基于核心素養的探究教學的構建
——以《光合作用》教學設計為例

陳佩絲

（浙江省杭州市余杭區仁和中學，浙江 杭州）

發展學生的核心素養已成為新課程改革的重要任務，初中科學的教學應重視培養和提升學生的科學學科核心素養。這就要求教師要充分利用課堂教學，深入挖掘教材所蘊含的核心理念幫助學生塑造科學的基本技能和認知，理解科學本質。

科學探究是人們探索和了解自然、獲得科學知識的主要方法，是提出科學問題，建立猜想和假設，收集和處理信息，基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。科學探究主要包括六個步驟：（1）提出問題；（2）提出猜想與假設；（3）制定探究方案；（4）獲取事實與證據；（5）解釋、檢驗與評價；（6）表達與交流。在這一過程當中，學生掌握科學基礎知識的同時，能了解怎樣的過程是真正的科學研究過程，認知科學研究者的認知過程，提升科學核心素養。

科學探究按探究的問題來分，可分為釋疑性探究和驗證性探究，本文以《光合作用》一節的教學設計為例，闡述如何有效地在課堂當中構建驗證性探究教學。

一、教材分析

《光合作用》選自浙江教育出版社出版的八年級下冊教材第三章第六節的內容，本教材首先告知了光合作用的原理，給出光合作用的反應式，并予以一定程度的理論解釋，在此基礎上，通過實驗逐一驗證光合作用的條件、產物等，在探究光合作用的條件、產物的過程當中，學生能夠親身體驗科學探究過程，故認為《光合作用》這節課適合利用探究式教學。本節課以光合作用的經典實驗——綠色植物在光下產生有機物為載體，旨在引導學生對實驗的探究，建立光合作用的模型，掌握控制實驗條件、設置對照、選擇實驗材料等規則，進而能創造性地設計實驗進行科學探究，領悟科學精神，提高科學素養。在進行驗證性探究之前，教材已經為大家提出了問題——“怎樣才能知道植物進行了光合作用呢？我們可用怎樣的實驗來證明光合作用需要陽光和葉綠體呢？”基于此，我們可將問題分解為“光合作用真的會產生淀粉嗎？”“光合作用真的需要陽光嗎？”“光合作用真的需要葉綠體嗎？”三個驗證性問題，從而開展驗證性科學探究教學。

《光合作用》是學生學習了植物的呼吸作用之后的內容，學生已經知道驗證有機物的方法之后，可以用該方法來檢驗光合作用產物，光合作用是生物圈中有機物的來源之本，通過光合作用的學習，可以使學生從理論上認識到綠色植物光合作用的重要性。為培養學生愛護綠色植物的情感打下理性知識的基礎。

二、教學過程

1.結合生活，激趣引入

提問：同學們早餐都吃了什么，這些食物的主要成分是什么，引入主題——光合作用。

設計意圖：一堂課的開始，可以通過與生活息息相關的問題引入課堂，使學生切身感受到科學就在身邊，感受到科學源于生活，營造輕松的課堂氛圍，積極調動班上的每一個學生，做到“面向全體學生”。

2.瀏覽書本，自主學習

對光合作用有哪些了解呢？快速瀏覽書本內容，獲取新的知識。

設計意圖：教師在課堂上要運用各種教學手段，提供一個充分民主自由的環境，為學生提供自主學習的平臺，充分體現學生的主體性，避免學生養成拿來主義思想。在自主學習當中，教師可配合導學案的使用，設計一些簡單的題目，檢驗學生自主學習的成果。這樣生本對話的設計，有利于學生自主獲取信息，能夠有效地培養學生自學的能力、獲取信息的能力等，提高學生的科學核心素養。

