基于課程標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《義教課標(biāo)》）課程內(nèi)容“（四）植物的生活”主要引導(dǎo)學(xué)生了解植物的生活、探究植物生命活動(dòng)的本質(zhì)，進(jìn)而理解植物在生物圈中的作用及其與人類的關(guān)系。本主題的大概念是“植物有自己的生命周期，可以制造有機(jī)物，直接或間接地為其他生物提供食物，參與生物圈中的水循環(huán)，并維持碳氧平衡”，其包含了“細(xì)胞能通過分解糖類獲得生命活動(dòng)所需的能量，同時(shí)生成二氧化碳和水”及“呼吸作用原理在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用\"兩個(gè)次位概念。此部分內(nèi)容要求學(xué)生在理解概念的基礎(chǔ)上形成結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀，關(guān)注呼吸作用與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系?！读x教課標(biāo)》對(duì)上述內(nèi)容的學(xué)業(yè)要求為“運(yùn)用呼吸作用方面的知識(shí)，解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象”和“設(shè)計(jì)單一變量的實(shí)驗(yàn)，探究關(guān)于植物生活的影響因素”。這就要求教師在教學(xué)過程中，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生物學(xué)問題情境，并以知識(shí)為載體，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法進(jìn)行科學(xué)探究并解決問題，促進(jìn)學(xué)生各項(xiàng)能力的綜合發(fā)展。

人教版及北京版義務(wù)教育教科書《生物學(xué)》均引入了“探究萌發(fā)種子呼吸時(shí)釋放熱量”這一探究實(shí)驗(yàn)，意在引導(dǎo)學(xué)生分析植物呼吸作用的本質(zhì)，明確呼吸作用過程中物質(zhì)與能量的關(guān)系。在介紹呼吸作用內(nèi)容之后，教材還結(jié)合植物呼吸作用與人類生產(chǎn)生活的關(guān)系講述了環(huán)境條件對(duì)呼吸作用的影響，如溫度、氧氣對(duì)糧食、水果貯藏的影響，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象并嘗試解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題。筆者依據(jù)《義教課標(biāo)》要求并結(jié)合教材內(nèi)容，以生活中常見的水果貯藏方法“冰箱貯藏”和“真空貯藏”為情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，以不同貯藏環(huán)境下水果中的糖含量為檢測(cè)指標(biāo)，探究溫度和氧氣對(duì)水果呼吸作用的影響。

1實(shí)驗(yàn)原理

隨著呼吸作用的進(jìn)行，植物體內(nèi)的有機(jī)物會(huì)隨之減少。水果中的糖主要以葡萄糖、果糖、蔗糖等可溶性糖為主，如番茄果實(shí)中的糖類主要是葡萄糖、果糖和少量的蔗糖，水果成熟后，其中的糖類物質(zhì)會(huì)隨呼吸作用的進(jìn)行而減少。

數(shù)顯糖度計(jì)可用于測(cè)量水果中可溶性糖的含量，其測(cè)量原理是光在不同介質(zhì)中的折光率不同，水果汁液中的可溶性糖含量與折光率成正比，通過測(cè)定水果汁液的折光率即可得到該溶液的含糖量。利用數(shù)顯糖度計(jì)對(duì)不同環(huán)境下貯藏的成熟水果進(jìn)行糖含量檢測(cè)，并根據(jù)水果中糖含量的變化判斷水果呼吸作用的強(qiáng)弱，從而說明環(huán)境條件對(duì)植物呼吸作用的影響，為生產(chǎn)、生活中選擇合適的水果貯藏條件提供理論依據(jù)。

2問題情境創(chuàng)設(shè)

教師以生活中常見的貯藏水果的方式創(chuàng)設(shè)情境，提出以下問題串：這些方式為什么可以貯藏水果？如何檢測(cè)貯藏的效果？需要設(shè)定的檢測(cè)指標(biāo)是什么？學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，確定檢測(cè)指標(biāo)為水果中的糖含量。之后教師提出以下探究性任務(wù)： ① 探究溫度對(duì)水果呼吸作用的影響； ② 探究氧氣對(duì)水果呼吸作用的影響。

3探究溫度對(duì)水果呼吸作用的影響

3.1材料器具

成熟的櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)，燒杯，滴管，玻璃棒，衛(wèi)生紙，濾紙，保鮮盒，冰箱，榨汁機(jī)，數(shù)顯糖度計(jì)，過濾袋，蒸餾水。

