《綠葉在光下制造有機(jī)物》實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
生物學(xué)科核心素養(yǎng)關(guān)注學(xué)生理性思維的構(gòu)建和科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。筆者將通過《綠葉在光下制造有機(jī)物》一節(jié)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)過程、驗(yàn)證猜想、表達(dá)與交流等層層推進(jìn)，幫助學(xué)生運(yùn)用理性思維構(gòu)建知識體系，以小組合作為基本形式，完成《綠葉在光下制造有機(jī)物》實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究勁射和創(chuàng)新意識，將學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)落到實(shí)處。
一、教材分析
(一)教學(xué)內(nèi)容分析
“綠葉在光下制造有機(jī)物”的實(shí)驗(yàn)是人教版生物學(xué)七年級上冊第三單元第四章“綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者”中的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)是初中生了解光合作用過程的第一個實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)不僅是教學(xué)重點(diǎn)，而且是考試中的高頻考點(diǎn)。如何讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，驗(yàn)證過程，熟練掌握實(shí)驗(yàn)技能，對學(xué)生學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，養(yǎng)成科學(xué)探究精神具有重要意義。
(二)教學(xué)對象分析
本節(jié)內(nèi)容為七年級上學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過小學(xué)的學(xué)習(xí)和前面學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備以下知識基礎(chǔ)：小學(xué)已經(jīng)知道植物具有光合作用過程；通過前面探究“光對鼠婦的影響”的學(xué)習(xí)，學(xué)生也了解探究實(shí)驗(yàn)的一般過程知道“淀粉遇碘變藍(lán)”的特性；這些都為學(xué)生進(jìn)一步探究“綠葉在光下制造有機(jī)物”的打下基礎(chǔ)。
同時(shí)，學(xué)生還對生命現(xiàn)象有強(qiáng)烈的好奇心，具備一定的觀察、分析、動手操作能力及樂于學(xué)習(xí)、樂于合作探究的態(tài)度，可較好地完成探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施。
二、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)
（一）知識目標(biāo)
1.闡明綠色植物是在光下制造淀粉。
2.說明光是綠葉制造有機(jī)物不可缺少的條件。
（二）能力目標(biāo)
通過與小組成員合作設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)會用理性思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果并嘗試改進(jìn)。
（三）情感態(tài)度和價(jià)值觀
養(yǎng)成樂于合作和探究的良好理性思維能力和科學(xué)探究精神。
三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
（一）教學(xué)重點(diǎn)
通過本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，建構(gòu)以下重要概念：
1.綠葉在光下制造的有機(jī)物是淀粉。
2.光是綠葉制造有機(jī)物不可缺少的條件。
（二）教學(xué)難點(diǎn)
本實(shí)驗(yàn)步驟多，時(shí)間長，難度大。在教學(xué)過程中，教師如何引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，歸納探究步驟得出結(jié)論，是本節(jié)課的難點(diǎn)。
四、教學(xué)策略
為落實(shí)重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，保證順利進(jìn)行。我將在學(xué)生親身參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的前提下，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料為紅花酢漿草、實(shí)驗(yàn)過程分為從課內(nèi)延伸到課外進(jìn)行、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作等方面確保達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。
五、材料用具
1、材料：熟馬鈴薯、馬鈴薯葉、紅花酢漿草等。
2、用具：熱水、酒精、碘液、大燒杯、小燒杯、酒精燈、培養(yǎng)皿、鑷子
六、教學(xué)過程
