基于深度學(xué)習(xí)的“生物工作坊”實(shí)踐研究
——以“探究植物的呼吸作用”教學(xué)為例

江蘇省如皋經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)初中 韓梅紅

當(dāng)前，課程改革正向深度推進(jìn)，生活大舞臺(tái)也為生物課堂提供了博大多元的“課程資源庫”支持，因此，根據(jù)學(xué)生的身心發(fā)展特點(diǎn)和行動(dòng)能力特點(diǎn)，我在執(zhí)教“探究植物的呼吸作用”時(shí)，嘗試開展“生物工作坊”教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，支持和引導(dǎo)他們從原有水平向更高水平發(fā)展，按照自身的速度和方式到達(dá)《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》所呈現(xiàn)的發(fā)展“階梯”，獲得身心全面發(fā)展。

一、教材分析

“植物的呼吸作用”是蘇科版教材第7 章第1 節(jié)中的內(nèi)容。課標(biāo)要求能描述綠色植物的呼吸作用。我認(rèn)為理解呼吸作用的關(guān)鍵所在就是對呼吸作用氣體變化和能量的理解，可以建立“工作坊”，深度學(xué)習(xí)，所以我這樣設(shè)計(jì)這一課：設(shè)置開放性實(shí)驗(yàn)器材超市，讓學(xué)生自主完成科學(xué)探究，促進(jìn)了學(xué)生的深度合作學(xué)習(xí)；提供實(shí)驗(yàn)室等場所，支持學(xué)生的探究需要，突破難點(diǎn)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.理解呼吸作用會(huì)消耗氧氣、釋放二氧化碳和能量。

2.學(xué)會(huì)檢測呼吸作用消耗氧氣、釋放二氧化碳的方法；通過自主探究，深度學(xué)習(xí)，提高通過探究和實(shí)驗(yàn)建構(gòu)科學(xué)概念的能力。

3.認(rèn)同生物學(xué)結(jié)論來自實(shí)驗(yàn)和探究，認(rèn)同呼吸作用知識(shí)在生產(chǎn)生活中的科學(xué)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

三、教學(xué)重、難點(diǎn)

1.通過實(shí)驗(yàn)建立呼吸作用的概念。2.理解“呼吸作用”概念的實(shí)質(zhì)。

四、教學(xué)過程

（一）環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)生活情境，引入新知

通過PPT 展示研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)做的小實(shí)驗(yàn)：將新鮮的大蒜頭放在透明牙簽瓶內(nèi)，瓶蓋邊緣和牙簽出口用透明膠帶密封，以阻止水分散失，放置一段時(shí)日，發(fā)現(xiàn)還是會(huì)變軟變空。提出問題：廚房里的大蒜頭放置久了就會(huì)變軟變空，這是什么原因引起的呢？

設(shè)計(jì)意圖：把學(xué)生習(xí)以為常的生活現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為生物學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生用心從日常生活現(xiàn)象去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

（二）環(huán)節(jié)2：科學(xué)探究——提出問題、作出假設(shè)

針對學(xué)生對植物的呼吸作用提出的三個(gè)問題：不同植物的不同器官都能進(jìn)行呼吸作用嗎？死亡的植物可以進(jìn)行呼吸作用嗎？植物的呼吸作用會(huì)像人一樣吸收氧氣，釋放二氧化碳，同時(shí)釋放能量嗎？引導(dǎo)學(xué)生圍繞最后一個(gè)問題開始探究之旅：小組先討論確定一個(gè)研究課題，作出假設(shè)。同時(shí)做三點(diǎn)提醒：氧氣具有助燃的特性，當(dāng)氧氣減少或者沒有氧氣的情況下，燃燒的蠟燭會(huì)熄滅；二氧化碳具有使澄清石灰水變渾濁的特性；熱能是能量的一種最常見的表現(xiàn)形式，會(huì)使溫度升高。

設(shè)計(jì)意圖：將學(xué)生提出的問題進(jìn)行提煉，讓學(xué)生的探究活動(dòng)有探究的必要和價(jià)值。同時(shí)這三個(gè)問題也是直擊本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的重難點(diǎn)，分而化之，有助于各個(gè)擊破。

