巧设探究主线 科学厘清概念

周颖

[摘要]以《能量的释放和利用》的教学为例，联系生活巧设探究主线，针对学生的前概念误区，深入挖掘和加工教材，通过情境分析和概念比对，引导学生自主构建概念模型，充分理解光合作用和呼吸作用的概念内涵和外延，并还原到生物圈中理解生态平衡的重要意义，启迪学生形成珍爱生命、保护环境的责任意识。

[关键词]探究;概念;能量;光合作用;呼吸作用

[中图分类号]G633.91[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）08-0077-03

没有以学生为中心的课堂教学是冷冰冰的，没有生活温度的概念教学是短暂的，只有从学生的学情出发，充人鲜活的生活气息，激发学生激昂的学习情绪，才能使课堂焕发出蓬勃的生命力。《能量的释放和利用》是苏科版生物学教材七年级上册第三单元第七章第一节的内容。学生通过前面的学习已经知道了绿色植物通过光合作用制造有机物并储存能量、物质和能量沿着食物链或食物网进行传递、生物体通过摄入食物获得物质和能量。但由于能量的概念比较抽象，学生生活经验有限，感性认识不足，对于理解三大概念内涵（能量是如何释放的？与呼吸有什么密切关系？能量释放的意义是什么？）有较大的难度。基于此，笔者结合学生的学情，立足生活，运用和加工好教材，设计科学合理的探究活动为这些概念的学习提供支撑。

一、关注前概念。精准确立学习目标

结合教学经验和通过前期调查发现，学生的前概念中主要有这几个误区：（1）植物没有呼吸作用，只有光合作用;（2）植物呼吸作用过程中的气体变化与光合作用和一样;（3）动物和植物的呼吸作用截然不同。可见，前面光合作用的学习对本节课的学习有一定的干扰作用，主要原因还是理解不够、概念不清。对此，笔者为学生确立如下学习目标：（1）能厘清能量释放与呼吸的关系;（2）会区分动物和植物呼吸的差异;（3）通过探究活动发现呼吸作用的过程;（4）了解能量的释放在生命活动中的利用，理解呼吸作用的实质;（5）了解光合作用和呼吸作用的联系，认同两大生理作用对于维持生物圈稳定的重要意义。

鉴于此，笔者精心挖掘教材，创意加工，特别把光合作用和呼吸作用融合在一起开展探究活动，通过情境分析和概念比对，让学生尽可能多地接触生物学事实，构建概念模型，从而帮助学生深入理解呼吸作用的内涵和外延，更好地理解两大生理作用对于维持生物圈稳定的意义。

二、埋下探究主线。逐级揭示科学本质

本课的教学主线：感知能量一——体验能量的释放——探究呼吸作用的过程——辨析呼吸与呼吸作用的关系——理解呼吸作用在生活中的运用——关注呼吸作用和光合作用的关联。具体教学流程如表1所示。

三、开展科学探究。整合概念促进构建

（一）凝练生活经验，丰富事实证据，初步感受能量

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》中提出：教师要向学生提供各种丰富的、有代表性的事实来为学生的概念形成提供支撑。“能量”是这一课的重要概念。能量在哪里？有哪些表现形式？能量如何转化？这些是本节课首要解决的问题。在导人时，通过播放学生熟悉的“士力架”广告，请学生思考“士力架”的作用，并根据其营养成分表（如表2）分析能量来自哪些营养成分，帮助学生快速把提供体力与能量建立联系，并重温前概念：能量来自食物中的有机物。能量的释放与什么现象有关？通过比较平静、运动、休息三种状态下的呼吸频率和身体感受，可发现能量消耗与呼吸频率成正比。为了帮助学生接触更丰富的证据，教师特别请两位男同学和两位女同学测量大课间运动前后的体温（如表3），后续还特别测量了装满萌发豆芽的保温杯中的温度，这些都有助于学生理解能量的释放。

（二）基于认知误区，分层深入探究，重新建构概念

呼吸作用是本課的核心概念，由于光合作用的学习已经先入为主，部分概念在迁移中出现了认知偏差。对此，教师可巧妙地引导学生开展探究活动，帮助学生进一步巩固概念的理解。具体可参见纠错探究活动表（如表4）。

（三）挖掘生活资源，提供学习支撑，理解概念关联

1.能量模型

光合作用与呼吸作用的能量转化对维持生物圈的稳定有重要的意义，但是抽象难懂，为了化解这个学习难点，教师引导学生一起观察太阳能热水器装置，并思考：（1）热水器正常工作由谁来供能？（光能）（2）太阳能板有何作用？（吸收光能）（3）能量在其中如何变化？（光能转变为热能）（4）水龙头有何作用？（释放热能等）随后请学生参考相关知识思考构建光合作用和呼吸作用的能量模型（图4），从而与学生一起达成共识：在两大作用中，光能先转化成化学能再转化成热能与其他形式的能量，而有机物是化学能的载体，通过合成和分解的方式进行能量转化。结合前面的例子，光合作用与太阳能板的作用相似，呼吸作用与水龙头的作用相似，从而帮助学生较好地理解光合作用的实质为合成有机物，储存能量;呼吸作用的实质为分解有机物，释放能量。

2.气体模型

值得注意的是，两大作用中都涉及氧气和二氧化碳的变化，此过程也是生物圈中碳氧平衡的基础。因此，教师可顺势导人气体模型构建活动：在黑板上摆放几个关键词标签（绿色植物、人和动物、氧气、二氧化碳），请学生把代表呼吸作用的黄色箭头和代表光合作用的绿色箭头放在合适的位置。经过集思广益，学生展示成果（如图5）。联系所学向学生抛出下列问题，进一步拓展知识的应用面：回顾我们前面的花生实验，想一想英国化学家法拉第为什么把呼吸比喻为“生命现象的燃烧过程”，燃烧作用与呼吸作用有哪些相同点，从而得出新的气体模型（如图6）。知识只有与生产生活相联系时才是鲜活的，引导学生把视线放到现实生活中，并思考下列问题：（1）大量砍伐树木对呼吸作用会有什么影响？（2）大量使用石油等燃料会对呼吸作用以及生态环境有什么影响？从而培养学生保护生态环境、珍爱生命的人文情感，增强学生的社会责任意识。

建构主义理论认为，教学不能无视学习者的已有知识经验，简单强硬地从外部对学习者灌输知识，而应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者从原有的知识经验中生长新的知识经验。生物学课程也期待着学生主动地参与学习过程，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，养成理性思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。本课的学习以化解前概念的错误为抓手，通过获取光合作用和呼吸作用的事实为支撑，帮助学生学会质疑，学会融合，在纠错、总结、延伸中进一步发展探究能力和科学思维，进一步提升学生的生物学学科核心素养，使学生形成科学的态度和正确的价值观。需要注意的是，教师一定要加强活动中的有效指导，明确活动用意，多留白，及时点拨，注重归纳，最大限度地引导学生领悟到生物学的科学本质。