初中生物教材中植物的呼吸作用简易实验装置制作和应用
2019-11-18刘长新
刘长新
摘 要 初中生物是一门以实验为基础的学科,实验在教学中的重要意义不言自明。结合以往执教经验,实验教学不必拘泥于教材限定,制作与应用简易实验装置,可以收到意想不到的教学效果。以“植物的呼吸作用”教学为例,进行相关阐述。
关键词 初中生物;植物的呼吸作用;简易实验装置
中图分类号:G633.91 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2019)09-0117-03
1 前言
以实验为基础进行教学活动是生物学的典型特征。在初中生物学科中,实验教学有着极其重要的地位,但很多教师一直以来习惯于采用照本宣科的教学方式。初中生物实验教学局限于教材设定,而很多教材实验设计流程冗繁复杂,并非理想选择。在教学中,教师若是能够换个思路,带领学生制作并应用简易实验装置,也许会收到意想不到的教学效果。
2 初中生物教材中“植物的呼吸作用”实验原型和不足
“植物的呼吸作用”是初中生物教学的重点,“植物呼吸作用释放二氧化碳”和“植物呼吸作用吸收氧气”是本节课的重点,通过本节知识学习,可促使学生对生命体的生命活动有深刻的认识理解。在“植物的呼吸作用”这节课程教学中,实验是不可或缺的教学环节,在教材之中出示了两种实验设计方式:实验一,利用二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊的特性,借助广口瓶、导管、试管等器具,收集植物呼吸作用产生的二氧化碳气体,将其通入澄清的石灰水中,通过观察石灰水的状态,从而验证植物呼吸作用的释放产物;实验二,通过观察装有植物的广口瓶中燃烧的蜡烛熄灭,从而证明植物呼吸中利用了氧气。
这两个实验看似契合植物呼吸作用原理,实则存在一定的不足。
1)实验装置复杂,仪器组装困难,并且对仪器的使用要求条件较高。
2)所产生的二氧化碳气体容易通过漏斗发生逸散,从而对实验效果产生影响。
3)实验过程中二氧化碳的排出采用的是注水法,反复操作易使二氧化碳溶解于水中,从而导致实验中二氧化碳浓度比重降低,致使实验效果不佳。
4)实验所需设备装置在有限时间内很难做到连续反复应用,如植物呼吸作用产生二氧化碳最快需要2 h,除非教师提前准备,否则在实际教学过程中很难操作进行。
5)实验并没有设置对照组,因此无法准确地证明“只有活的植物才可能发挥呼吸作用”,这对学生的知识原理认知产生一定的影响。
由此可以看出,传统教材实验的设计方式存在一定的弊病,若是简单按照教材说明进行实验演示操作,不仅实验成功率相对较低,也不利于学生观察和认知,因此有必要做出改进。
3 初中生物教材中“植物的呼吸作用”简易实验装置的制作和应用
“植物的呼吸作用”内容相对抽象,若不借助实验,学生很难认识知识本质。通过上述介绍可知,传统教材实验设计方式存在一定的不足。对此,笔者认为教师可以转变思路,引导学生利用生活中常见的材料进行简易实验装置制作,而这往往可以收到意想不到的教学效果。如在执教本节内容时,笔者带领学生进行下述简易实验装置的制作和应用。
提出问题,建立假设 在“植物的呼吸作用”这节课教学中,笔者认为在实验教学开始前,教师可以通过提出问题的方式进行相应铺垫,从而帮助学生顺利过渡到实验。如教师可以提出这样的问题:“人要呼吸,那么植物是否也要呼吸?植物的呼吸作用是否也是吸进氧气,呼出二氧化碳?”问题的设计意图是帮助学生建立生物知识与现实生活之间的联系,从而引发学生对植物呼吸作用产生认识和思考,从而为实验教学的顺利进行奠定基础和保障。
质疑反思,改进实验 教师可以为学生展示教材的实验方案,具体如图1、图2所示,然后引导学生思考:这两个实验有不足之处吗?实验方案能否进一步做出优化改进呢?能否利用一套装置,将两個实验结合在一起呢?然后教师可以基于此,将学生划分为若干个小组,并引导学生合作学习、思考,促使学生的主体作用得到调动发挥,自主设计出可行的实验方案,并制作简易的实验装置。这样的教学可以促使学生收获更多。
