黄春花

【摘要】以《光合作用吸收二氧化碳释放氧气》为例，采用探究式教学法，创新两个实验探究活动，即探究二氧化碳是光合作用必需的原料为小组演示实验，探究光合作用释放氧气改演示实验为分组实验。以实验探究为主线，问题驱动和引导学生在实验中积极思考、主动探究，逐步建构光合作用重要概念，进而提高学生生物学核心素养。

【关键词】初中生物;核心素养;概念教学;光合作用;问题驱动

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出，“生物学课程从生命观念、科学思维、科学探究和社会职责等方面发展学生的学科核心素养。”“应让学生主动参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中获得生物学知识、养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力 。”《义务教育生物学课程标准（2011年版）》认为，生物学概念是生物学课程内容的基本组成，生物学重要概念处于学科中心位置，并明确提出“关注重要概念的学习”。初中生物概念教学时，教师应依据建构主义学习理论，重视科学探究活动的实效性，调动学生主动探索的积极性，强调小组合作学习的重要性，引导学生在科学探究过程中逐步建构核心概念，如此建构起来的概念才能被学生深刻理解，并被运用于解决实际问题。

教师在进行生物重要概念教学时，可以人教版生物学七年级上册第三单元第五章第一节《光合作用吸收二氧化碳释放氧气》为例，在教学设计中通过问题驱动来推进教学，创新两个实验探究活动，完善光合作用表达式，引导学生结合前知识主动建构光合作用概念，培养学生科学探究、科学思维、生命观念的核心素养。

一、情境激疑，引入概念

《光合作用吸收二氧化碳释放氧气》一课是以第四章“绿色植物是生物圈中有机物的制造者”的教学为基础进行的。学生通过学习“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”可形成对光合作用全过程的完整认识。所以，笔者首先以不完整的的光合作用表达式引出今天的课题，复习旧知。

引导学生分析海尔蒙特的“柳树”实验，得知水是光合作用的原料，且忽略了空气的作用，为后续探究二氧化碳是光合作用必须的原料作铺垫。引导学生分析普利斯特利的“植物—蜡烛—小鼠”实验，关注实验结论“植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气”中的“更新”二字。

Q1：更新，去除了什么气体又产生了什么气体？（学生回答去除的是二氧化碳）

Q2：难道二氧化碳是绿色植物进行光合作用必需的原料吗？引出下一主题。

通过分析两个经典实验，锻炼学生科学分析能力，学习科学方法，感受“实事求是”的科学态度。

二、实验探究，建构概念

“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”教材中“探究光合作用释放氧气”为教师演示实验，学生无法亲身动手实验;“探究二氧化碳是光合作用必需的原料”要求学生进行全过程设计并完成探究，难度较大，课时紧。在执教过程中，很多教师直接讲解或者干脆忽略，这非常不利于学生建构光合作用的概念，也对学生科学探究能力的培养非常不利。

笔者采用探究式教学法，创新2个探究实验，即探究二氧化碳是光合作用必需的原料为小组演示实验，探究光合作用释放氧气改演示实验为分组实验。通过两个探究实验，引导学生完善光合作用表达式，明确光合作用的原料和产物等，引导学生结合前知识自主建构光合作用概念。

探究1：探究二氧化碳是光合作用必需的原料

提出问题：______________________？

作出假设：______________________。

制订计划：

Q3：本实验的单一变量是什么？实验组、对照组分别是什么？

Q4：怎样才能做到实验组没有二氧化碳呢？

学生提出借鉴普利斯特利实验中控制空气流动的方法后，提示学生氢氧化钠可以吸收空气中的二氧化碳，并提供器材图片供学生选择。小组讨论设计实验装置，借鉴“绿叶在光下制造有机物”的实验步骤，完善实验计划并展示交流。

