基于深度学习的“生物工作坊”实践研究——以“探究植物的呼吸作用”教学为例

江苏省如皋经济技术开发区实验初中 韩梅红

当前，课程改革正向深度推进，生活大舞台也为生物课堂提供了博大多元的“课程资源库”支持，因此，根据学生的身心发展特点和行动能力特点，我在执教“探究植物的呼吸作用”时，尝试开展“生物工作坊”教学实践活动，支持和引导他们从原有水平向更高水平发展，按照自身的速度和方式到达《生物学课程标准》所呈现的发展“阶梯”，获得身心全面发展。

一、教材分析

“植物的呼吸作用”是苏科版教材第7 章第1 节中的内容。课标要求能描述绿色植物的呼吸作用。我认为理解呼吸作用的关键所在就是对呼吸作用气体变化和能量的理解，可以建立“工作坊”，深度学习，所以我这样设计这一课：设置开放性实验器材超市，让学生自主完成科学探究，促进了学生的深度合作学习；提供实验室等场所，支持学生的探究需要，突破难点。

二、教学目标

1.理解呼吸作用会消耗氧气、释放二氧化碳和能量。

2.学会检测呼吸作用消耗氧气、释放二氧化碳的方法；通过自主探究，深度学习，提高通过探究和实验建构科学概念的能力。

3.认同生物学结论来自实验和探究，认同呼吸作用知识在生产生活中的科学价值和社会价值。

三、教学重、难点

1.通过实验建立呼吸作用的概念。2.理解“呼吸作用”概念的实质。

四、教学过程

（一）环节1：创设生活情境，引入新知

通过PPT 展示研究性学习小组的同学做的小实验：将新鲜的大蒜头放在透明牙签瓶内，瓶盖边缘和牙签出口用透明胶带密封，以阻止水分散失，放置一段时日，发现还是会变软变空。提出问题：厨房里的大蒜头放置久了就会变软变空，这是什么原因引起的呢？

设计意图：把学生习以为常的生活现象转化为生物学问题，引导学生用心从日常生活现象去发现问题，解决问题。

（二）环节2：科学探究——提出问题、作出假设

针对学生对植物的呼吸作用提出的三个问题：不同植物的不同器官都能进行呼吸作用吗？死亡的植物可以进行呼吸作用吗？植物的呼吸作用会像人一样吸收氧气，释放二氧化碳，同时释放能量吗？引导学生围绕最后一个问题开始探究之旅：小组先讨论确定一个研究课题，作出假设。同时做三点提醒：氧气具有助燃的特性，当氧气减少或者没有氧气的情况下，燃烧的蜡烛会熄灭；二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性；热能是能量的一种最常见的表现形式，会使温度升高。

设计意图：将学生提出的问题进行提炼，让学生的探究活动有探究的必要和价值。同时这三个问题也是直击本节实验课的重难点，分而化之，有助于各个击破。

（三）环节3：科学探究——制定计划、交流计划

设置开放性实验器材超市，介绍超市实验材料为生活中常见的不同植物的不同器官，胡萝卜、芹菜茎、青菜叶、花菜、花生、大豆等，包括新鲜的和煮熟的。在呈现实验器材时让学生猜各个器材的用途，可供选择的实验器材简单易得，变废为宝，各种饮料瓶、保温杯、保温瓶、空洗手液瓶、注射器等；学生根据活动单的引导制定计划：参观超市，选购合适的材料器材，搭建实验装置，讨论检验方法、预估实验结果；交流计划：各主题代表展示实验装置并做简要说明，其他同学提出质疑或给出合理建议。

设计意图：设置开放性实验器材超市，意在为学生创造一种自主选材、自主设计、多角度探究的开放性实验氛围，引导学生主动参与在科学探究活动中，培养合作能力与实践能力。用学生熟悉的生活化用品做实验，让学生深切地感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。

方案展示：

（1）第1 组和第4 组方案展示：他们的研究课题相同（探究吸收氧气），检测方法相似。小组比较发现对照组的设置不同：一个是用等量的煮熟胡萝卜作对照，一个是空白对照，其他同学认为实物对照更科学，更遵循单一变量原则；实验条件第4 小组设置为光下4 小时，同学认为设置错误，青菜叶在光下影响实验结果的检测；另外为了保证植物充分进行呼吸作用装置放置时间要适当延长。之后他们即时修正方案。

