核心素养导向的生物学概念教学

吴莹

摘要 本节课从生活现象引入探究实验“呼吸过程中气体含量的变化”，再由实验现象引出“气体交换”概念。学生在活动中，体验科学探究过程，领悟探究方法。从归纳小结概念图、分析理解示意图，到绘制气体路径图，学生逐步建构科学概念，发展学科核心素养。

关键词 核心素养 概念教学 初中生物学

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》对课程性质做了如下描述：生物学不仅是一个结论丰富的知识体系，也包括了人类认识自然现象和规律的一些特有的思维方式和探究过程。在生物学课堂教学中，教师既要促进学生达成对某一概念的理解，也要通过教学活动发展学生的核心素养。笔者以苏教版七年级下册“人体内的气体交换”为例，尝试让学生在活动中经历科学探究过程，在交流和分析中激活科学思维，最终建立概念之间的联系。

1概念分析

在“生物圈中的人”这一主题中，教师要帮助学生形成重要概念：呼吸系统包括呼吸道和肺，其功能是从大气中摄取代谢所需要的氧气，排出代谢所产生的二氧化碳。这一概念通過教材中的两节内容完成，前一节“人体和外界环境的气体交换”主要介绍了人体的呼吸系统和呼吸运动，解释了人体如何吸入和呼出气体。后一节“人体内的气体交换”阐述了吸入气体和呼出气体中成分的量发生改变，以及改变的原因与人体内的气体交换有关。

在学习完本节内容后，学生头脑中出现了3个相似概念，即呼吸、呼吸作用和呼吸运动。“人体和外界环境的气体交换”与“人体内的气体交换”两节内容融合，揭示了呼吸本质上就是气体交换，人体和外界环境的气体交换通过呼吸运动完成，人体内的气体交换与气体扩散有关。为何人体要摄取代谢所需的氧气，排出代谢产生的二氧化碳，归根结底是由于细胞进行呼吸作用。呼吸作用是生物体共有的代谢过程。

2教学目标

1能依据生活中的现象提出问题、作出假设，通过改进“呼吸过程中二氧化碳含量的变化”实验，设计“呼吸过程中氧气含量变化”的实验，提升科学探究能

力，激发创新意识。

2能概述肺泡里的气体交换和组织里的气体交换过程，理解肺泡与毛细血管的结构特点与气体交换功能相适应，形成结构与功能相适应的生命观念。

3能正确解读人体内的气体交换示意图，尝试用概念图的方式表达气体交换过程，初步形成科学思维。

3教学过程

3.1情境体验，聚焦问题

教师联系学生的生活情境，展示“拥挤的公交车”图片，并提出问题：在拥挤的公交车上，你会有什么感觉？学生回忆生活体验，回答：在这样的环境中，会觉得头晕、闷、缺氧，晕车患者甚至会加重晕车反应。教师追问：车内的气体环境和室外空气有何区别？这样的气体变化是如何造成的？学生思考后，回答：车内氧气少，二氧化碳多，这是人体呼吸的结果。由此，师生聚焦到本节课的情境问题：人体在呼吸过程中，究竟有哪些气体发生了变化？

设计意图：拥挤的公交车既贴合学生的生活经历，又契合本节的主要内容。学生通过回忆真实情境，产生疑问，提出问题，引出探究实验——呼气过程中二氧化碳和氧气的含量发生变化。

3.2合作探究，升华思维

3.2.1环节一：呼吸过程中二氧化碳含量的变化

学生阅读教材探究指导。教师引导学生发现实验设计的不足之处：缺少对照实验。接着，学生小组合作，依据提供的器材，设计实验方案：1准备两个烧杯，分别倒入等量的澄清石灰水，标记为1和2;2准备两个大小一致的气球，标记为1和2，1号气球用嘴吹气，2号气球用打气筒打气;3将两个气球连接吸管，分别通入对应的澄清石灰水中;4观察澄清石灰水是否变浑浊。

各小组展示实验方案后，教师提问：对照实验的实验变量是什么？学生回答：变量是气球里的气体，一个是吹入的气体，一个是打气筒打进的气体。教师追问：这两种气体与人体吸入和呼出的气体有何关联？学生回答：吹入的是人体呼出的气体，打气筒打进的是人体吸入的空气。

在学生明确实验目的和实验步骤后，教师播放课前兴趣小组学生录制的实验视频。学生观察实验现象：1号气球中气体可以使澄清石灰水变浑浊;2号气球中气体使澄清石灰水无变化。并得出实验结论：呼出气体中二氧化碳的量比吸入气体中二氧化碳的量高。

设计意图：笔者在提供实验材料时，将教材中的洗耳球换成了打气筒，利用吹气球的方式，更好地控制了单一变量。设计实验的过程激发了学生的创新思维。学生在分析、展示实验设计时，体会对照实验、单一变量两个原则，增强探究技能。