（三）環(huán)節(jié)3：科學(xué)探究——制定計(jì)劃、交流計(jì)劃

設(shè)置開放性實(shí)驗(yàn)器材超市，介紹超市實(shí)驗(yàn)材料為生活中常見的不同植物的不同器官，胡蘿卜、芹菜莖、青菜葉、花菜、花生、大豆等，包括新鮮的和煮熟的。在呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)器材時(shí)讓學(xué)生猜各個(gè)器材的用途，可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材簡單易得，變廢為寶，各種飲料瓶、保溫杯、保溫瓶、空洗手液瓶、注射器等；學(xué)生根據(jù)活動(dòng)單的引導(dǎo)制定計(jì)劃：參觀超市，選購合適的材料器材，搭建實(shí)驗(yàn)裝置，討論檢驗(yàn)方法、預(yù)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果；交流計(jì)劃：各主題代表展示實(shí)驗(yàn)裝置并做簡要說明，其他同學(xué)提出質(zhì)疑或給出合理建議。

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置開放性實(shí)驗(yàn)器材超市，意在為學(xué)生創(chuàng)造一種自主選材、自主設(shè)計(jì)、多角度探究的開放性實(shí)驗(yàn)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與在科學(xué)探究活動(dòng)中，培養(yǎng)合作能力與實(shí)踐能力。用學(xué)生熟悉的生活化用品做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的關(guān)系。

方案展示：

（1）第1 組和第4 組方案展示：他們的研究課題相同（探究吸收氧氣），檢測方法相似。小組比較發(fā)現(xiàn)對照組的設(shè)置不同：一個(gè)是用等量的煮熟胡蘿卜作對照，一個(gè)是空白對照，其他同學(xué)認(rèn)為實(shí)物對照更科學(xué)，更遵循單一變量原則；實(shí)驗(yàn)條件第4 小組設(shè)置為光下4 小時(shí)，同學(xué)認(rèn)為設(shè)置錯(cuò)誤，青菜葉在光下影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測；另外為了保證植物充分進(jìn)行呼吸作用裝置放置時(shí)間要適當(dāng)延長。之后他們即時(shí)修正方案。

表一 活動(dòng)單部分展示

（2）第2 小組和第6 小組的方案展示（探究釋放二氧化碳）：比較發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)方法不同：一個(gè)是將瓶內(nèi)氣體利用洗手液瓶的按壓裝置擠出檢驗(yàn)，一個(gè)是將澄清石灰水用注射器注入瓶內(nèi)檢驗(yàn)，同學(xué)認(rèn)為都是切實(shí)可行的。

（3）第3 小組和第5 小組的方案展示（探究釋放能量）：兩者都有保溫裝置，同學(xué)們認(rèn)為都可以，但第5 小組的同學(xué)認(rèn)為他們的方案更佳，理由是：如果本實(shí)驗(yàn)是在冬天做，室溫低，植物的呼吸作用可能會(huì)受到抑制，溫度變化不明顯，他們的方案可以在兩個(gè)保溫桶內(nèi)倒入適量的溫水，以促進(jìn)植物的代謝更有利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。他們的解釋得到大家的認(rèn)可。

設(shè)計(jì)意圖：方案展示、交流評(píng)價(jià)讓學(xué)生勇于發(fā)表自己的意見，能認(rèn)真聽取他人建議；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生具有初步的創(chuàng)新能力。

（四）環(huán)節(jié)4：科學(xué)探究——實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)交流

將第二課堂的同學(xué)前一天做的實(shí)驗(yàn)裝置展示出來。學(xué)生按照本小組研究的課題，領(lǐng)取相似實(shí)驗(yàn)裝置和材料說明，繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)檢測記錄（手機(jī)攝像，上傳班級(jí)微信群）、觀察交流，得出結(jié)論。我作三點(diǎn)提醒：1.檢測氧氣要快速及時(shí)；2.檢測二氧化碳要緩慢震蕩；3.檢測能量要觀察細(xì)微。

