浅谈初中生物实验教学核心概念的建构

全裕宁

摘 要：以“绿色植物的呼吸作用”为例，尝试引导学生在实验活动中去感受和体验，并通过对实验的分析，概括和抽象出生命现象的本质属性，从而逐步建构核心概念，理解概念，应用概念，进而形成知识体系。

关键词：初中生物；实验；核心概念

《义务教育生物学课程标准》（以下简称《课标》）倡导的课程理念之一是提高学生的生物科学素养。生物学概念是生物科学素养的重要组成部分。“核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括了重要概念、原理、理论的基本理解和解释，是学科结构的主干部分”。本文以人教版七年级生物学教材中第三单元“生物圈中的绿色植物”第五章第二节“绿色植物的呼吸作用”为例，尝试在实验中建构核心概念。

一、确立核心概念

依据《课标》要求和教材内容安排，确定本节课的核心概念是“在生物体内，细胞能通过糖类等有机物获得能量，同时生成二氧化碳和水”即呼吸作用。相关概念是：“细胞生命活动所需的能量是通过呼吸作用提供的”；“呼吸作用的原料为有机物”；“呼吸作用需要氧气的参与”；“呼吸作用的场所在线粒体”；“呼吸作用的产物是二氧化碳和水”。

二、教学分析

本节课是人教版七年级上册第三单元“生物圈中的绿色植物”第五章第二节的内容。在日常生活中，学生知道人和动物每时每刻都在进行呼吸作用，但对植物是否进行呼吸作用不是很明确；此外，受第一节“绿色植物的光合作用”知识的影响，学生会认为，植物白天进行光合作用，晚上进行呼吸作用；或者植物的呼吸作用就是吸入二氧化碳，呼出氧气。

三、建构核心概念的实验教学设计

1.新课导入

（1）、多媒体出示农民伯伯辛勤劳作图片，请学生联想，你可能会想到哪首诗？

（2）、如果夏天雨水过多，造成庄稼地里积水过多（水涝），会对庄稼造成什么影响？

设计意图：引入新课并进行人文教育。学生充分发表意见，认识到由于植物的根缺氧无法进行正常呼吸而导致死亡，从而顺利导入课题。

2.实验操作、观察、得出结论

观察植物的呼吸作用的现象需要一定的时间，故需要提前约1天由兴趣小组学生准备好实验，包括萌发和煮熟的绿豆种子，新鲜的豆苗若干，澄清石灰水、暖水瓶、温度计，黑色塑料袋、广口瓶、蜡烛等。

实验一：种子进行呼吸作用时释放能量

教师出示前一天由部分学生准备好的实验装置：甲、乙两暖水瓶中放入等量的绿豆种子，其中，甲瓶装萌发的种子，乙瓶装煮熟的种子，瓶口用棉花塞封。观察两只初始温度相同的温度计后，分辨插入两瓶中。请同学们观察两只温度计，显示温度有何不同？并引导学生讨论：种子在萌发的过程中发生了能量变化吗？学生读取甲、乙两瓶的温度，与初始温度相比，发现甲瓶的温度明显上升，乙瓶不变化。得出结论：活的种子进行呼吸作用，有机物分解时释放其中的能量，一部分供种子萌发用，一部分则以热能的形式散发出来。教师进一步引导学生理解，这就好比柴火在灶膛里，在氧气的作用下燃烧，产生二氧化碳和水，柴火里的化学能转化为热能，释放出来。这个过程发生在活细胞里，有机物就像柴火，灶膛则是线粒体。

设计意图：教育学生科学并不只是在实验室中进行，用心思考，创造条件，科学就会来到自己身边。每组实验用的材料均为“活的”、“死的”进行对照。引导学生辨析实验过程，进而自主建构概念。

实验二：新鲜豆苗能够排出二氧化碳

首先提问学生如何检验氧气和二氧化碳。教师让学生演示向澄清石灰水吹气，使澄清石灰水变浑浊，得出二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的特性。

学生操作实验，装置为用两个相同的黑色塑料袋，分别装入等量的新鲜豆苗和煮熟的豆苗，插上吸管，扎紧袋口。实验时，将吸管放入澄清石灰水中，挤压塑料袋。学生观察实验现象同时思考问题：哪一支试管的石灰水变浑浊？（答：新鲜豆苗的那一袋），二氧化碳从哪里来？（答：新鲜豆苗）从而推导出二氧化碳来自植物的呼吸作用，有机物彻底被分解时产生二氧化碳。

设计意图：让学生认识到二氧化碳能够是澄清石灰水变浑浊这一特性。设计为对照实验，使之逻辑严谨，易于理解；并且这样操作比较简单，贴近生活实际，效果也比较明显。

实验三：新鲜豆苗吸收氧气

教师出示前一天由部分学生准备好的实验装置：甲、乙两广口瓶中分别装有新鲜豆苗和煮熟的豆苗，将燃烧着的蜡烛伸入瓶口，学生观察实验现象并思考问题：哪支蜡烛不能继续燃烧？（答：装有新鲜豆苗的甲瓶），为什么不能燃烧？（答：缺少氧），缺少的气体去了哪里？（答：被新鲜的豆苗利用了）。

设计意图：通过实验使学生认识到，植物也和动物一样，需要吸入氧气；讨论得出有机物在彻底分解时需要氧气参与。

3.问题引领，讨论分析，感悟知识

教师引导学生总结：（1）什么是呼吸作用？（2）植物的呼吸作用与动物的呼吸作用是否相同？（3）呼吸作用的意义是什么？

教师组织学生回忆“食物链中的有机物和能量传递的知识，想想，除了植物，其他的生物是如何获得能量的？” 启发学生得出结论：这些生物体内有机物分解及提供能量的方式与绿色植物在本质上是一样的，都是通过细胞的呼吸作用，获得生命活动所需的能量。所以，呼吸作用是生物的共同特征。

设计意图：建构本节课的核心概念：呼吸作用。讨论得出动植物的呼吸作用相同，呼吸作用為生物的生命活动提供能量，由感性认识到理性认知。

4.建构概念间的联系 比较呼吸作用与光合作用

光合作用和呼吸作用都是植物的生命活动，它们有什么联系？学生通过下面的表格比较分析出二者的异同，建立概念间的联系。

5.联系生活，理解概念，应用概念

有人说：“绿色植物白天进行光合作用，晚上进行呼吸作用。”你认为这种观点正确吗？在家种植花卉，若天天给它们大量浇水，可以吗？理由是什么？幼嫩的叶比衰老的叶呼吸作用强，叶比花的呼吸作用强，为什么？设计意图：学生通过讨论，应用概念解决新问题，培养迁移能力。

参考文献：

[1]张桂梅，例谈在初中生物学实验中建构核心概念.生物学教学[J]，2015.40（1）：49.

[2]李媛.围绕核心概念展开生物学课堂教学——以“细胞是生命活动的单位”一节为例.生物学通报[J]，2013.48（1）：38-40.