3.科學探究，驗證理論

這個是書本告訴我們的，它真的是正確的嗎？只有我們親自驗證了才能肯定。今天我們就當一名鑒定員，一起來驗證書本內容的真偽。

（1）驗證一：植物光合作用真的能產生淀粉嗎？

思考1：我們可以用什么試劑來檢驗淀粉的存在？會出現什么現象？

學生預答：碘液，淀粉遇碘變藍色。教師實驗演示：米湯中加碘液。

每個小組桌上事先都已經準備好了從陽光充足的地方采摘來的三葉草、一小杯碘液，讓學生將碘液滴在葉片上，觀察結果，檢驗葉片中是否存在淀粉。若未變藍，是否就說明葉片中不含有淀粉呢？猜想可能是什么原因導致的，并對實驗進行改進。

設計意圖：通過米湯中加碘液的實驗，學生能夠直觀地看到淀粉遇碘的確會變藍色，使學生對后續的實驗結果有一個比較的標準。讓學生進行直接將碘液滴在葉片上、改進之后再滴碘液的實驗，目的在于試錯，通過試錯實驗，使學生體驗到科學家們在探究過程中也會遭遇挫敗，我們現在已知的科學真相，是當時的科學家們一點一點地從錯誤和失敗的經驗中探索出來的。這樣的設計有利于豐富學生的科學情感，培養學生遇挫不折、勇于承受失敗的心理能力，這樣的心理素質是學生今后發展至關重要的品格，這也是科學核心素養的體現。

學生發現即使將三葉草碾碎，再滴碘液，結果也未變藍色，此時，展示事先查閱好的資料，獲取幫助，通過資料發現，葉綠素的綠色會干擾藍色的顯色。教師演示淀粉、葉綠素、碘液混合的實驗，發現的確不變藍色。

思考2：如何排除淀粉檢驗過程中的顏色干擾？

根據資料當中提供的方法，利用酒精將葉綠素溶解掉。

思考3：如何加快葉綠素的溶解？

學生預答：加熱。

教師提示：酒精易燃，不可直接加熱，應采用水浴加熱的方法，并介紹水浴加熱法：把裝有酒精和三葉草的小燒杯放進盛有熱水的大燒杯中，再將大燒杯放在石棉網上，用酒精燈加熱。等葉片褪成黃白色之后，然后將葉片取出，放清水中漂洗，之后再放在玻璃皿上滴上碘液，觀察。

思考4：觀察到什么現象能夠證明植物光合作用產生了淀粉？

當觀察到黃白色的葉片滴上碘液變成藍色時，至此，書本上光合作用的其中的一種產物得到了驗證。

在實驗步驟得到完善之后，要求學生以學習小組的形式動手實驗，并展示實驗結果，進而得出實驗結論，并對實驗結果進行交流和評價。

設計意圖：教師演示綠色干擾藍色顯色的實驗，讓學生直觀地感受資料當中顯示的內容，證實資料的可信度，也為接下來的實驗提供思考方向。每一步一提問，為學生的探究活動指引方向。在探究過程中，教師不僅要當好“導演”，有時還要演好“配角”，將自己也當作成一名學生，與學生一起從學生的角度去參與各種討論、學習。教師應充分把握教學過程中的“雙邊性”原則，即教師為主導，學生為主體的“雙主”原則，幫助學生通過自己的探索主動地獲取知識，成為知識的主人。查閱資料是利用現代信息技術獲取幫助的一種非常便捷的手段，在探究過程中，教師應指導學生，在探究遇到困難時，可借助身邊的一切力量來尋求解決方法，培養學生多渠道獲取信息的科學素養。在探究活動中的合作學習的方式，能夠培養學生相互合作、交流與評價的核心素養，這在學生的發展過程中尤為重要。

（2）驗證二：光合作用真的需要光照嗎？

大膽放手，讓學生從宏觀上提出總體思路，設計總體方案，再通過讓學生思考“實驗的變量是什么、如何控制變量、怎樣知道植物進行了光合作用、如何排除葉片中原有淀粉對實驗的干擾”這些問題，逐步細化“光合作用需要光照”的探究活動。

