住的部分先變紅色？

生：手上有汗液，汗液中有水。

生：試紙兩面一起變色了。

師：試紙兩面一起變色，能否說明葉片的上下表面都能散失水分？

生：既然變色了，就說明葉片的上下表面都散發(fā)出水分。

生：我不同意，因為我做的實驗不是這樣。

生：我想變色的原因可能是因為空氣含有的水蒸氣導致。

師：同學們分析的都有道理，手里的汗液和空氣中的水分對實驗起到了干擾作用，大家有沒有辦法排除這兩個主要的干擾因素，使實驗結(jié)果更加科學？

生：夾在書本中間。

生：夾在書本中間看不到濾紙的顏色變化，無法觀察到哪部分濾紙先變紅色。

生：用濾紙夾住葉片后置于裝有封口的塑料袋內(nèi)。

師：塑料內(nèi)沒有空氣嗎？

生：裝入袋后，再將袋內(nèi)的空氣從底部往出口處擠出，然后封口，這樣既可以使葉片和濾紙緊密接觸，又能隔絕空氣流通。

師生：鼓掌！

2.討論--實驗

師：已知氯化鈷試紙遇水蒸氣變紅色，那么植物體內(nèi)的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發(fā)出來的？現(xiàn)提供每組同學一張新鮮葉片、一張藍色氯化鈷試紙（裝在有封口的透明塑料袋內(nèi)），請大家分組討論，提出實驗方案。

生：用試紙包裹葉片，用手捏住。

生：用試紙分別放在葉片的上下面，用回形針固定。

生：我們小組認為，空氣中有水分，可能影響實驗，最好不要直接放在空氣中。

生：我們小組認為，用試紙分別放在葉片的上下面，然后壓在書本中。

生：我們小組認為，用試紙分別放在葉片的上下面，然后放入塑料袋中，再壓在書本下。

師：請大家相互評議，我們按最佳的方法進行實驗。

生：認識到實驗的干擾因素，根據(jù)最佳方案即將試紙分別放置葉片的上下表面，放入塑料袋，擠出空氣，密封，再壓在書本下，稍候觀察。多數(shù)小組都獲得了相對一致的現(xiàn)象，對葉片散發(fā)出的水分的主要部位有正確的認識。

3.嘗試——改進——再實驗

師：已知氯化鈷試紙遇水蒸氣變紅色，現(xiàn)提供每組同學一張新鮮葉片、一張藍色氯化鈷試紙（裝在有封口的透明塑料袋內(nèi)），請大家設(shè)計實驗方案并探究"植物體內(nèi)的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發(fā)出來的？"

生：分小組進行討論，根據(jù)各自的方案進行實驗。

生：我們小組發(fā)現(xiàn)用手捏的試紙都變色了。

生：我們小組上下的試紙都變色，對比度不明顯。

師：有資料說，葉片上下表面散發(fā)的水分是不同的，這跟同學的實驗有出入，是資料有問題還是我們實驗操作有問題？

生：我想是我們實驗有問題，因為手里有汗液，空氣中有水蒸氣，所以，用手捏和直接放在空氣中試紙兩面都會變色。

生：那么，放在無空氣的地方做實驗。

生：用塑料袋吧。將葉片和試紙包裹好后放入袋中，再將袋內(nèi)的空氣從底部往出口處擠出，然后封口，這樣既可以使葉片和濾紙緊密接觸，又能隔絕空氣。

師：那好，我們再做一次實驗。

生：根據(jù)改進后的方案進行實驗，發(fā)現(xiàn)了夾在蠶豆葉下表皮的濾紙先變紅色，下表皮濾紙顏色比上表皮深。

四、該探究實驗教學探究的思考

1.教材是可以質(zhì)疑的

《科學》實施已多年，其鮮明的探究特色和教學功能早已獲得認同，然而，該探究實驗的教學卻長期停留在知識講解的層面上。究其原因，按照教材做實驗受材料和干擾因素的限制，實驗效果不理想。如果我們不去質(zhì)疑教材，不去對該實驗進行探究，也就沒有學生的精彩探究，停留在知識教學層面上的遺憾將是有認識卻無改變。