本節(jié)課依據(jù)學(xué)生的思維習(xí)慣，主要以“創(chuàng)設(shè)情境，獲得實(shí)驗(yàn)原理→分析問題，歸納實(shí)驗(yàn)步驟→解決問題，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)猜想→分析交流，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論”的流程進(jìn)行，層層推進(jìn)，幫助學(xué)生運(yùn)用理性思維構(gòu)建知識體系，養(yǎng)成科學(xué)探究精神。
教學(xué) 過程 | 教師組織和引導(dǎo) | 學(xué)生活動 | 設(shè)計(jì)意圖 |
創(chuàng)設(shè)情境， 獲得實(shí)驗(yàn)原理 | 同學(xué)們都吃過馬鈴薯嗎？想知道馬鈴薯中主要含有什么物質(zhì)嗎？我們一起來驗(yàn)證一下吧！ 追問：淀粉是由根合成的還是由葉制造后運(yùn)輸來的呢？今天我們先來探究葉中是否有淀粉。 讓學(xué)生嘗試直接向馬鈴薯葉直接滴加碘液。 出示脫色后的馬鈴薯葉片（黃白色）滴加碘液。 
提問：葉片中怎么會有淀粉呢？淀粉是在什么條件下能制造的呢？ 引入課題 | 學(xué)生向馬鈴薯切面上滴加碘液，觀察顯色現(xiàn)象。（見下圖） 
得出結(jié)論：馬鈴薯含有淀粉。 學(xué)生向馬鈴薯葉滴加碘液。觀察現(xiàn)象：無明顯變化。 分析原因：葉片中有葉綠素干擾。 觀察現(xiàn)象：葉片變成藍(lán)色。 分析現(xiàn)象：葉片中含有淀粉。 思考現(xiàn)象，進(jìn)行探究。 | 從學(xué)生的生活現(xiàn)象提出問題導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生興趣，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，讓學(xué)生親眼觀察到淀粉遇碘的顏色變化，獲得實(shí)驗(yàn)原理。 讓學(xué)生通過“試誤”，學(xué)生更容易接受驗(yàn)證過程先需要用酒精脫色，為接下來實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。 |
分析問題，歸納實(shí)驗(yàn)步驟 | 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題串進(jìn)行分析、討論、總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟。 1、實(shí)驗(yàn)中，如何去掉葉片中原有淀粉？ 2、原淀粉運(yùn)走后如何制造新淀粉？ 3、采用什么方法控制變量——光？ 4、遮光后，如何進(jìn)行綠葉脫色？ 5、滴加碘液目的是什么？ 穿插解疑：為何要用酒精脫色？→為何要隔水加熱？→脫色后為何還要漂洗？→滴加碘液為何要稍停片刻，再漂洗？ | 學(xué)生對“問題串”中的每一個問題進(jìn)行積極、熱烈的分析、討論，歸納出實(shí)驗(yàn)步驟。 明確實(shí)驗(yàn)步驟：暗處理→遮光對比后光照→摘葉→隔水加熱脫色→漂洗→滴碘液→再漂洗→觀察顯色。 | 通過對學(xué)案中問題的分析、討論，使學(xué)生明確對實(shí)驗(yàn)步驟及其相關(guān)的做法。 通過參與設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會更加理解和認(rèn)可實(shí)驗(yàn)過程，比直接告訴學(xué)生原理更具說服力。 |
解決問題，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作 | 強(qiáng)調(diào)相關(guān)實(shí)驗(yàn)原則： 設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)、控制單一變量 提出問題： 如何規(guī)范遮光葉片處理。提供方案： 1、同一植物不同葉片遮光與見光 2、同一植物同一葉片遮光與見光 老師布置暗處理和遮光處理，學(xué)生分組在課外進(jìn)行。 | 注意老師強(qiáng)調(diào)的事項(xiàng)。 討論，自主選擇遮光的不同處理方案。 小組在課外進(jìn)課外實(shí)驗(yàn)：暗處理和遮光處理（分組進(jìn)行） | 提出問題，讓學(xué)生討論、自由選擇對照方式。 |
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)猜想 | 老師將已經(jīng)暗處理，有同一葉片遮光和不同葉片遮光的紅花酢漿草盆栽拿出，小組學(xué)生自行選擇“同一植物同一葉片”或者“同一植物不同葉片”，從隔水加熱環(huán)節(jié)開始操作。 指導(dǎo)學(xué)生完成以下環(huán)節(jié)：隔水加熱脫色→漂洗→滴碘液→再漂洗→觀察顯色 | 小組自主選擇葉片，從隔水加熱環(huán)節(jié)開始操作，驗(yàn)證猜想 學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在大燒杯中乘有清水，小燒杯中倒好酒精、放入葉片，將小燒杯放入電陶爐中，開啟電陶爐加熱，脫色處理。 | 通過實(shí)施實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，這樣能激發(fā)學(xué)生的興趣，增強(qiáng)學(xué)生主動參與意識。 |
