例談基于核心素養的初中生物概念教學

黃春花

【摘要】以《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》為例，采用探究式教學法，創新兩個實驗探究活動，即探究二氧化碳是光合作用必需的原料為小組演示實驗，探究光合作用釋放氧氣改演示實驗為分組實驗。以實驗探究為主線，問題驅動和引導學生在實驗中積極思考、主動探究，逐步建構光合作用重要概念，進而提高學生生物學核心素養。

【關鍵詞】初中生物;核心素養;概念教學;光合作用;問題驅動

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出，“生物學課程從生命觀念、科學思維、科學探究和社會職責等方面發展學生的學科核心素養。”“應讓學生主動參與學習，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律等過程中獲得生物學知識、養成科學思維的習慣，形成積極的科學態度，發展終身學習及創新實踐能力 。”《義務教育生物學課程標準（2011年版）》認為，生物學概念是生物學課程內容的基本組成，生物學重要概念處于學科中心位置，并明確提出“關注重要概念的學習”。初中生物概念教學時，教師應依據建構主義學習理論，重視科學探究活動的實效性，調動學生主動探索的積極性，強調小組合作學習的重要性，引導學生在科學探究過程中逐步建構核心概念，如此建構起來的概念才能被學生深刻理解，并被運用于解決實際問題。

教師在進行生物重要概念教學時，可以人教版生物學七年級上冊第三單元第五章第一節《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》為例，在教學設計中通過問題驅動來推進教學，創新兩個實驗探究活動，完善光合作用表達式，引導學生結合前知識主動建構光合作用概念，培養學生科學探究、科學思維、生命觀念的核心素養。

一、情境激疑，引入概念

《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》一課是以第四章“綠色植物是生物圈中有機物的制造者”的教學為基礎進行的。學生通過學習“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”可形成對光合作用全過程的完整認識。所以，筆者首先以不完整的的光合作用表達式引出今天的課題，復習舊知。

引導學生分析海爾蒙特的“柳樹”實驗，得知水是光合作用的原料，且忽略了空氣的作用，為后續探究二氧化碳是光合作用必須的原料作鋪墊。引導學生分析普利斯特利的“植物—蠟燭—小鼠”實驗，關注實驗結論“植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁了的空氣”中的“更新”二字。

Q1：更新，去除了什么氣體又產生了什么氣體？（學生回答去除的是二氧化碳）

Q2：難道二氧化碳是綠色植物進行光合作用必需的原料嗎？引出下一主題。

通過分析兩個經典實驗，鍛煉學生科學分析能力，學習科學方法，感受“實事求是”的科學態度。

二、實驗探究，建構概念

“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”教材中“探究光合作用釋放氧氣”為教師演示實驗，學生無法親身動手實驗;“探究二氧化碳是光合作用必需的原料”要求學生進行全過程設計并完成探究，難度較大，課時緊。在執教過程中，很多教師直接講解或者干脆忽略，這非常不利于學生建構光合作用的概念，也對學生科學探究能力的培養非常不利。

筆者采用探究式教學法，創新2個探究實驗，即探究二氧化碳是光合作用必需的原料為小組演示實驗，探究光合作用釋放氧氣改演示實驗為分組實驗。通過兩個探究實驗，引導學生完善光合作用表達式，明確光合作用的原料和產物等，引導學生結合前知識自主建構光合作用概念。

探究1：探究二氧化碳是光合作用必需的原料

提出問題：______________________？

作出假設：______________________。

制訂計劃：

Q3：本實驗的單一變量是什么？實驗組、對照組分別是什么？

Q4：怎樣才能做到實驗組沒有二氧化碳呢？

學生提出借鑒普利斯特利實驗中控制空氣流動的方法后，提示學生氫氧化鈉可以吸收空氣中的二氧化碳，并提供器材圖片供學生選擇。小組討論設計實驗裝置，借鑒“綠葉在光下制造有機物”的實驗步驟，完善實驗計劃并展示交流。