2.老師的探究同樣適合學生

由老師分析實驗干擾因素，將經(jīng)老師探究后形成的改進方案交給學生，學生可以很好地完成相應(yīng)的實驗。將干擾因素的分析及改進方案的探究交給學生，學生也能很好地解決問題，獲得合理結(jié)果。

探究的問題有多大，學生的思維就會有多寬。將問題交給學生，能讓學生發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，使學生在探究過程中學會的不僅對實驗現(xiàn)象的觀察、實驗結(jié)果的分析，更重要的是能夠培養(yǎng)學生設(shè)計實驗、發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力，體現(xiàn)學生的主體性。

有些學生對試紙的制作有興趣，則成立課外興趣小組去探究，他們同樣制得使用效果良好的氯化鈷試紙。

由此可見，老師的有些探究活動同樣適合學生，要培養(yǎng)學生的探究精神，老師首先要有探究精神，成為一個探究的先行者。

3.不同的教學組織方式有不同的優(yōu)缺點

"嘗試——改進"型教學的優(yōu)點是：通過學生的嘗試，發(fā)現(xiàn)了實驗的干擾因素，學會了對實驗結(jié)果的理性分析；通過生生的相互討論，學會了干擾因素的排除方法；通過學生的創(chuàng)意行動，巧妙地運用簡單的方法設(shè)計出科學合理的實驗方案。這些教學活動，能使學生的探究智慧得到體現(xiàn)，達到較好的教學效果。缺點是：只給學生一次探究機會，一旦學生實驗失敗，只能停留在分析原因提出改進方案的層面上，由此造成有的學生一次成功獲得成就感，有的學生因?qū)嶒炇∶鎸Υ蠹夜餐O(shè)計出的新方案卻無法再次實驗而遺憾。

"討論——實驗"型的教學優(yōu)點是：探究教學模式比較成熟，便于老師掌控課堂，在老師的啟發(fā)下，通過學生之間的互動互議，分析實驗原理、實驗影響因素，形成實驗方案，體現(xiàn)了老師的主導性和學生的主體性，能促進學生實驗探究的分析、設(shè)計和操作能力，三維教學目標能得到較好的落實。缺點是：實際教學過程中發(fā)現(xiàn)，對于兩個干擾因素存在的及時發(fā)現(xiàn)僅是極小部分學生具備的能力，大部分學生扮演的是聽眾的角色。該過程中，學生由于缺乏親身體驗的過程，對干擾因素認識不深刻，且有一部分學生并不真正理解，從而影響進一步設(shè)計相對合理的實驗方案的積極性和主動性。

"嘗試——改進——再實驗"型教學的優(yōu)點是：吸取上述兩種教學方式的長處，不僅敢于嘗試失敗的實驗，更重要的是巧妙地利用了一次"預(yù)演"實驗，為學生創(chuàng)造了體驗失敗或成功的過程、發(fā)現(xiàn)和分析問題的真實情境，滿足學生之間互動合作的真切需要，為激發(fā)學生創(chuàng)造性地開展設(shè)計活動提供空間。教學進程符合學生的認知發(fā)展和情感發(fā)展的需要。缺點是：教學用時比較長，學生探究活動多可能導致學生的實驗進展不一，對教師掌控課堂的能力要求較高，對教師把握課堂生成性資源的能力要求較高。

注：2012年11月2-3日，應(yīng)浙江大學繼續(xù)教育學院邀請，筆者在杭州錢塘外語學校第七屆"名師大講壇"全國初中科學名師經(jīng)典課堂教學觀摩研修活動中執(zhí)教《葉片的蒸騰作用》，其中，本文闡述的探究教學設(shè)計受到與會專家和老師的好評。