綠色植物呼吸實驗的創新設計范文

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摘要：

教材中“植物的呼吸作用”實驗操作繁瑣，開出率低下。為此，讓學生利用生活廢棄品自主設計、自制創新裝置，主動發現、質疑與探究，體驗自制過程，培養了學生思維的深刻性與邏輯性，滲透環保的理念。

關鍵詞：

創新裝置；實驗探究；植物；呼吸作用

初中科學課程的核心理念是提高每個學生的科學素養。因此，筆者對“植物的呼吸作用”實驗進行研究，讓學生運用自制的創新教具開展自主探究，主動地獲取知識。該實驗對于培養學生的實驗綜合能力是一個重要契機，尤其是學生實驗設計及創新能力。

1教材分析

“植物的呼吸作用”是華師大版初中科學八年級上冊第4章第4節“植物的光合作用和呼吸作用”第2課時的內容。植物的呼吸作用作為綠色植物三大重要作用之一，與植物的光合作用互相聯系和依存，是生物學的重要知識，學習植物的呼吸作用有利于學生系統、完整地認識植物的新陳代謝。教材通過3個演示實驗分別得出有關呼吸作用的3個結論：植物呼吸作用吸收氧氣、呼出二氧化碳、釋放熱量，從而建構呼吸作用的概念。然而，因為實驗繁瑣，所以在實際教學中這3個實驗的開出率是比較低的。

2學情分析

2.1知識儲備學生已經具備了有關植物光合作用的知識，知道動物的呼吸作用，但是對植物呼吸作用的認識是模糊的。

2.2技能儲備學生對于二氧化碳的鑒別方法、氧氣的檢驗方法以及利用溫度計測量溫度的技能都掌握得比較熟練，且已具備了一定的觀察、實驗和分析歸納能力。然而，他們在實驗設計與創新思維等較高層次的能力方面較為薄弱。2.3學習心理學生對探索植物的呼吸作用有著強烈的好奇心和求知欲，實驗是激發學生興趣的最好方法，通過實驗，讓學生充分發揮自己的潛能，去探究、思考和交流，完成對植物呼吸作用的認識。

3教學目標

3.1知識與技能（1）了解植物的呼吸作用。（2）了解呼吸作用原理與農業生產和人類生活的關系。

3.2過程與方法（1）通過實驗探究過程，發展科學探究能力、與人合作交流的能力。（2）通過實驗探究培養實驗設計及創新的能力。

3.3情感態度與價值觀（1）通過實驗探究，樹立積極探索的科學精神，形成嚴謹、求實的科學態度。（2）通過對教材實驗進行改進，培養反思質疑、勇于創新的精神。

4教學重點與難點

4.1重點植物呼吸作用及其實驗探究過程。

4.2難點植物呼吸作用實驗的設計和創新。

5教學方法

實驗探究法、問題討論法等。

6教學流程

教學流程如圖1所示。

7教學過程

7.1提出問題，建立假設（1）創設情境：晚上，媽媽為了不開窗也能使空氣新鮮，將植物搬進臥室，媽媽的做法科學嗎？（2）提出問題：人要呼吸，那么植物是否也要呼吸呢？植物的呼吸作用是否也是吸進氧氣、呼出二氧化碳、放出熱呢？（3）學生在生活經驗或原有的知識基礎上進行猜想，建立假設。①植物呼吸作用吸進氧氣，呼出二氧化碳，釋放熱。②植物呼吸作用吸進二氧化碳，呼出氧氣，釋放熱。（4）設計意圖。生活化的問題啟動了學生的思維，暴露學生的前概念，讓學生從生活走向探究。

7.2自主合作，設計實驗（1）問題討論。①選擇植物的哪部分做實驗比較好，為什么？②如何檢驗氧氣含量的變化？③如何檢驗二氧化碳含量的變化？④如何檢測熱量的變化？⑤上述實驗在什么樣的裝置中進行？（2）設計意圖：實驗設計是科學探究的重要環節，是培養學生科學探究能力的關鍵，但是這個實驗的設計對初二學生有一定的難度。因此，從研究的問題出發，根據問題思考的邏輯，把該問題分解成若干個小問題，每個小問題設置在學生的最近發展區，讓學生跳一跳能摘到果子，使學生始終保持積極的思維。（3）小組合作，自主設計實驗方案，要求如下。①實驗簡單易行，具有可操作性。②以簡圖配文字形式繪制在實驗活動單上。學生上臺展示，匯報實驗方案，引導學生評價并完善實驗方案，滲透學法指導：學會設置對照組。