思路引导,装置制作 学生的生物学习基础能力有限,因此,教师应该发挥自身引导作用,给予学生实验设计思路点拨,如教师可以引导学生在不改变实验原理的基础上,利用大小饮料瓶、太空棉、输液器、剪刀、“哥俩好”胶水、干燥的绿豆种子、萌发的绿豆种子、温度计纸板、自粘贴色纸等生活常见物品材料,进行简易实验装置制作,从而实现更为明显的实验效果。具体的装置制作方式如下。
第一步,制作气流控制器。用剪刀将输液器剪开,并用塑料管将各部门重新连接,从而组成一个气流控制器;安装小导管,并将底部用胶水封好;在上面开一个圆孔,这样可为石灰水的进入提供便利。
第二步,制作保温瓶。将大饮料瓶的高度按照小饮料瓶的高度剪掉瓶身,这样一个天然的保温瓶就制作好了。
第三步,用太空棉将小饮料瓶包好,并放入大饮料瓶内,确保两者之间瓶身平齐;在小饮料瓶上打两个孔,其中大孔插入温度计,小孔插入气流控制器。
这样就制作成一个植物呼吸作用放热、释放二氧化碳的装置器(可在大瓶外贴一层自粘贴色纸,这样不仅看起来美观大方,也可以更好地观察瓶内石灰水的变化),具体如图3所示。
装置使用,实验操作 在具体的实验过程中,首先,教师可让学生准备上述装置两套,一套内放入萌发的种子(观察组),一套内放入干燥的种子(对照组),将装置的瓶盖拧紧,并往瓶盖的小孔中分别插入温度计和气流控制器;往装置中放入澄清的石灰水,放置一段时间后,观察两瓶内温度计的读数;打开气流控制器开关,并让学生用手去挤压装置器的瓶身,从而观察溢出的气体能否使澄清的石灰水变混浊。
其次,让学生取两个自制的保温瓶,即观察组和对照组,分别放入萌发的种子和干燥的种子,盖上小饮料瓶瓶盖(瓶盖未打孔);放置一段时间后,将小饮料瓶的盖子取下,并分别把燃着的卫生香放入饮料瓶内,对卫生香的燃烧情况进行观察,从而对植物是否吸收了瓶内的氧气做出判断。
驗证假设,记录观察 制作上述简易装置实验,教师可以采用学生分组的方式进行,同时为学生提供实验记录表,让学生将观看到的实验现象记录下来,具体详见表1。然后让学生结合实验记录情况,对实验原理进行总结分析。
归纳总结,构建概念 通过上述一系列的实验操作及学生对实验现象的观察记录,教师让学生对最终的实验结论做出总结,在学生总结的基础上做出相关归纳补充。笔者在执教过程中,让学生通过简易实验装置的制作与使用,自发总结出结论:植物通过呼吸作用可以吸收氧气;植物的呼吸作用可以释放二氧化碳和能量。而笔者结合学生的观点看法,为学生做出补充:植物体呼吸并不是像人一样,只是依靠呼吸系统,植物体所有器官的全部活细胞都在不停地进行呼吸作用。这样通过师生之间互动归纳总结,帮助学生主体构建植物呼吸作用概念,促使学生对这一章节的知识有更加深刻的认知和体会,实现由感性认识到理性认识的上升飞跃。
知识应用,拓展提升 在教学改革不断推进过程中,初中生物教学不仅仅在于传授学生生物知识,更为重要的是培养学生的应用意识,促使学生学会利用生物知识为现实生活生产服务。因此,在简易实验装置制作与应用教学中,在课堂教学结束之前,教师还可以向学生提出问题:农民伯伯在种植庄稼时,在施肥前为什么要进行松土?现代居民喜欢清晨到公园或者树林进行锻炼,这样做是否科学?如何利用植物呼吸原理进行蔬菜水果防腐保存?通过这三个问题促使初中生物教学向生活回归,引导学生学会用生物知识解决现实生活问题,对学生的生物学习发展是有诸多裨益的,可促使学生的生活学习能力得到更好的提升。因此,在初中生物简易实验装置制作教学中,教师切记不可忽视知识应用、拓展提升这一教学环节。
教学反思,推动创新
1)简易实验装置巧妙地利用生活废弃物品,更加贴近学生生活,同时改进后的实验操作更加简单便捷,实验现象更加直观、明显,可以吸引学生参与实验步骤的操作。
2)简易实验装置制作和应用也存在不足。笔者认为应该将实验中的种子替换为已经用水进行充分浸泡的种子(最好是大豆种子),因为这样的种子呼吸性更强,实验效果会更加明显。
4 结语
实验是初中生物教学中不可或缺的教学环节,通过实验操作,可帮助学生加深对实验原理的理解与认识。初中生物实验教学不必拘泥于教材限定,教师可以有个性思路,带领学生制作应用简易实验装置,也许会收到意想不到的教学效果。笔者以“植物的呼吸作用”这节课程作为案例,阐述简易实验装置制作与应用方法,希望能够为教师同仁提供参考借鉴。
参考文献
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