3.2方法步驟

（1）取等量櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)分別放入保鮮盒中，并置于冰箱中冷藏，溫度設(shè)置為 ，記為實(shí)驗(yàn)組。另取等量櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)分別放入保鮮盒中，并置于室溫下貯藏，記為對(duì)照組。

（2）在第2、4、6天，分別取對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)各3組，進(jìn)行榨汁和含糖量檢測(cè)，計(jì)算3組平均值并填入表1。

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

學(xué)生由表1可以得出，在室溫和低溫條件下，果實(shí)中的含糖量隨貯藏時(shí)間增加而減少，貯藏時(shí)間相同的情況下，實(shí)驗(yàn)組中果實(shí)的含糖量高于對(duì)照組。師生綜合數(shù)據(jù)可以得出，與室溫相比，低溫條件下成熟果實(shí)中糖含量下降程度慢。學(xué)生討論后得出低溫條件抑制了水果的呼吸作用，有利于水果的貯藏。

4探究氧氣對(duì)水果呼吸作用的影響

4.1材料器具

成熟的櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)，燒杯，滴管，玻璃棒，衛(wèi)生紙，濾紙，家用抽真空機(jī)，榨汁機(jī)，數(shù)顯糖度計(jì)，過濾袋，真空包裝袋，蒸餾水。

4.2方法步驟

（1）分別取等量櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)放入真空包裝袋中，用家用抽真空機(jī)抽干袋中氣體，置于室溫下貯藏，記為實(shí)驗(yàn)組。分別取等量櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)放在剪開的真空包裝袋上，置于室溫下貯藏，記為對(duì)照組。

（2）在第2、4、6天，分別取對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)各3組，進(jìn)行榨汁和含糖量檢測(cè)，計(jì)算3組平均值并填入表2。

4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

學(xué)生由表2可以得出，在有氧和無氧條件下，果實(shí)中含糖量隨貯藏時(shí)間的增加而減少，這是由于細(xì)胞呼吸作用消耗了果實(shí)內(nèi)的糖。貯藏時(shí)間相同的情況下，實(shí)驗(yàn)組中果實(shí)的含糖量高于對(duì)照組。師生綜合數(shù)據(jù)可以得出，與有氧相比，無氧條件抑制了水果的呼吸作用，有利于水果的貯藏。

5實(shí)驗(yàn)結(jié)論與討論

師生結(jié)合表1和表2數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出，在低溫或無氧條件下，植物的呼吸作用受到抑制，糖類等有機(jī)物的消耗減少，有利于水果的貯藏，進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)得出，無氧條件的貯藏效果優(yōu)于低溫貯藏。但學(xué)生在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏溫度或時(shí)間的增加，無氧條件下的櫻桃番茄和紅提葡萄果實(shí)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)酒精，影響水果的口感，這是細(xì)胞無氧呼吸的結(jié)果。學(xué)生綜合以上分析討論得出，低溫冷藏及抽真空均有利于貯藏水果，可根據(jù)不同水果的特點(diǎn)選擇適宜的貯藏方式。短時(shí)間內(nèi)無氧貯藏的效果優(yōu)于低溫貯藏，若想長(zhǎng)時(shí)間貯藏水果，可將處于無氧條件下的水果放入冰箱中冷藏。

6總結(jié)

筆者在達(dá)成《義教課標(biāo)》要求的基礎(chǔ)上，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和拓展，依托生活中常見的水果貯藏問題創(chuàng)設(shè)情境，并以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望。學(xué)生在應(yīng)用科學(xué)探究方法解決問題的過程中，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用比較、歸納等科學(xué)思維方法發(fā)現(xiàn)物質(zhì)變化的特點(diǎn)與規(guī)律，綜合分析不同環(huán)境條件對(duì)植物呼吸作用的影響。

學(xué)生通過完成實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋由羁痰乩斫馕镔|(zhì)與能量的關(guān)系，有利于其物質(zhì)與能量觀的構(gòu)建及生命觀念的形成。學(xué)生在掌握科學(xué)研究的過程與方法的同時(shí)能夠提升科學(xué)論證技能，促進(jìn)科學(xué)思維、科學(xué)探究能力及問題解決能力的發(fā)展，從而促進(jìn)其生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]薛坤，陳海榮，陳火英，等.櫻桃番茄成熟期品質(zhì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化的研究[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，37（3）：52-57.