7.3反思質疑，改進實驗圖2是教材實驗方案。（1）反思質疑1：教材實驗方案能不能優化呢？它有沒有美中不足之處呢？（2）實驗評價。①3個實驗，實驗器材多，實驗準備繁瑣，操作費時。②對于當地來說小麥種子取材不易。③保溫瓶一般不透明，不利于觀察種子萌發情況。（3）反思質疑2：能否利用一套裝置就完成上述3個實驗呢？（4）追問引導：如果可以，那么為了實驗之間不互相干擾，你覺得這3個實驗順序應該如何？（5）學生討論。首先，檢測溫度的變化；其次，檢驗二氧化碳含量的變化；最后檢驗氧氣含量的變化。（6）設計意圖：對教材的質疑、對權威的挑戰瞬間點燃學生探究的熱情,學生的思維活躍。出示初步改進的實驗裝置（圖3），并對事先準備的對照組和實驗組進行測溫，觀察發現兩支溫度計示數差別不大，不易讀數，也就是實驗現象不夠明顯。（7）質疑反思3：要想實驗現象明顯，如何進一步改進裝置？學生討論出各種方案，歸納起來從這兩方面著手進行改進：一是減少熱量的散失；二是提高溫度計的準確程度。（8）創新實驗裝置如圖4所示。設計意圖：教師并不是突兀地把自己設計的實驗方案和創新教具展示給學生觀看，而是引導學生自主設計，待水到聚成之時再展示創新教具，讓學生體驗技術發明的過程，感受它是自己創新的成果，心中涌動成功的喜悅和自豪。（9）介紹創新實驗裝置。①用廢棄的塑料瓶、玻璃瓶做成簡易保溫瓶，因為瓶壁厚，兩瓶壁間氣體不易對流，所以保溫效果好。此外，材料透明，便于觀察內部種子萌發情況。②探針溫度計讀數能精確到0.1℃，讀數方便且能靈敏顯示溫度變化。③醫用安培瓶的橡皮塞嵌在簡易保溫瓶的瓶塞上，因為它柔軟，彈性好，所以便于探針的插入，探針溫度計拔出不影響裝置氣密性。用醫用安培瓶的瓶身取代集氣瓶，系上細線吊入容器內，以便收集瓶內的氣體。④綠豆種子很常見，用以代替小麥種子。設計意圖：瓶瓶罐罐當器材，拼拼湊湊做實驗，該創新教具巧妙地利用了生活廢棄品，滲透了環保的理念，體現了科學就在身邊的思想［1］。

7.4分組實驗，驗證假設（1）觀看準備好的實驗視頻。（2）分組實驗：檢驗氧氣、二氧化碳和熱量的變化，觀察并記錄實驗現象。設計意圖：該實驗耗時較長，前期的實驗準備在課前拍成視頻，在課堂中先觀看實驗準備的視頻，然后再分組實驗，檢驗氧氣、二氧化碳、熱量的變化。

7.5歸納總結，建構概念（1）歸納總結：種子的呼吸作用吸收氧氣，放出二氧化碳，釋放能量，并指出植物體的所有器官的全部活細胞都在不停地進行呼吸作用。（2）建構種子作用的概念。①呼吸作用的定義。②呼吸作用的反應式：有機物+氧氣活細胞二氧化碳+水+能量。③呼吸作用的意義。設計意圖：學生在實驗的基礎上自主獲取知識，建構概念，實現由感性認識上升到理性認識的飛躍。

7.6知識應用，拓展提升（1）農民伯伯為什么在施肥之前進行松土，目的是什么？（2）清晨到樹林中鍛煉是否科學？（3）水果如何保存才能預防腐爛？為什么？設計意圖：科學知識來源于生活，最后回歸于生活，植物的呼吸作用與我們日常的生產和生活是緊密相連的，能用學過的知識解釋身邊的現象。最后一個問題將知識進行拓展提升，提出影響植物呼吸作用的重要因素有溫度、水分、氧氣和二氧化碳的濃度等。

8教學反思

8.1實驗及裝置的創新以“植物呼吸作用的實驗探究”為載體，運用創新技法中的組合法對教材實驗進行改進與創新。創新裝置巧妙地利用生活廢棄品，更加貼近生活；改進后實驗操作更加簡單便捷，實驗現象更加直觀、明顯。

8.2實驗教學方法的創新打破傳統的教師設計好實驗方案展示給學生、學生被動接受的模式，讓學生主動發現與探索，自主設計，積極創新，不斷反思、質疑、突破和創新，體驗技術發明的過程，真正像科學家一樣在探究道路上勇往直前。

作者：朱紅 單位：海曙區教育局教研室