“植物的呼吸作用”探究實驗教學設(shè)計

邰玉韋

(江蘇省常州市北郊初級中學 213002)

1 教材分析

“植物的呼吸作用”是蘇教版初中生物學教材七年級上冊的內(nèi)容，是在“植物光合作用的實質(zhì)”學習的基礎(chǔ)上圍繞呼吸作用實質(zhì)、呼吸作用意義等內(nèi)容展開的。學生對植物體呼吸作用沒有直觀的感受，往往會因為植物的光合作用而忽略植物的呼吸現(xiàn)象。因此，教學過程中考慮把人的呼吸作用作為參照，可以創(chuàng)新性處理和使用教材，在原教材實驗指導的基礎(chǔ)上進一步開發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計，改原來的驗證性實驗為定量的探究性實驗教學設(shè)計，培養(yǎng)學生的探究能力，發(fā)展學生的思維能力和學科素養(yǎng)，獲得呼吸作用的基礎(chǔ)知識，并通過聯(lián)系學生身邊的生活現(xiàn)象，加深理解呼吸作用的實質(zhì)和意義。

2 教學準備

2.1 材料與器皿 新鮮的白蘿卜、土豆、菠菜、花菜、橘子、豆芽各200 g；小氣球、澄清石灰水、塑料吸管、火柴棒、打火機、洗耳球、注射器(50 mL)、透明塑料瓶(20 mL)；關(guān)于呼吸作用概念圖的彩色磁鐵卡片。

2.2 實驗方法 ①同一種材料各取4等份(每份50 g)，其中兩等份是新鮮的，兩等份是煮熟過的；分別裝在330 mL規(guī)格的白色飲料瓶并加蓋密封(裝綠葉的塑料瓶要用黑色布包裹)；裝有新鮮的和煮熟過的材料的飲料瓶要用不同顏色的標簽標識。②用20 mL規(guī)格透明塑料瓶裝入10 mL澄清石灰水，每小組各準備兩瓶。③準備50 mL規(guī)格的注射器24個(每小組各兩個)，學生探究實驗時，分別從裝有同種實驗材料(新鮮的和煮熟的)的兩個飲料瓶中抽出40 mL氣體，然后分別注入到兩個裝有10 mL澄清石灰水的瓶中檢驗，觀察是否變渾濁。

3 教學過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，問題引出 具體的教學流程如下：

3.1.1 展示一張潛水員在水中活動情境的圖片 啟發(fā)學生思考：潛水員為什么要背著氧氣瓶在水中活動？學生聯(lián)系生活，通過觀察分析得出人呼吸需要氧氣。

3.1.2 人呼吸產(chǎn)生二氧化碳小實驗 請兩位學生到講臺上來，把2個小氣球吹大。提出兩個思考問題：①氣球內(nèi)這兩位同學體內(nèi)呼出的氣體與他們吸入的空氣中的氣體相比，哪種成分會增多？②怎樣驗證你的假設(shè)？學生根據(jù)生活經(jīng)驗會脫口而出：呼出的氣體中“二氧化碳” 成分會增多，但并不知道怎樣驗證這種假設(shè)。教師再請兩位學生親自做演示對照實驗，一位學生用嘴巴向一杯澄清石灰水中吹氣，另一位學生同時用洗耳球向另一杯澄清石灰水中擠空氣。觀察實驗效果，證明人呼出的氣體中含二氧化碳成分會增多。

3.1.3 追問并引出探究問題 ①植物體的呼吸會產(chǎn)生二氧化碳嗎？②植物體的呼吸會需要氧氣嗎？

3.2 設(shè)計實驗方案 學習本節(jié)課前，學生已經(jīng)初步具有了一定的實驗設(shè)計能力，教師可提供一定的情境，激發(fā)學生的表現(xiàn)欲。用多種方案圖片并采用追問的方式，引導學生進行方案的歸納和完善。在師生共同交流中學生明白了設(shè)計的原理。

