绿色植物呼吸实验的创新设计范文

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摘要：

教材中“植物的呼吸作用”实验操作繁琐，开出率低下。为此，让学生利用生活废弃品自主设计、自制创新装置，主动发现、质疑与探究，体验自制过程，培养了学生思维的深刻性与逻辑性，渗透环保的理念。

关键词：

创新装置；实验探究；植物；呼吸作用

初中科学课程的核心理念是提高每个学生的科学素养。因此，笔者对“植物的呼吸作用”实验进行研究，让学生运用自制的创新教具开展自主探究，主动地获取知识。该实验对于培养学生的实验综合能力是一个重要契机，尤其是学生实验设计及创新能力。

1教材分析

“植物的呼吸作用”是华师大版初中科学八年级上册第4章第4节“植物的光合作用和呼吸作用”第2课时的内容。植物的呼吸作用作为绿色植物三大重要作用之一，与植物的光合作用互相联系和依存，是生物学的重要知识，学习植物的呼吸作用有利于学生系统、完整地认识植物的新陈代谢。教材通过3个演示实验分别得出有关呼吸作用的3个结论：植物呼吸作用吸收氧气、呼出二氧化碳、释放热量，从而建构呼吸作用的概念。然而，因为实验繁琐，所以在实际教学中这3个实验的开出率是比较低的。

2学情分析

2.1知识储备学生已经具备了有关植物光合作用的知识，知道动物的呼吸作用，但是对植物呼吸作用的认识是模糊的。

2.2技能储备学生对于二氧化碳的鉴别方法、氧气的检验方法以及利用温度计测量温度的技能都掌握得比较熟练，且已具备了一定的观察、实验和分析归纳能力。然而，他们在实验设计与创新思维等较高层次的能力方面较为薄弱。2.3学习心理学生对探索植物的呼吸作用有着强烈的好奇心和求知欲，实验是激发学生兴趣的最好方法，通过实验，让学生充分发挥自己的潜能，去探究、思考和交流，完成对植物呼吸作用的认识。

3教学目标

3.1知识与技能（1）了解植物的呼吸作用。（2）了解呼吸作用原理与农业生产和人类生活的关系。

3.2过程与方法（1）通过实验探究过程，发展科学探究能力、与人合作交流的能力。（2）通过实验探究培养实验设计及创新的能力。

3.3情感态度与价值观（1）通过实验探究，树立积极探索的科学精神，形成严谨、求实的科学态度。（2）通过对教材实验进行改进，培养反思质疑、勇于创新的精神。

4教学重点与难点

4.1重点植物呼吸作用及其实验探究过程。

4.2难点植物呼吸作用实验的设计和创新。

5教学方法

实验探究法、问题讨论法等。

6教学流程

教学流程如图1所示。

7教学过程

7.1提出问题，建立假设（1）创设情境：晚上，妈妈为了不开窗也能使空气新鲜，将植物搬进卧室，妈妈的做法科学吗？（2）提出问题：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进氧气、呼出二氧化碳、放出热呢？（3）学生在生活经验或原有的知识基础上进行猜想，建立假设。①植物呼吸作用吸进氧气，呼出二氧化碳，释放热。②植物呼吸作用吸进二氧化碳，呼出氧气，释放热。（4）设计意图。生活化的问题启动了学生的思维，暴露学生的前概念，让学生从生活走向探究。

7.2自主合作，设计实验（1）问题讨论。①选择植物的哪部分做实验比较好，为什么？②如何检验氧气含量的变化？③如何检验二氧化碳含量的变化？④如何检测热量的变化？⑤上述实验在什么样的装置中进行？（2）设计意图：实验设计是科学探究的重要环节，是培养学生科学探究能力的关键，但是这个实验的设计对初二学生有一定的难度。因此，从研究的问题出发，根据问题思考的逻辑，把该问题分解成若干个小问题，每个小问题设置在学生的最近发展区，让学生跳一跳能摘到果子，使学生始终保持积极的思维。（3）小组合作，自主设计实验方案，要求如下。①实验简单易行，具有可操作性。②以简图配文字形式绘制在实验活动单上。学生上台展示，汇报实验方案，引导学生评价并完善实验方案，渗透学法指导：学会设置对照组。