實施計劃：興趣小組通過圖片和視頻展示完整實驗探究過程，其他小組對照修正實驗計劃。

（1）選擇一株構樹黑暗處理一晝夜。

（2）摘取兩根大小基本相同的枝條，分別放入甲乙兩燒杯的清水中。

（3）取甲乙兩個小燒杯，甲注入150ml質量分數25%的氫氧化鈉溶液（注意：氫氧化鈉有腐蝕性，不要讓皮膚接觸它），乙注入等量的清水。

（4）用兩個大鐘罩扣住甲乙兩套裝置，接口處用膠布封嚴。

（5）將兩套裝置進行遮光處理，其目的是讓甲裝置內氫氧化鈉充分吸收二氧化碳。

（6）一段時間后，去除遮光物，將兩套裝置移到陽光下照射。

（7）幾小時后，從兩套裝置中的構樹枝條上各取一片大小、長勢相似的葉片，對應為甲葉片和乙葉片。

（8）分別把葉片放入盛有酒精的燒杯中用熱水加熱，片刻后，脫色完成，葉片變成黃白色。

（9）用清水漂洗葉片，再把葉片放到培養皿里，滴加碘液染色。

（10）稍停片刻，用清水沖掉碘液，觀察現象。

實驗結果（表1）：

實驗結論：_________是光合作用必需的原料。

Q5：植物光合作用更新了空氣，去除的是二氧化碳，那產生了什么氣體呢？過渡到探究2。

探究2：探究光合作用釋放氧氣

筆者表演魔術：憑空燒木條。

Q6：你觀察到了什么現象？這個魔術的原理是什么？

通過魔術，調動學生興趣，學生獲知氧氣有助燃特性，可以使帶火星的木條復燃，為探究2檢驗瓶中的氣體作鋪墊。

實驗過程：學生實施以下實驗過程（圖1）。

圖1 探究光合作用釋放氧氣的實驗過程

Q7：實驗過程中你觀察到了什么現象？

Q8：乙有氣泡產生，并將水壓出，說明什么？（學生答有氣體產生） 這個氣體會不會是氧氣呢？

學生分組實驗驗證：取出乙瓶膠塞，迅速將帶火星的木條伸進瓶內，木條立刻燃燒，甲瓶則無此現象。

實驗結果（表2）：

表2? 探究光合作用釋放氧氣的實驗結果

實驗結論：光合作用產生了_______。

探究1得出二氧化碳是光合作用必需的原料。該探究實驗引導學生提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論，參與完整的探究活動;探究2得出光合作用產生了氧氣。該探究實驗創新實驗裝置，改演示實驗為分組實驗。學生動手實踐，感受事實。兩個探究實驗提高了學生科學探究和科學思維的核心素養。

在兩個探究實驗完成后，引導學生小結“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”。至此，光合作用表達式已完善，引導學生明確區分光合作用場所、條件、原料、產物和能量轉變。

Q9：光合作用的實質是什么？

引導學生根據光合作用表達式和已有提示，歸納概括從而建構光合作用概念，即綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。

三、提升素養，應用概念

展示玉米種植植株三種間距圖片。

Q10：在農業生產中，要保證作物有效地進行光合作用的各種條件。種植過密或過稀，產量反而下降，這是為什么呢？學生分析后得出要想作物茁壯成長，就必須讓作物的葉子充分接受光照，既不能過稀也不能過密，應該合理密植。

Q11：利用光合作用原理提高農作物產量的方法還有哪些？學生討論，教師補充，一起歸納。

這兩個問題密切關注生物與生活的聯系，反應了光合作用原理在農業生產上的應用，深化對概念的理解，培養學生愛護植物的社會責任，提升關愛生命的核心素養。

四、啟發思維，拓展概念

Q12：陰天和大晴天植物光合作用強度一樣嗎？即光照強度對光合作用強度有影響嗎？請你課后設計實驗探究。

通過Q12啟發思維，拓展概念，進一步檢驗并提高學生科學設計并完成實驗探究的能力，訓練學生運用知識解決實際問題的能力，提升辯證思維能力。

《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》一課的教學設計，筆者以學生為主體，以問題為核心，以實驗探究為主線，問題驅動和引導學生在實驗中積極思考，主動探究，逐步建構光合作用重要概念。學生在探究性實驗過程中獲得感性知識和事實，歸納總結后與自己原有知識體系整合，從而引發認知沖突和共鳴，進而擺脫對光合作用概念的機械記憶。探究性實驗教學能使學生在建構重要概念時，真正地理解概念。基于核心素養的生物學重要概念的探究性實驗教學實際上是學生通過探究實驗感受生物學事實，在深度建構生物學重要概念的過程中，領悟重要概念內涵，達到將重要概念、科學探究、科學思維和生命觀念的核心素養相融合的目的。

[本文系廣東省佛山市南海區教育科學“十三五”規劃立項課題“核心素養視域下的初中生物實驗操作評價研究”（課題編號：2019030）成果之一]

參考文獻：

[1]吳奶珠.例析基于“科學探究”核心素養的初中概念教學[J].生物學教學， 2020，45（4）：13-15.

責任編輯? 吳華娣