變驗證性實驗為探究性實驗

徐力

[摘 要]以“綠葉在光下產生淀粉”實驗為例，將教材中的驗證性實驗改為探究性實驗。通過對教材實驗的改進，更清晰地揭示光合作用的實質，同時培養學生的科學思維，提高學生的科學探究能力。

[關鍵詞]探究性實驗;驗證性實驗;光合作用

一、設計依據與構想

新課程旨在提高學生生物學學科素養，倡導探究性學習。在教學設計中體現以學生為主體，促進學生各種能力的培養[1]。本文以“綠葉在光下產生淀粉”實驗為例，將原有的驗證性實驗改為探究性實驗，通過創設情境、步步設疑、課堂探究等教學組織形式，給學生充分展示的時間和空間，讓學生真正成為學習的主人，培養學生科學探究的能力和合作學習的意識。通過探究“綠葉在光下產生淀粉”，讓學生感悟探究過程，加深對光合作用的理解，掌握光合作用的實質。

二、教學分析

1.教學目標

（1）說明光合作用的產物主要是淀粉。

（2）通過實驗提高學生的觀察能力、實驗能力和思維能力。

（3）通過實驗探究的過程，讓學生形成嚴謹的科學態度，樹立科學實驗的研究意識。

2.教學重難點

重點：探究“綠葉在光下產生淀粉”的實驗設計及意圖。

難點：“綠葉在光下產生淀粉”實驗的操作。

3.教學準備

盆栽天竺葵（已經經過暗處理一晝夜、部分遮光和光照一上午）、黑紙片、曲別針、酒精、碘液、小燒杯、大燒杯、培養皿、酒精燈、三腳架、石棉網、鑷子、火柴、自來水。

三、 教學過程

1.結合生活經驗，導入新課

教師提問學生：早飯都會吃哪些主食？學生結合自身的生活經驗，回答：早飯主要吃粥、包子、面條、面包等。教師進一步提問：這些食物中主要的營養成分是什么？學生猜測出主要的營養成分是淀粉。教師引導學生思考：為什么植物體內會含有淀粉呢？淀粉的產生可能與植物的哪種生理活動有關？學生猜測淀粉的產生可能與植物的光合作用有關，從而引出本節課課題。

2.創設情境，層層設疑，引導學生設計實驗方案

讓學生直接設計該實驗方案是比較困難的，教學過程中教師需要給學生設置一些問題情境，步步設疑，再讓學生去分析、去解決，從而抽絲剝繭地引導學生設計出合理的實驗方案。

問題情境一：實驗的原理

引導學生思考問題：如何檢測葉片是否產生了淀粉？教師演示：向用淀粉溶液書寫“淀粉”兩字的紙上噴灑碘液，讓學生觀察現象。學生觀察到噴灑碘液后“淀粉”兩字變藍。教師解釋實驗原理：淀粉遇碘變藍。從而學生得出：可以向葉片上滴加碘液，如果發現變藍，則證明有淀粉產生;如果不變藍，則證明沒有淀粉產生。

問題情境二：對照實驗的設計。

引導學生思考：如何判斷葉片產生淀粉的過程是否需要光？學生回答：設置對照實驗（有光和無光）。進一步引導學生思考：如何設置對照實驗？

教師展示三位同學所做的對照實驗：甲同學取兩盆植物 ，一盆照光，一盆放暗處，一段時間后檢測哪盆植物葉片產生了淀粉;乙同學取一盆植物的兩片葉片，一片全部遮光，一片不做任何處理，光照一段時間后檢測哪片葉片產生了淀粉;丙同學取一盆植物的一片葉片進行部分遮光，光照一段時間后檢測這片葉片的哪一部分產生了淀粉。引導學生從實驗單一變量原則分析哪一位同學的設計更合理。學生觀察、分析三組對照實驗，可知為了防止葉片的不同對實驗結果造成干擾丙同學的設計更合理。

問題情境三：實驗前暗處理。

教師展示探究實驗所需的材料，創設以下情境，讓學生找漏洞。情境：小明選取光下一株植物的葉片直接進行部分遮光，經過一段時間光照后摘下葉片，用酒精脫去綠色，滴加碘液，發現遮光部位和未遮光部位都變藍。小明說：這說明綠葉制造淀粉不需要光。學生分析小明說法的漏洞：選取的植物本身就是在光下的，葉片本身中就可能含有淀粉，即使進行部分遮光，遮光部分之前也已經有淀粉產生了，所以做出來的結果是整個葉片都有淀粉產生。引導學生進一步思考：為了避免葉片本身已經含有的淀粉對實驗結果產生干擾，在遮光之前要怎么處理？學生回答：要先將葉片中原有的淀粉除去。讓學生思考：如何先將葉片中原有的淀粉除去呢？學生回答：將植物先放在黑暗的條件下一晝夜，讓葉片中原有的淀粉耗盡或運走。教師講解第一步稱作暗處理，解釋原理：經過暗處理，葉片中原有的淀粉，一部分通過葉脈運輸到植物體其他器官，另一部分則直接在葉片中消耗掉。引導學生思考：暗處理之后要進行的步驟是什么？學生回答：部分遮光。進一步思考：部分遮光怎么去遮？遮葉片的一面還是上下兩面都遮？強調用黑紙片將葉片的一部分上下兩面都進行覆蓋，并用曲別針夾緊。思考：部分遮光后要進行的步驟是什么？學生回答：再次照光。思考：再次照光的目的是什么？學生分析后回答：使葉片進行光合作用，讓淀粉在葉片細胞中重新積累。