表一 活动单部分展示

（2）第2 小组和第6 小组的方案展示（探究释放二氧化碳）：比较发现检验方法不同：一个是将瓶内气体利用洗手液瓶的按压装置挤出检验，一个是将澄清石灰水用注射器注入瓶内检验，同学认为都是切实可行的。

（3）第3 小组和第5 小组的方案展示（探究释放能量）：两者都有保温装置，同学们认为都可以，但第5 小组的同学认为他们的方案更佳，理由是：如果本实验是在冬天做，室温低，植物的呼吸作用可能会受到抑制，温度变化不明显，他们的方案可以在两个保温桶内倒入适量的温水，以促进植物的代谢更有利于实验结果的观察。他们的解释得到大家的认可。

设计意图：方案展示、交流评价让学生勇于发表自己的意见，能认真听取他人建议；同时培养学生具有初步的创新能力。

（四）环节4：科学探究——实施计划、得出结论、表达交流

将第二课堂的同学前一天做的实验装置展示出来。学生按照本小组研究的课题，领取相似实验装置和材料说明，继续完成实验检测记录（手机摄像，上传班级微信群）、观察交流，得出结论。我作三点提醒：1.检测氧气要快速及时；2.检测二氧化碳要缓慢震荡；3.检测能量要观察细微。

设计意图：利用第二课堂的活动成果可以将科学探究的每个环节落到实处！实验现象视频发送到微信群，可以实现资源共享，让学生也看到其他探究主题的实验结果，有利于得出实验结论。

结果展示：

（1）第1 小组和第4 小组的结果展示（检验消耗氧气）：播放两小组的检测视频，比较两组实验结果记录情况，一致认为第一小组的记录更准确严谨。

（2）第2 小组和第6 小组的结果展示（检验释放二氧化碳）：播放两小组的检测视频，比较两组发现，第6小组增加了一个低温实验组，由此形成了甲乙和甲丙两个对照实验，生成了温度影响呼吸作用的结论。第二课堂的同学对大蒜头呼吸作用产生的气体也进行现场检测。

（3）第3 小组和第5 小组的结果展示（检验释放能量）：播放两小组的检测视频，同样发现第5 小组的更全面：比较了三种状态的种子的呼吸作用释放能量的多少。但温度上升不是很明显，课后探究可能的原因。

设计意图：增强学生对实验现象准确表述、结果全面分析和结论生成的能力。当实验结果不在预期范围，进一步考查学生分析问题的能力，也为下个环节作铺垫。

（五）环节5：拓展提升，总结升华

我现场演示利用温度传感器、数据采集器、电脑等探究萌发的大豆种子和煮熟的大豆种子呼吸作用释放能量的实验组装过程，然后快速播放温度变化曲线生成进程，比较直观地得出活的植物呼吸作用释放能量的实证。在此基础上总结归纳呼吸作用的概念。引导学生试着解释现象：泥里生长的莲藕为什么有孔？解决生产生活中实际问题：平时买回来的新鲜果蔬怎么存放才保鲜？国家粮食储存关系国计民生，你有好的建议吗？

设计意图：信息技术与课堂教学有机整合有利于知识的获取和支持，使课堂教学内容更加丰富和完善。引导学生应用所学知识解决生活实际问题，认识所学知识的作用和意义，整节课首尾遥相呼应。

五、教学反思

在整个教学过程中，学生自主合作探究、深度学习的教学理念始终贯穿其中，充分体现了新课标思想，以下是我的几点反思：

1.本课的导入为学生创设了一个家庭的“生物工作坊”的情境，鼓励学生在一种感性的、探究性的学习情境中，尝试发现和解决问题，并基于问题的解决而开展一系列的实验探究。

2.本课在实验方法上又创设了“生物工作坊”，开设了开放性实验器材超市，能够真正让每个学生最大限度地在直接感知、实际操作和亲身体验中获得经验，促进了学生深度学习。

3.教师将学生需要和兴趣，与大量课程资源及相应的“生物工作坊”活动关联起来，并不断系统化，深化了学生的学习，丰富了学生的经验，促进学生生物学科核心素养的发展。