7.3反思质疑，改进实验图2是教材实验方案。（1）反思质疑1：教材实验方案能不能优化呢？它有没有美中不足之处呢？（2）实验评价。①3个实验，实验器材多，实验准备繁琐，操作费时。②对于当地来说小麦种子取材不易。③保温瓶一般不透明，不利于观察种子萌发情况。（3）反思质疑2：能否利用一套装置就完成上述3个实验呢？（4）追问引导：如果可以，那么为了实验之间不互相干扰，你觉得这3个实验顺序应该如何？（5）学生讨论。首先，检测温度的变化；其次，检验二氧化碳含量的变化；最后检验氧气含量的变化。（6）设计意图：对教材的质疑、对权威的挑战瞬间点燃学生探究的热情,学生的思维活跃。出示初步改进的实验装置（图3），并对事先准备的对照组和实验组进行测温，观察发现两支温度计示数差别不大，不易读数，也就是实验现象不够明显。（7）质疑反思3：要想实验现象明显，如何进一步改进装置？学生讨论出各种方案，归纳起来从这两方面着手进行改进：一是减少热量的散失；二是提高温度计的准确程度。（8）创新实验装置如图4所示。设计意图：教师并不是突兀地把自己设计的实验方案和创新教具展示给学生观看，而是引导学生自主设计，待水到聚成之时再展示创新教具，让学生体验技术发明的过程，感受它是自己创新的成果，心中涌动成功的喜悦和自豪。（9）介绍创新实验装置。①用废弃的塑料瓶、玻璃瓶做成简易保温瓶，因为瓶壁厚，两瓶壁间气体不易对流，所以保温效果好。此外，材料透明，便于观察内部种子萌发情况。②探针温度计读数能精确到0.1℃，读数方便且能灵敏显示温度变化。③医用安培瓶的橡皮塞嵌在简易保温瓶的瓶塞上，因为它柔软，弹性好，所以便于探针的插入，探针温度计拔出不影响装置气密性。用医用安培瓶的瓶身取代集气瓶，系上细线吊入容器内，以便收集瓶内的气体。④绿豆种子很常见，用以代替小麦种子。设计意图：瓶瓶罐罐当器材，拼拼凑凑做实验，该创新教具巧妙地利用了生活废弃品，渗透了环保的理念，体现了科学就在身边的思想［1］。

7.4分组实验，验证假设（1）观看准备好的实验视频。（2）分组实验：检验氧气、二氧化碳和热量的变化，观察并记录实验现象。设计意图：该实验耗时较长，前期的实验准备在课前拍成视频，在课堂中先观看实验准备的视频，然后再分组实验，检验氧气、二氧化碳、热量的变化。

7.5归纳总结，建构概念（1）归纳总结：种子的呼吸作用吸收氧气，放出二氧化碳，释放能量，并指出植物体的所有器官的全部活细胞都在不停地进行呼吸作用。（2）建构种子作用的概念。①呼吸作用的定义。②呼吸作用的反应式：有机物+氧气活细胞二氧化碳+水+能量。③呼吸作用的意义。设计意图：学生在实验的基础上自主获取知识，建构概念，实现由感性认识上升到理性认识的飞跃。

7.6知识应用，拓展提升（1）农民伯伯为什么在施肥之前进行松土，目的是什么？（2）清晨到树林中锻炼是否科学？（3）水果如何保存才能预防腐烂？为什么？设计意图：科学知识来源于生活，最后回归于生活，植物的呼吸作用与我们日常的生产和生活是紧密相连的，能用学过的知识解释身边的现象。最后一个问题将知识进行拓展提升，提出影响植物呼吸作用的重要因素有温度、水分、氧气和二氧化碳的浓度等。

8教学反思

8.1实验及装置的创新以“植物呼吸作用的实验探究”为载体，运用创新技法中的组合法对教材实验进行改进与创新。创新装置巧妙地利用生活废弃品，更加贴近生活；改进后实验操作更加简单便捷，实验现象更加直观、明显。

8.2实验教学方法的创新打破传统的教师设计好实验方案展示给学生、学生被动接受的模式，让学生主动发现与探索，自主设计，积极创新，不断反思、质疑、突破和创新，体验技术发明的过程，真正像科学家一样在探究道路上勇往直前。

作者：朱红 单位：海曙区教育局教研室