“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缺點。

【關鍵詞】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）的教學內容。其中，探究"植物體內的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發出來的"是教材的一個亮點，是課堂教學中的活躍因素。遺憾的是，從自身的教學發展經歷和教學調研來看，該探究往往被處理成簡單的知識講授，未能發揮其蘊含的積極的教學功能。現以筆者自身的教學經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，會發現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則證據不足。

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，發現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水分較多，過老散發的水分較少，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"植物體內的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發出來的"探究。當學生們自己親手實驗獲得結論時，成功的喜悅之情洋溢在他們的臉上，結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），請大家設計實驗方案并探究"植物體內的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發出來的？"

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，然后用手用力捏住；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。

師：塑料內沒有空氣嗎？

生：裝入袋后，再將袋內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，那么植物體內的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發出來的？現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），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。多數小組都獲得了相對一致的現象，對葉片散發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），請大家設計實驗方案并探究"植物體內的水分主要是從葉的上表皮還是下表皮散發出來的？"

生：分小組進行討論，根據各自的方案進行實驗。

生：我們小組發現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：根據改進后的方案進行實驗，發現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，能讓學生發揮自己的創造力，使學生在探究過程中學會的不僅對實驗現象的觀察、實驗結果的分析，更重要的是能夠培養學生設計實驗、發現問題、分析和解決問題的能力，體現學生的主體性。

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缺點

"嘗試——改進"型教學的優點是：通過學生的嘗試，發現了實驗的干擾因素，學會了對實驗結果的理性分析；通過生生的相互討論，學會了干擾因素的排除方法；通過學生的創意行動，巧妙地運用簡單的方法設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，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，有的學生因實驗失敗面對大家共同設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：實際教學過程中發現，對于兩個干擾因素存在的及時發現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"預演"實驗，為學生創造了體驗失敗或成功的過程、發現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，為激發學生創造性地開展設計活動提供空間。教學進程符合學生的認知發展和情感發展的需要。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，應浙江大學繼續教育學院邀請，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典課堂教學觀摩研修活動中執教《葉片的蒸騰作用》，其中，本文闡述的探究教學設計受到與會專家和老師的好評。