3.規范精準留心細節，指導學生操作探究實驗

前三個步驟，生物興趣小組的同學已經做過，課堂的實驗操作從第四步開始做。引導學生思考：第四步做什么？學生回答：取下葉片。學生用鑷子取下整個遮光處理過的葉片，去掉黑紙片。紙片取下后，讓學生仔細觀察葉片有無顏色變化，學生觀察后看不出變化。提問學生：第五步要進行的步驟是什么？具體的操作是什么？學生回答：酒精脫色，把葉片浸入盛有酒精的小燒杯中，放在大燒杯中水浴加熱，使葉片的綠色褪去。引導學生分析：酒精脫色到什么程度？為什么要水浴加熱？學生分析后回答：酒精脫色到葉片呈現黃白色。因為酒精易燃，防止引起酒精燃燒，所以水浴加熱。

詳細分解酒精脫色的步驟，指導學生進行操作：（1）在大燒杯中倒入適量熱水（200 mL左右）;（2）將廣口瓶中的酒精倒入小燒杯中 （60 mL左右）;（3）用鑷子將葉片放入盛有酒精的小燒杯中;（4）將小燒杯放入盛有熱水的大燒杯中;（5）將石棉網放在三腳架上，大燒杯放到石棉網上;（6）點燃酒精燈，水浴加熱酒精，直到葉片呈黃白色;（7）先熄滅酒精燈，再用鑷子取出葉片。播放視頻：酒精的使用方法和注意事項，要求學生按照步驟進行酒精脫色的實驗操作，教師巡視指導。

酒精脫色大約需要十分鐘，學生邊等待觀察，邊學習下面的實驗操作。引導學生思考：酒精脫色后是不是就直接滴加碘液了？學生思考后回答：不行。因為葉片上還沾有酒精，所以滴加碘液之前要先用清水漂洗葉片。因此實驗需要進行第一次漂洗：洗去酒精，防止對碘液干擾。引導學生思考滴加碘液的目的是什么，學生回答：為了檢測是否產生淀粉。教師進行操作指導：滴加碘液的量要多一點，并且要讓整個葉片完全浸透在碘液中，等待一段時間。提問學生：滴加碘液后是不是就直接觀察顯色了？學生回答：還要再進行漂洗。因此實驗需要進行第二次漂洗：洗去碘液，便于觀察。最后一步觀察葉片的顯色。通過練習再次回顧一下實驗的各個要點。

酒精脫色已經基本完成，指導學生繼續實驗操作：熄滅酒精燈，取出葉片，漂洗后滴加碘液。教師再次強調滴加碘液的量和等待顯色的時間。學生進行漂洗和滴加碘液的實驗操作。指導學生發現葉片出現顏色差異時，再次漂洗葉片，觀察顯色。

評析：這是學生第一次使用酒精燈進行水浴加熱，教師要特別強調酒精燈的使用方法和注意事項，關注實驗的安全性，指導學生科學操作的方法，提高學生操作實驗的能力。為了節約時間，可以直接用熱水進行水浴加熱。熱水的量少了加熱時間長，多了可能會使小燒杯傾倒，因此給予學生熱水和酒精明確的體積，幫助提高學生實驗的成功率。滴加碘液也是關鍵一步，碘液滴加過少，實驗效果不明顯，因此教師演示滴加碘液的操作，強調讓整個葉片完全浸透在碘液中，增強實驗效果。

4.如實記錄實驗現象，得出實驗結論

學生觀察、展示實驗結果。教師提問：實驗結果是什么？學生描述結果：遮光部位不變藍，未遮光部位變藍。引導學生分析：實驗結果說明了什么？學生分析得出：遮光部位不變藍說明沒有淀粉產生;未遮光部位變藍說明有淀粉產生，結果說明了綠葉能夠在光下產生淀粉。引導學生進一步分析：“綠葉在光下產生淀粉”包含了幾層含義？有哪兩個關鍵詞？學生得出包含兩層含義：（1）光合作用產生淀粉;（2）光合作用需要光。

四、教學反思

對于教材中的驗證性實驗，教師多進行內容講解或實驗演示，學生只是針對實驗步驟進行討論，并沒有真正地參與到實驗設計中。“綠葉在光下產生淀粉”實驗揭示了光合作用的實質，是初中生物學教學的一個難點，將其改為探究性實驗，引導學生自己設計實驗方案，動手操作實驗，使學生體驗了探究的樂趣，掌握了光合作用的實質，同時讓學生深刻領悟到：實驗是生物學學習的一個重要途徑。

（責任編輯 黃春香）