科学探究 领悟科学——初中生物“能量的释放和利用”（第1课时）教学设计

■蔡 惠

一、设计思路

日常生活中，学生对人体的呼吸以及呼吸过程中利用氧气、产生二氧化碳的现象有所了解，但对具体的呼吸作用的认识，还没有提升到学科知识的高度。本节课的设计中有大量的、层层递进的探究实验，旨在让学生在理性思维与动手实验的碰撞中，产生科学的火花，深刻明白科学探究的意义。同时，本节课在理论教学中采用情境教学、问题导学，在实验教学中采用任务驱动、小组合作，充分发挥教师的主导作用，引导学生主动探索新知，突破重、难点。

二、教学目标

通过一系列实验探究，说明呼吸作用的过程，确立正确的科学观念，提高科学探究能力；通过小组合作，使用给定器材，设计实验装置，尝试与他人共同解决问题；通过小组展示，提高表达能力。

三、教学过程

1.创设情境，导入新知。

教师提问：同学们知道常州有哪些特产吗？引出常州萝卜干。萝卜干是由新鲜萝卜暴晒后腌制而成。本节课以萝卜为主线探究呼吸作用的过程。先通过学生喜爱的“萝卜蹲”游戏，引导学生思考人在加速呼吸的过程中，身体会有哪些细微变化。学生通过观察、总结，得出结论：人的呼吸是消耗氧气，产生二氧化碳，同时释放热量的过程。接着，教师引导学生质疑：呼吸作用是否消耗氧气，产生二氧化碳并释放能量？

2.科学探究，提出问题并做出假设。

教师给出3个问题：萝卜的呼吸会消耗氧气吗？萝卜的呼吸会产生二氧化碳吗？萝卜在呼吸过程中，会释放能量吗？教师在每个问题下做相应提示：氧气能够助燃，在氧气减少或者没有的情况下，燃烧的蜡烛会熄灭；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；冷饮外卖中常用的隔热保温棉，有一定的保温效果。教师将3个探究主题命名为：氧气组、二氧化碳组、能量组。各学习小组自主挑选探究主题。

3.科学探究，制定计划。

教师给出实验材料及器材，引导学生思考其作用。100g新鲜萝卜与100g煮熟萝卜：做对照实验；透明的饮料瓶：装萝卜块；标签：编号用，方便观察与表达；温度计：测量温度；小瓶子：装10ml澄清石灰水，以检验二氧化碳；针筒（带刻度）：抽取一定量气体；蜡烛：用铁丝穿好，可伸进瓶子深处，观察其燃烧现象；隔热保温棉：撕开后粘贴在瓶身，可起一定的保温作用；火柴：点燃蜡烛。

教师将以上所有器材置于讲台，各小组根据所选的探究主题进行讨论，挑选出与本组主题相对应的器材。氧气组实验器材：透明饮料瓶、标签、蜡烛、火柴；二氧化碳组实验器材：透明饮料瓶、标签、澄清石灰水、针筒；能量组实验器材：透明饮料瓶、标签、隔热保温棉、温度计。各组搭建实验装置，讨论实验结果的检验方法，并且做出预估。最后，每组派一位成员上台展示。在此过程中，学生的科学思维能力、小组合作能力、语言表达能力均得到了锻炼与提高。

4.科学探究，实施计划。

因为植物的呼吸是一个相对缓慢的过程，因此教师需在24小时前准备好所有实验装置，各小组派一名代表，挑选相应装置，然后回到小组内进行实验结果的检测。同时，教师针对各小组的主题特点，给出相应提示：检测氧气时，需快速高效；检测二氧化碳时，需定量处理，抽取40mL的气体缓慢注入10mL澄清石灰水中，效果最佳；温度的改变需仔细观察，记录细微变化。学生通过亲自动手检验，更加深刻地认识了呼吸作用，明白了科学探究的意义，并且在此过程中，锻炼了动手操作能力。

5.科学探究，表达与质疑，交流与改进。

各小组派一名成员上台展示并说明实验现象。

氧气组：将点燃的蜡烛插入盛有100g新鲜萝卜块的瓶子里，蜡烛熄灭；将点燃的蜡烛插入盛有100g煮熟萝卜块的瓶子里，蜡烛继续燃烧。得出结论：萝卜的呼吸会消耗氧气。

二氧化碳组：在盛有100g新鲜萝卜块的瓶子里，抽取40mL气体，注入10mL澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊；在盛有100g煮熟萝卜块的瓶子里，抽取40mL气体，注入10mL澄清石灰水中，澄清石灰水无明显变化。

能量组：对照组与实验组温度计读数无差别。教师引导学生提出质疑，萝卜在呼吸的过程中，究竟有没有产生热量？或许没有，或许实验装置不够科学。如何改进实验？教师引导学生改进：用更先进的仪器——温度传感器，来感测温度的细微变化；把塑料瓶换成热水瓶，加大容器的盛装量；实验材料换成1000g萌发的小麦种子和1000g煮熟的小麦种子，因为小麦种子在萌发的过程中，呼吸作用较强。之后，能量组上台完成改进实验，得出结论：呼吸作用过程中，会释放能量。

6.观察生活现象，引发思考。

教师呈现图片：空心的萝卜。引导学生思考：萝卜为什么会空心？从而得出结论：在萝卜呼吸的过程中，萝卜体内的有机物被分解。

7.归纳概念，升华情感。

通过一系列的实验及思考，教师引导学生发现，萝卜在呼吸的过程中，分解有机物，消耗氧气，产生二氧化碳，并且释放能量。这样的过程就叫作呼吸作用。教师继续启发学生：我们这节课所经历的，就叫作科学探究。而在这个过程中，所有的体验、感受、发现，都是我们认识科学本质的基础。希望今后我们依然能够在探究的道路上相遇，一起去感知科学的魅力、生命的美好。

8.回归生活，开拓思维。

鼓励学生挑选喜爱的实验器材，利用课余时间，做一些与呼吸作用有关的验证实验。

四、教学反思

本节课教学思路清晰，以萝卜为明线，以科学探究过程为暗线，引导学生进行了一系列的探究活动。萝卜是学生所熟知的生物，也是学生平常生活中经常接触的食物，能够比较容易激发学生的探究热情。小小的萝卜中蕴藏着怎样的科学知识呢？通过一系列的引导，学生乐在其中。对于科学探究，初中生物课程标准明确指出：科学探究既是科学家工作的基本方式，也是科学课程中重要的学习内容和有效的教学方式。课标倡导探究性学习，改变学生的学习方式，帮助学生领悟科学的本质。本节课在学生已经掌握科学探究的一般方法的基础上，引导学生主动参与，积极思考，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力。整节课通过教师指导、学生合作、师生交流，实现了信息的相互传递，提高了学生的科学探究能力。