3.2.2环节二：呼吸过程中氧气含量的变化

在学生设计实验前，教师需要给予2个提示：1在学习苏教版七年级上册P107“植物呼吸作用消耗氧气的实验”时，曾经用燃烧的木条检验植物呼吸作用是否消耗氧气，此实验利用了氧气的助燃性。同理，也可以用燃烧的木条检验人体呼吸前后气体中氧气含量的不同。2收集气体需要用到集气瓶。不做任何操作，集气瓶中就是空气，即人体吸入的气体。如何收集人体呼出的气体，参考苏教版七年级上册P101，用排水集气法收集气体：集气瓶装满清水，倒扣在水槽中，将弯头吸管深入集气瓶，一名学生向瓶中吹气，直到收集满一瓶气体为止，在水下用玻璃片瓶盖紧瓶口后取出。

该实验是对教材内容的拓展，要求学生灵活运用已经学习的实验技能，创新实验设计，培养发散思维能力。教师播放实验视频，引导学生观察，分析实验现象，得出结论：呼出气体中氧气的量比吸入气体中氧气的量低。

接着，教师呈现科学测定的数据，引导学生思考：为什么呼吸过程中，吸入的气体和呼出的气体相比，氧气的含量降低，二氧化碳的含量升高？学生讨论后，得出：这是人体内气体交换的结果。

教师展示科学测定获得的数据，提供科学依据，再次证明呼吸过程中氧气和二氧化碳的含量发生变化，进而引出本节主题——人体内的气体交换。3.3追本溯源，建构概念

教师提出思考问题，引导学生自主学习人体内的气体交换：1人体内的气体交换包括哪两处的气体交换？2肺泡里的气体交换发生在哪两个结构之间，氧和二氧化碳的移动方向是怎样的？3组织里的气体交换发生在哪两个结构之间，氧和二氧化碳的移动方向是怎样的？

学生阅读教材，以概念图的形式归纳人体内的气体交换过程（图1、图2）。

接着，教师进一步提问，引导学生深度理解人体内的气体交换意义：1经过气体交换，血液中的含氧量有何變化？2含氧量的变化对生命活动有什么重要意义？3气体交换的原理是什么？4什么是气体扩散？

在教师问题的引导下，学生结合教材示意图，进一步理解“气体交换”的概念，并通过绘图（图3）拓展提升，分析气体交换与血液循环的关系：1找出氧气的来源和去向，用红笔画出氧气的运输路径;2找出二氧化碳的来源和去向，用蓝笔画出二氧化碳的运输路径。

图3气体交换与运输示意图设计意图：学生由浅入深地理解气体交换过程，

在自主学习中提升归纳小结能力，经过深度思考，实现“气体交换”概念的图文转换，激活科学思维;在绘制氧气和二氧化碳路径图的过程中，进一步感受人体作为有机整体，各系统相互合作完成生命活动;并结合前一节已学习的肺泡的结构特点，进一步理解肺泡气体交换功能，从而形成结构与功能相适应的观念。3.4辨析概念，应用提升

教师联系学生实际学习和生活，设计反馈训练题：1辨析呼吸、呼吸作用、呼吸运动的区别。2如果你在公交车上晕车，或遇到有人晕车，你会怎么做？

学生根据生活实践，回答：开窗通风，下车换气，提前备好晕车药......

设计意图：教师引导学生理解不同概念之间的区别与联系，并促使学生从生物学的角度分析晕车原因，提出晕车的解决对策，增强生活技能和健康生活的意识。

4教学反思

4.1经历科学探究，引出重要概念

科学探究是学生获取生物科学知识、领悟科学研究方法的活动，也是《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出的四大学科核心素养之一。本节课以生活情景引入，通过生活现象，启发学生提出探究问题、作出假设、设计实验，最后观察现象、得出结论。学生经历了完整的科学探究过程，不仅获得实验本身呈现出来的科学知识，更在活动中体会科学研究的一般过程，为今后独立解决科学问题提供思路与方法。

学生设计实验的过程是激发学生创新思维的过程。学生从教材原理出发，但不拘泥于教材内容，发挥自己的奇思妙想，将提供的实验器材进行组合，通过图示的形式呈现实验过程。汇报环节，学生描述实验过程，既是对语言表达能力的提升，也是对实验过程的梳理，可以促进形成严谨的科学态度。

4.2建构概念模型，激活科学思维

模型建构和归纳演绎是初中生物学需要培养的关键能力，属于科学思维的范畴。本节的教学重点是概述肺泡里的气体交换和组织里的气体交换过程。教师引导学生通过科学探究和数据分析，证实气体交换过程的存在，从而引出概念。学生在阅读、归纳、分析的过程中，不断完善“气体交换”的概念模型。从归纳概念图，到分析示意图，最后绘制气体交换与气体运输路径图，学生不但了解了气体交换的含义，而且理解了气体交换的意义，更促进了对血液循环中体循环和肺循环的认识，最终在脑海中构建出一个各系统相互联系、相互协调，共同完成生命活动的有机整体。