設計意圖：學生是課堂的主體，在科學教學過程當中，教師應謹記要將課堂還給學生，驗證“光合作用能產生淀粉”的實驗中，學生已經初步了解探究的過程，驗證二——“光合作用真的需要光照嗎？”旨在培養學生實驗設計的能力。因此，在課堂中為學生創設輕松、民主的發言環境尤為重要。“光合作用需要光照”這一探究活動完全可以先讓學生表達，然后師生共同具化細節，“如何排除葉片中原有淀粉對實驗的干擾”，要結合前面學習的呼吸作用，在此教師扮演好“梯子”角色，若學生未能回答出來，則在學生需要的時候及時提供援助，這樣可以使學生的知識活化、重制，形成相互聯系的知識結構，激發學生的學習興趣，鍛煉學生的表達能力，提高學生的科學核心素養。

制定探究方案，完善實驗過程。在細化了實驗過程之后，要求學生將實驗過程寫在導學案當中。

設計意圖：寫下實驗步驟的環節，是讓學生將頭腦中的內容轉化為文字內容，培養學生的文字表達能力。

解釋、檢驗與評價：以銀邊天竺葵為材料，通過動手實驗，分析實驗結果，對照書本中的理論敘述，對課本內容進行檢驗和評估，驗證理論的正確性。

設計意圖：檢驗與評估過程是驗證性探究最后的步驟，根據實驗事實，驗證理論的正確性。通過總結和評價，幫助學生更加深刻地經歷科學家的研究過程與方法。通過這樣的驗證性探究，學生體驗了科學家的思考過程和探究過程，學生在這些過程中得到的經驗和智慧，在以后的學習中對問題的處理和解決，會有一定的幫助，加深對科學過程的理解，對科學結論是如何獲得的，也有一定的感受，提高評價與交流的科學素養。

（3）驗證三：光合作用真的需要葉綠體嗎？

仔細觀察銀邊天竺葵的葉片，除了遮光部分未變藍外，葉片的邊緣白色部分也沒有變藍，這說明了什么問題？

設計意圖：該探究活動是在驗證二——“探究光合作用是否需要光照”的基礎上，觀察葉片原來的綠色部分和銀邊部分滴加碘液后的區別而發現的，該結果的發現同時也提示學生要善于觀察，在探究的目的之外可能會伴隨另一項重要的發現，很多科學發現都源于一些偶然觀察到的現象，而這常常是另一項科學探究的開始，因此要培養學生善于觀察和發現的科學素養。

4.聯系理論，總結課堂

正是由于光合作用的存在，物質才能從無機物變為有機物，能量也由光能轉化為化學能儲存在葉片中。因此，光合作用被稱為是“地球上最重要的化學反應”。

設計理念：在探究活動之后，聯系理論，加深對知識的認識和理解。

三、教學反思

本節課以提升學生科學學科的核心素養為設計理念，重視學生體驗科學探究的過程，重視引導學生對探究內容的思考方式，進行了驗證性的探究活動。將學生作為主體，主動構建自己的探究過程，培養學生的質疑精神，以實驗事實為依據，驗證科學結論的正確性，體會科學家的思維方式和探究過程。

從理論上認識光合作用的過程，再到逐一驗證光合作用的原料和條件，讓學生經歷科學探究的思考過程，探究活動的設計、實驗操作過程，觀察實驗結果、驗證實驗結論以及評價與交流的過程，在這個過程當中，教師切不可包辦學生探索的問題，學生能自己表達的教師盡量不要指導。教師在教學中要敢于放手，充分發揮學生的主體性作用，挖掘學生的潛力，尊重學生的意愿和自主權，科學地引導學生自覺地完成探究活動。探究不僅是一種綜合能力，而且是科學學習的主要方式，科學探究一方面能夠逐漸培養學生的分析、綜合、比較、抽象、概括、分類、推理、類比等思維方法，另一方面，學生的學習能力、思維能力、實踐能力和創新能力，以及運用科學語言與他人交流和溝通的能力也能逐漸形成。在課堂當中構建探究教學是提高學生科學素質和培養學生科學核心素養的一種積極有效的教學模式。