实验探究构建核心概念

梁淑贞

摘 要 将教材中“绿色植物的呼吸作用”的三个实验设计为一个材料简单、装置简易的创新实验，使学生能自主操作实验、观察现象、分析结论，自主构建“呼吸作用”这个核心概念。

关键词 实验创新设计;自主探究;构建概念;呼吸作用

中图分类号：G622 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2020）03-0015-01

“呼吸作用是植物的三大作用之一，教材通过三个演示实验，引导学生分析实验现象，得出“绿色植物呼吸作用释放能量、产生二氧化碳，消耗氧气”三个结论，启发学生认识呼吸作用的过程和本质，认识到呼吸作用是生物的共同特征，从而构建起呼吸作用的概念。

然而教學演示中由于装置复杂，不好操作，对实际教学造成一定困难。因此，笔者将实验装置进行优化，将三个演示实验创新为一个用材简单、设置简单的学生操作实验。

一、材料器具

绿豆种子：萌发的绿豆种子450克，煮熟的绿豆种子450克，两种不同状态的种子形成对照。

密封瓶2个：笔者选用容积1L的、密封性能较好的、外形与功能相同的塑料瓶子，分别盛装两种绿豆种子。分别在瓶盖打一个直径与数字传感器的探针直径相当的小孔，用于插入数字传感器的探针。

数字传感器2个：笔者选用两个型号相同的、带有金属探针和数字显示屏的传感器。这种传感器的金属探头相当于热敏电阻，探测温度的准确性高、传温速度快;数字显示屏显示温度，可供直观地读取温度的变化数值。

烧杯2个：笔者选用规格为25ml的玻璃烧杯，分别用于盛装少量饱和度相同的澄清石灰水。

脱脂棉1卷：脱脂棉用于保温，我选用宽度为29cm的柔软的纯植物脱脂棉，这种脱脂棉保温性能较好且方便包裹。

其他的材料器具：澄清的石灰水，用于检测二氧化碳;

蜡烛和燃烧勺，用于检测氧气;凡士林，用于防止接口处漏气。

二、实验过程

（一）把种子装入密封瓶

把萌发的绿豆种子装入甲瓶，把煮熟的绿豆种子装入乙瓶。

（二）把装有石灰水的烧杯放入密封瓶

分别在甲乙烧杯中倒入5ml澄清石灰水，把甲烧杯放入甲瓶，把乙烧杯放入乙瓶。盖好两个密封瓶的盖子。

（三）插入数字传感器的探针

把数字传感器甲的探针插入甲瓶;把数字传感器乙的探针插入乙瓶。分别在探针与瓶盖小孔的接口处涂上凡士林防止漏气（如果瓶盖的小孔开得过大，探针插入后接口缝隙较大，宜换用防水胶密封）。打开数字传感器的开关。

（四）用脱脂棉保温

裁剪两块40厘米长的脱脂棉，分别用于包裹甲乙两瓶，用橡皮筋捆紧。因密封瓶内烧杯中装有石灰水，包裹过程中要小心操作，以免瓶子倾侧影响实验结果。

三、实验结果

（一）观察温度的变化

笔者于15：00完成以上实验装置，将实验装置静置于温度为20.7°C的室内，18：00读取温度数字。甲数字传感器显示23°C，乙数字传感器显示20.5°C。从这些数据可得知实验结果：甲瓶中的种子萌发过释放热量使温度升高;而乙瓶的种子没有呼吸作用温度因室温下降略微下降，可忽略不计。

（二）检测氧气的变化

打开甲瓶的盖子，迅速将点燃的蜡烛放入甲瓶中，蜡烛立刻熄灭。用相同的方法检测乙瓶的氧气，乙瓶的蜡烛继续燃烧。从此现象可以得出结果：甲瓶的种子在萌发中消耗了氧气;乙瓶的种子没有呼吸作用，没有消耗氧气。

（三）观察石灰水的变化

取出甲乙烧杯，对比两个烧杯中的石灰水：甲烧杯的石灰水浑浊，乙烧杯的石灰水澄清。得出结果：甲瓶的种子在萌发过程中产生了二氧化碳;乙瓶的种子没有呼吸作用没有产生二氧化碳。

四、构建概念

创新后的实验设计，节约了实验器材，简化了实验装置，实验效果明显。在实际教学中，笔者利用此实验帮助学生构建“呼吸作用”这个核心概念。笔者课前准备好材料，指导学生分小组装置实验;课堂上以实验引领展开概念教学。我的课堂教学流程是这样的：

在前两个环节中，学生通过操作实验过程，自主观察实验现象，并通过小组讨论分析现象，顺理成章地得出结论：萌发的种子呼吸作用消耗氧气、释放能量、产生二氧化碳。在此基础上，笔者顺势提出问题：“根据实验结论，萌发的种子吸收的氧气起什么作用？能量从哪里转化而来？二氧化碳是哪种物质转化而来？”学生讨论后明确：“萌发的种子吸收了氧气用于分解有机物，将光合作用储存在有机物中的能量释放出来，并且产生了二氧化碳。”这样，“呼吸作用”这个概念呼之欲出。实验引领自主探究、自主构建概念，符合学生的认知规律。

参考文献：

[1]潘紫千.生物学课堂引导学生自主建构概念的教学策略[J].生物学教学，2015（3）：29-30.