分析交流， 得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 | 指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析得失，得出結(jié)論。 引導(dǎo)學(xué)生討論選擇“同一葉片”或“不同葉片”作對照，討論哪種對照方法比較好。 回到開篇問題：馬鈴薯中的淀粉是如何制造的？ 讓學(xué)生認(rèn)識到植物體內(nèi)中的淀粉是由綠葉在光下制造的，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)板書提示構(gòu)建光合作用的概念學(xué)生積極展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析（成功或者失敗）原因。 | 學(xué)生積極展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析現(xiàn)象： 從控制單一變量原則看，選擇“同一葉片”作對照比“不同葉片”作對照更科學(xué)。 得出結(jié)論 （1）綠葉在光下制造的有機(jī)物是淀粉。 （2）光是綠葉制造有機(jī)物不可缺少的條件。 | 學(xué)生自主探究設(shè)置對照方法，而不是照搬課本或老師，這體現(xiàn)了科學(xué)的探究性和嚴(yán)謹(jǐn)性。 整個實(shí)驗(yàn)過程層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，以“探究馬鈴薯中淀粉的來源”為主線，貫穿整個教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，首尾呼應(yīng)，既解決了疑問，又體現(xiàn)了科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性，構(gòu)建了重要概念。 |
七、教學(xué)評價(jià)
本節(jié)課主要運(yùn)用關(guān)注核心素養(yǎng)的“發(fā)展性評價(jià)”方式進(jìn)行評價(jià)。本節(jié)課以引導(dǎo)學(xué)和幫助學(xué)生形成研究生命現(xiàn)象和基本思想和方法，習(xí)得良好的思維習(xí)慣，進(jìn)行科學(xué)探究與合作，樹立正確的人生觀、價(jià)值觀，提高生物科學(xué)素養(yǎng)，為社會培養(yǎng)健全的、合格的公民。
八、教學(xué)反思
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，如何引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)過程、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，是學(xué)生能構(gòu)建理性思維和養(yǎng)成科學(xué)探究精神的關(guān)鍵。筆者鉆研教學(xué)過程中能讓學(xué)生“發(fā)現(xiàn)”的因素，利用學(xué)生對生命現(xiàn)象具有好奇心及探究欲望，創(chuàng)設(shè)學(xué)生生活情境，主動獲得實(shí)驗(yàn)原理；并設(shè)置重重疑問，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、自主探究解決問題，從而得出最科學(xué)的探究實(shí)驗(yàn)方法，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)不僅奠定了知識基礎(chǔ)，提升了學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。
筆者通過以下幾點(diǎn)創(chuàng)新的做法，極大的提高了課堂效率。
創(chuàng)新點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)
教材使用的天竺葵植株因葉片較厚，酒精脫色時(shí)耗時(shí)長，影響實(shí)驗(yàn)完成效率。筆者在課前嘗試了各種實(shí)驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)用紅花酢醬草由于取材容易、葉片薄通常在1分鐘左右即可完成脫色等特點(diǎn)，可以讓本實(shí)驗(yàn)?zāi)芨咝У亻_展。
創(chuàng)新點(diǎn) 2 學(xué)生自主獲得實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟
筆者通過“探究馬鈴薯中淀粉的來源”為主線，引導(dǎo)學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)原理，并親自驗(yàn)證“不同葉片”和“同一葉片”的對比，讓學(xué)生在嚴(yán)格規(guī)范的操作中理解科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，進(jìn)而領(lǐng)悟科學(xué)精神，提高生物科學(xué)素養(yǎng)。
創(chuàng)新點(diǎn)3 隔水加熱的改進(jìn)
由于原實(shí)驗(yàn)用酒精燈加熱操作規(guī)范性和安全性隱患較大，為保證課上實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，筆者將改進(jìn)為用統(tǒng)一電陶爐操作（如下圖），電陶爐操作方便、安全、可同時(shí)加熱六個小組，可讓實(shí)驗(yàn)更安全、高效進(jìn)行。
九、參考文獻(xiàn)：
[1]韓紅艷.依托生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，著力學(xué)生思維培養(yǎng)[J].中學(xué)生物教學(xué),2016(6):25-27
[2]曾慶國.對“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)的探索與改進(jìn)[J].生物學(xué)通報(bào),2012(6):52-54
[3]基于核心素養(yǎng)的生物課堂教學(xué)—以“解開光合作用之謎”為例. [J].中學(xué)生物教學(xué),2016(7):17-20