实施计划：兴趣小组通过图片和视频展示完整实验探究过程，其他小组对照修正实验计划。

（1）选择一株构树黑暗处理一昼夜。

（2）摘取两根大小基本相同的枝条，分别放入甲乙两烧杯的清水中。

（3）取甲乙两个小烧杯，甲注入150ml质量分数25%的氢氧化钠溶液（注意：氢氧化钠有腐蚀性，不要让皮肤接触它），乙注入等量的清水。

（4）用两个大钟罩扣住甲乙两套装置，接口处用胶布封严。

（5）将两套装置进行遮光处理，其目的是让甲装置内氢氧化钠充分吸收二氧化碳。

（6）一段时间后，去除遮光物，将两套装置移到阳光下照射。

（7）几小时后，从两套装置中的构树枝条上各取一片大小、长势相似的叶片，对应为甲叶片和乙叶片。

（8）分别把叶片放入盛有酒精的烧杯中用热水加热，片刻后，脱色完成，叶片变成黄白色。

（9）用清水漂洗叶片，再把叶片放到培养皿里，滴加碘液染色。

（10）稍停片刻，用清水冲掉碘液，观察现象。

實验结果（表1）：

实验结论：_________是光合作用必需的原料。

Q5：植物光合作用更新了空气，去除的是二氧化碳，那产生了什么气体呢？过渡到探究2。

探究2：探究光合作用释放氧气

笔者表演魔术：凭空烧木条。

Q6：你观察到了什么现象？这个魔术的原理是什么？

通过魔术，调动学生兴趣，学生获知氧气有助燃特性，可以使带火星的木条复燃，为探究2检验瓶中的气体作铺垫。

实验过程：学生实施以下实验过程（图1）。

图1 探究光合作用释放氧气的实验过程

Q7：实验过程中你观察到了什么现象？

Q8：乙有气泡产生，并将水压出，说明什么？（学生答有气体产生） 这个气体会不会是氧气呢？

学生分组实验验证：取出乙瓶胶塞，迅速将带火星的木条伸进瓶内，木条立刻燃烧，甲瓶则无此现象。

实验结果（表2）：

表2  探究光合作用释放氧气的实验结果

实验结论：光合作用产生了_______。

探究1得出二氧化碳是光合作用必需的原料。该探究实验引导学生提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论，参与完整的探究活动;探究2得出光合作用产生了氧气。该探究实验创新实验装置，改演示实验为分组实验。学生动手实践，感受事实。两个探究实验提高了学生科学探究和科学思维的核心素养。

在两个探究实验完成后，引导学生小结“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”。至此，光合作用表达式已完善，引导学生明确区分光合作用场所、条件、原料、产物和能量转变。

Q9：光合作用的实质是什么？

引导学生根据光合作用表达式和已有提示，归纳概括从而建构光合作用概念，即绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

三、提升素养，应用概念

展示玉米种植植株三种间距图片。

Q10：在农业生产中，要保证作物有效地进行光合作用的各种条件。种植过密或过稀，产量反而下降，这是为什么呢？学生分析后得出要想作物茁壮成长，就必须让作物的叶子充分接受光照，既不能过稀也不能过密，应该合理密植。

Q11：利用光合作用原理提高农作物产量的方法还有哪些？学生讨论，教师补充，一起归纳。

这两个问题密切关注生物与生活的联系，反应了光合作用原理在农业生产上的应用，深化对概念的理解，培养学生爱护植物的社会责任，提升关爱生命的核心素养。

四、启发思维，拓展概念

Q12：阴天和大晴天植物光合作用强度一样吗？即光照强度对光合作用强度有影响吗？请你课后设计实验探究。

通过Q12启发思维，拓展概念，进一步检验并提高学生科学设计并完成实验探究的能力，训练学生运用知识解决实际问题的能力，提升辩证思维能力。

《光合作用吸收二氧化碳释放氧气》一课的教学设计，笔者以学生为主体，以问题为核心，以实验探究为主线，问题驱动和引导学生在实验中积极思考，主动探究，逐步建构光合作用重要概念。学生在探究性实验过程中获得感性知识和事实，归纳总结后与自己原有知识体系整合，从而引发认知冲突和共鸣，进而摆脱对光合作用概念的机械记忆。探究性实验教学能使学生在建构重要概念时，真正地理解概念。基于核心素养的生物学重要概念的探究性实验教学实际上是学生通过探究实验感受生物学事实，在深度建构生物学重要概念的过程中，领悟重要概念内涵，达到将重要概念、科学探究、科学思维和生命观念的核心素养相融合的目的。

[本文系廣东省佛山市南海区教育科学“十三五”规划立项课题“核心素养视域下的初中生物实验操作评价研究”（课题编号：2019030）成果之一]

参考文献：

[1]吴奶珠.例析基于“科学探究”核心素养的初中概念教学[J].生物学教学， 2020，45（4）：13-15.

责任编辑  吴华娣