科學探究 領悟科學
——初中生物“能量的釋放和利用”（第1課時）教學設計

■蔡 惠

一、設計思路

日常生活中，學生對人體的呼吸以及呼吸過程中利用氧氣、產生二氧化碳的現象有所了解，但對具體的呼吸作用的認識，還沒有提升到學科知識的高度。本節課的設計中有大量的、層層遞進的探究實驗，旨在讓學生在理性思維與動手實驗的碰撞中，產生科學的火花，深刻明白科學探究的意義。同時，本節課在理論教學中采用情境教學、問題導學，在實驗教學中采用任務驅動、小組合作，充分發揮教師的主導作用，引導學生主動探索新知，突破重、難點。

二、教學目標

通過一系列實驗探究，說明呼吸作用的過程，確立正確的科學觀念，提高科學探究能力；通過小組合作，使用給定器材，設計實驗裝置，嘗試與他人共同解決問題；通過小組展示，提高表達能力。

三、教學過程

1.創設情境，導入新知。

教師提問：同學們知道常州有哪些特產嗎？引出常州蘿卜干。蘿卜干是由新鮮蘿卜暴曬后腌制而成。本節課以蘿卜為主線探究呼吸作用的過程。先通過學生喜愛的“蘿卜蹲”游戲，引導學生思考人在加速呼吸的過程中，身體會有哪些細微變化。學生通過觀察、總結，得出結論：人的呼吸是消耗氧氣，產生二氧化碳，同時釋放熱量的過程。接著，教師引導學生質疑：呼吸作用是否消耗氧氣，產生二氧化碳并釋放能量？

2.科學探究，提出問題并做出假設。

教師給出3個問題：蘿卜的呼吸會消耗氧氣嗎？蘿卜的呼吸會產生二氧化碳嗎？蘿卜在呼吸過程中，會釋放能量嗎？教師在每個問題下做相應提示：氧氣能夠助燃，在氧氣減少或者沒有的情況下，燃燒的蠟燭會熄滅；二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；冷飲外賣中常用的隔熱保溫棉，有一定的保溫效果。教師將3個探究主題命名為：氧氣組、二氧化碳組、能量組。各學習小組自主挑選探究主題。

3.科學探究，制定計劃。

教師給出實驗材料及器材，引導學生思考其作用。100g新鮮蘿卜與100g煮熟蘿卜：做對照實驗；透明的飲料瓶：裝蘿卜塊；標簽：編號用，方便觀察與表達；溫度計：測量溫度；小瓶子：裝10ml澄清石灰水，以檢驗二氧化碳；針筒（帶刻度）：抽取一定量氣體；蠟燭：用鐵絲穿好，可伸進瓶子深處，觀察其燃燒現象；隔熱保溫棉：撕開后粘貼在瓶身，可起一定的保溫作用；火柴：點燃蠟燭。

教師將以上所有器材置于講臺，各小組根據所選的探究主題進行討論，挑選出與本組主題相對應的器材。氧氣組實驗器材：透明飲料瓶、標簽、蠟燭、火柴；二氧化碳組實驗器材：透明飲料瓶、標簽、澄清石灰水、針筒；能量組實驗器材：透明飲料瓶、標簽、隔熱保溫棉、溫度計。各組搭建實驗裝置，討論實驗結果的檢驗方法，并且做出預估。最后，每組派一位成員上臺展示。在此過程中，學生的科學思維能力、小組合作能力、語言表達能力均得到了鍛煉與提高。

4.科學探究，實施計劃。

因為植物的呼吸是一個相對緩慢的過程，因此教師需在24小時前準備好所有實驗裝置，各小組派一名代表，挑選相應裝置，然后回到小組內進行實驗結果的檢測。同時，教師針對各小組的主題特點，給出相應提示：檢測氧氣時，需快速高效；檢測二氧化碳時，需定量處理，抽取40mL的氣體緩慢注入10mL澄清石灰水中，效果最佳；溫度的改變需仔細觀察，記錄細微變化。學生通過親自動手檢驗，更加深刻地認識了呼吸作用，明白了科學探究的意義，并且在此過程中，鍛煉了動手操作能力。

5.科學探究，表達與質疑，交流與改進。

各小組派一名成員上臺展示并說明實驗現象。

氧氣組：將點燃的蠟燭插入盛有100g新鮮蘿卜塊的瓶子里，蠟燭熄滅；將點燃的蠟燭插入盛有100g煮熟蘿卜塊的瓶子里，蠟燭繼續燃燒。得出結論：蘿卜的呼吸會消耗氧氣。

二氧化碳組：在盛有100g新鮮蘿卜塊的瓶子里，抽取40mL氣體，注入10mL澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁；在盛有100g煮熟蘿卜塊的瓶子里，抽取40mL氣體，注入10mL澄清石灰水中，澄清石灰水無明顯變化。

能量組：對照組與實驗組溫度計讀數無差別。教師引導學生提出質疑，蘿卜在呼吸的過程中，究竟有沒有產生熱量？或許沒有，或許實驗裝置不夠科學。如何改進實驗？教師引導學生改進：用更先進的儀器——溫度傳感器，來感測溫度的細微變化；把塑料瓶換成熱水瓶，加大容器的盛裝量；實驗材料換成1000g萌發的小麥種子和1000g煮熟的小麥種子，因為小麥種子在萌發的過程中，呼吸作用較強。之后，能量組上臺完成改進實驗，得出結論：呼吸作用過程中，會釋放能量。

6.觀察生活現象，引發思考。

教師呈現圖片：空心的蘿卜。引導學生思考：蘿卜為什么會空心？從而得出結論：在蘿卜呼吸的過程中，蘿卜體內的有機物被分解。

7.歸納概念，升華情感。

通過一系列的實驗及思考，教師引導學生發現，蘿卜在呼吸的過程中，分解有機物，消耗氧氣，產生二氧化碳，并且釋放能量。這樣的過程就叫作呼吸作用。教師繼續啟發學生：我們這節課所經歷的，就叫作科學探究。而在這個過程中，所有的體驗、感受、發現，都是我們認識科學本質的基礎。希望今后我們依然能夠在探究的道路上相遇，一起去感知科學的魅力、生命的美好。

8.回歸生活，開拓思維。

鼓勵學生挑選喜愛的實驗器材，利用課余時間，做一些與呼吸作用有關的驗證實驗。

四、教學反思

本節課教學思路清晰，以蘿卜為明線，以科學探究過程為暗線，引導學生進行了一系列的探究活動。蘿卜是學生所熟知的生物，也是學生平常生活中經常接觸的食物，能夠比較容易激發學生的探究熱情。小小的蘿卜中蘊藏著怎樣的科學知識呢？通過一系列的引導，學生樂在其中。對于科學探究，初中生物課程標準明確指出：科學探究既是科學家工作的基本方式，也是科學課程中重要的學習內容和有效的教學方式。課標倡導探究性學習，改變學生的學習方式，幫助學生領悟科學的本質。本節課在學生已經掌握科學探究的一般方法的基礎上，引導學生主動參與，積極思考，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、交流與合作的能力。整節課通過教師指導、學生合作、師生交流，實現了信息的相互傳遞，提高了學生的科學探究能力。