設(shè)計(jì)意圖：利用第二課堂的活動(dòng)成果可以將科學(xué)探究的每個(gè)環(huán)節(jié)落到實(shí)處！實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象視頻發(fā)送到微信群，可以實(shí)現(xiàn)資源共享，讓學(xué)生也看到其他探究主題的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有利于得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

結(jié)果展示：

（1）第1 小組和第4 小組的結(jié)果展示（檢驗(yàn)消耗氧氣）：播放兩小組的檢測視頻，比較兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄情況，一致認(rèn)為第一小組的記錄更準(zhǔn)確嚴(yán)謹(jǐn)。

（2）第2 小組和第6 小組的結(jié)果展示（檢驗(yàn)釋放二氧化碳）：播放兩小組的檢測視頻，比較兩組發(fā)現(xiàn)，第6小組增加了一個(gè)低溫實(shí)驗(yàn)組，由此形成了甲乙和甲丙兩個(gè)對照實(shí)驗(yàn)，生成了溫度影響呼吸作用的結(jié)論。第二課堂的同學(xué)對大蒜頭呼吸作用產(chǎn)生的氣體也進(jìn)行現(xiàn)場檢測。

（3）第3 小組和第5 小組的結(jié)果展示（檢驗(yàn)釋放能量）：播放兩小組的檢測視頻，同樣發(fā)現(xiàn)第5 小組的更全面：比較了三種狀態(tài)的種子的呼吸作用釋放能量的多少。但溫度上升不是很明顯，課后探究可能的原因。

設(shè)計(jì)意圖：增強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象準(zhǔn)確表述、結(jié)果全面分析和結(jié)論生成的能力。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不在預(yù)期范圍，進(jìn)一步考查學(xué)生分析問題的能力，也為下個(gè)環(huán)節(jié)作鋪墊。

（五）環(huán)節(jié)5：拓展提升，總結(jié)升華

我現(xiàn)場演示利用溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦等探究萌發(fā)的大豆種子和煮熟的大豆種子呼吸作用釋放能量的實(shí)驗(yàn)組裝過程，然后快速播放溫度變化曲線生成進(jìn)程，比較直觀地得出活的植物呼吸作用釋放能量的實(shí)證。在此基礎(chǔ)上總結(jié)歸納呼吸作用的概念。引導(dǎo)學(xué)生試著解釋現(xiàn)象：泥里生長的蓮藕為什么有孔？解決生產(chǎn)生活中實(shí)際問題：平時(shí)買回來的新鮮果蔬怎么存放才保鮮？國家糧食儲(chǔ)存關(guān)系國計(jì)民生，你有好的建議嗎？

設(shè)計(jì)意圖：信息技術(shù)與課堂教學(xué)有機(jī)整合有利于知識(shí)的獲取和支持，使課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富和完善。引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決生活實(shí)際問題，認(rèn)識(shí)所學(xué)知識(shí)的作用和意義，整節(jié)課首尾遙相呼應(yīng)。

五、教學(xué)反思

在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生自主合作探究、深度學(xué)習(xí)的教學(xué)理念始終貫穿其中，充分體現(xiàn)了新課標(biāo)思想，以下是我的幾點(diǎn)反思：

1.本課的導(dǎo)入為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個(gè)家庭的“生物工作坊”的情境，鼓勵(lì)學(xué)生在一種感性的、探究性的學(xué)習(xí)情境中，嘗試發(fā)現(xiàn)和解決問題，并基于問題的解決而開展一系列的實(shí)驗(yàn)探究。

2.本課在實(shí)驗(yàn)方法上又創(chuàng)設(shè)了“生物工作坊”，開設(shè)了開放性實(shí)驗(yàn)器材超市，能夠真正讓每個(gè)學(xué)生最大限度地在直接感知、實(shí)際操作和親身體驗(yàn)中獲得經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

3.教師將學(xué)生需要和興趣，與大量課程資源及相應(yīng)的“生物工作坊”活動(dòng)關(guān)聯(lián)起來，并不斷系統(tǒng)化，深化了學(xué)生的學(xué)習(xí)，豐富了學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。