3.3 小組合作體驗探究 學生共分12組，每兩個小組用同一種實驗材料(分別為蘿卜、土豆、菠菜、花菜、桔子和黃豆)。每小組共4瓶實驗材料和相關(guān)實驗儀器，按照實驗方案進行兩個實驗探究。

3.3.1 實驗一：探究植物呼吸作用是否產(chǎn)生二氧化碳 教師進行部分實驗操作演示或友情提醒：①兩位學生合作完成抽出一個瓶子的氣體40 mL，4位學生同時抽出A、B兩瓶內(nèi)的氣體；②一位學生小心安全地把針頭插入瓶中，同時，另一位學生一直擠壓瓶體，不能松手；③把從A、B瓶中抽出的氣體分別注入到澄清石灰水中，針頭要伸入到液面以下；④觀察澄清石灰水中有什么變化？為什么？⑤播放相關(guān)操作視頻。隨后，小組合作進行探究實驗并完成“探究理解單一”(表1)；并在全班范圍內(nèi)進行各小組實驗結(jié)果展示、評價與交流，得出實驗結(jié)論。

表1 探究理解單一

3.3.2 實驗二：探究植物呼吸作用是否產(chǎn)生二氧化碳 教師進行部分實驗操作演示或友情提醒：①兩位學生先點燃火柴，另兩位學生同時打開兩瓶的瓶蓋，火柴要快速地伸入瓶口處；②觀察A、B瓶中的火柴哪個先熄滅？說明了什么？③實驗后，把火柴放在燒杯里；④播放相關(guān)操作視頻。隨后，小組進行探究實驗并完成“探究理解單二”(如表2)，并在全班范圍內(nèi)進行各小組實驗結(jié)果展示、評價與交流，得出實驗結(jié)論。

表2 探究理解單二

3.4 觀看“呼吸作用分解有機物”實驗視頻 觀看視頻前提出要求：請認真觀看一段學生興趣小組的實驗視頻，并思考實驗?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論。

視頻實驗內(nèi)容：①取兩份等量的綠豆種子，其中一份烘干失水，稱取有機物的重量是18.4 g；同樣，另一份綠豆種子有機物的質(zhì)量也是18.4 g；②然后在這兩份種子中各加入等量適量的水，放入恒溫箱中培養(yǎng)；3 d后取出兩份種子。③再次烘干兩份種子，再分別稱取這兩份種子的有機物質(zhì)量；④死亡種子的有機物質(zhì)量是18.4 g；萌發(fā)種子的有機物質(zhì)量是14.6 g。

3.5 比較圖片中“萌發(fā)的種子”實驗前后溫度的變化 請學生認真觀察實驗圖片(圖1A、B)，并思考實驗結(jié)論。

學生通過思考討論得出：植物的呼吸作用能釋放熱量，呼吸作用的意義是為植物體各項生命活動提供能量。

圖1 種子萌發(fā)的溫度變化

3.6 黑板貼圖建構(gòu)呼吸作用概念 請學生一起回顧前面實驗探究的內(nèi)容和結(jié)論：①植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳；②植物呼吸作用需要氧氣；③植物呼吸作用分解有機物；④植物呼吸作用釋放能量。隨后，師生分析呼吸作用的實質(zhì)。學生在黑板上貼圖建構(gòu)概念(圖2)。

3.7 聯(lián)系生活 學以致用 呈現(xiàn)圖片和問題：①A透明玻璃裝置中只有一只老鼠，B透明玻璃裝置中除了一只一樣大小的同種老鼠外，還有一棵植物。請問一段時間后，A、B裝置中的哪只老鼠先死亡？為什么？如果把A、B裝置都移到黑暗中去，哪只老鼠先死亡？② 蘿卜放久了為什么會空心？③為什么要經(jīng)常給植物的根進行松土？

圖2 黑板貼圖