基于深度學習的“生物工作坊”實踐研究
——以“探究植物的呼吸作用”教學為例

江蘇省如皋經濟技術開發區實驗初中 韓梅紅

當前，課程改革正向深度推進，生活大舞臺也為生物課堂提供了博大多元的“課程資源庫”支持，因此，根據學生的身心發展特點和行動能力特點，我在執教“探究植物的呼吸作用”時，嘗試開展“生物工作坊”教學實踐活動，支持和引導他們從原有水平向更高水平發展，按照自身的速度和方式到達《生物學課程標準》所呈現的發展“階梯”，獲得身心全面發展。

一、教材分析

“植物的呼吸作用”是蘇科版教材第7 章第1 節中的內容。課標要求能描述綠色植物的呼吸作用。我認為理解呼吸作用的關鍵所在就是對呼吸作用氣體變化和能量的理解，可以建立“工作坊”，深度學習，所以我這樣設計這一課：設置開放性實驗器材超市，讓學生自主完成科學探究，促進了學生的深度合作學習；提供實驗室等場所，支持學生的探究需要，突破難點。

二、教學目標

1.理解呼吸作用會消耗氧氣、釋放二氧化碳和能量。

2.學會檢測呼吸作用消耗氧氣、釋放二氧化碳的方法；通過自主探究，深度學習，提高通過探究和實驗建構科學概念的能力。

3.認同生物學結論來自實驗和探究，認同呼吸作用知識在生產生活中的科學價值和社會價值。

三、教學重、難點

1.通過實驗建立呼吸作用的概念。2.理解“呼吸作用”概念的實質。

四、教學過程

（一）環節1：創設生活情境，引入新知

通過PPT 展示研究性學習小組的同學做的小實驗：將新鮮的大蒜頭放在透明牙簽瓶內，瓶蓋邊緣和牙簽出口用透明膠帶密封，以阻止水分散失，放置一段時日，發現還是會變軟變空。提出問題：廚房里的大蒜頭放置久了就會變軟變空，這是什么原因引起的呢？

設計意圖：把學生習以為常的生活現象轉化為生物學問題，引導學生用心從日常生活現象去發現問題，解決問題。

（二）環節2：科學探究——提出問題、作出假設

針對學生對植物的呼吸作用提出的三個問題：不同植物的不同器官都能進行呼吸作用嗎？死亡的植物可以進行呼吸作用嗎？植物的呼吸作用會像人一樣吸收氧氣，釋放二氧化碳，同時釋放能量嗎？引導學生圍繞最后一個問題開始探究之旅：小組先討論確定一個研究課題，作出假設。同時做三點提醒：氧氣具有助燃的特性，當氧氣減少或者沒有氧氣的情況下，燃燒的蠟燭會熄滅；二氧化碳具有使澄清石灰水變渾濁的特性；熱能是能量的一種最常見的表現形式，會使溫度升高。

設計意圖：將學生提出的問題進行提煉，讓學生的探究活動有探究的必要和價值。同時這三個問題也是直擊本節實驗課的重難點，分而化之，有助于各個擊破。

（三）環節3：科學探究——制定計劃、交流計劃

設置開放性實驗器材超市，介紹超市實驗材料為生活中常見的不同植物的不同器官，胡蘿卜、芹菜莖、青菜葉、花菜、花生、大豆等，包括新鮮的和煮熟的。在呈現實驗器材時讓學生猜各個器材的用途，可供選擇的實驗器材簡單易得，變廢為寶，各種飲料瓶、保溫杯、保溫瓶、空洗手液瓶、注射器等；學生根據活動單的引導制定計劃：參觀超市，選購合適的材料器材，搭建實驗裝置，討論檢驗方法、預估實驗結果；交流計劃：各主題代表展示實驗裝置并做簡要說明，其他同學提出質疑或給出合理建議。

設計意圖：設置開放性實驗器材超市，意在為學生創造一種自主選材、自主設計、多角度探究的開放性實驗氛圍，引導學生主動參與在科學探究活動中，培養合作能力與實踐能力。用學生熟悉的生活化用品做實驗，讓學生深切地感受到科學和社會、科學和日常生活的關系。

方案展示：

（1）第1 組和第4 組方案展示：他們的研究課題相同（探究吸收氧氣），檢測方法相似。小組比較發現對照組的設置不同：一個是用等量的煮熟胡蘿卜作對照，一個是空白對照，其他同學認為實物對照更科學，更遵循單一變量原則；實驗條件第4 小組設置為光下4 小時，同學認為設置錯誤，青菜葉在光下影響實驗結果的檢測；另外為了保證植物充分進行呼吸作用裝置放置時間要適當延長。之后他們即時修正方案。

表一 活動單部分展示

（2）第2 小組和第6 小組的方案展示（探究釋放二氧化碳）：比較發現檢驗方法不同：一個是將瓶內氣體利用洗手液瓶的按壓裝置擠出檢驗，一個是將澄清石灰水用注射器注入瓶內檢驗，同學認為都是切實可行的。

（3）第3 小組和第5 小組的方案展示（探究釋放能量）：兩者都有保溫裝置，同學們認為都可以，但第5 小組的同學認為他們的方案更佳，理由是：如果本實驗是在冬天做，室溫低，植物的呼吸作用可能會受到抑制，溫度變化不明顯，他們的方案可以在兩個保溫桶內倒入適量的溫水，以促進植物的代謝更有利于實驗結果的觀察。他們的解釋得到大家的認可。

設計意圖：方案展示、交流評價讓學生勇于發表自己的意見，能認真聽取他人建議；同時培養學生具有初步的創新能力。

（四）環節4：科學探究——實施計劃、得出結論、表達交流

將第二課堂的同學前一天做的實驗裝置展示出來。學生按照本小組研究的課題，領取相似實驗裝置和材料說明，繼續完成實驗檢測記錄（手機攝像，上傳班級微信群）、觀察交流，得出結論。我作三點提醒：1.檢測氧氣要快速及時；2.檢測二氧化碳要緩慢震蕩；3.檢測能量要觀察細微。

設計意圖：利用第二課堂的活動成果可以將科學探究的每個環節落到實處！實驗現象視頻發送到微信群，可以實現資源共享，讓學生也看到其他探究主題的實驗結果，有利于得出實驗結論。

結果展示：

（1）第1 小組和第4 小組的結果展示（檢驗消耗氧氣）：播放兩小組的檢測視頻，比較兩組實驗結果記錄情況，一致認為第一小組的記錄更準確嚴謹。

（2）第2 小組和第6 小組的結果展示（檢驗釋放二氧化碳）：播放兩小組的檢測視頻，比較兩組發現，第6小組增加了一個低溫實驗組，由此形成了甲乙和甲丙兩個對照實驗，生成了溫度影響呼吸作用的結論。第二課堂的同學對大蒜頭呼吸作用產生的氣體也進行現場檢測。

（3）第3 小組和第5 小組的結果展示（檢驗釋放能量）：播放兩小組的檢測視頻，同樣發現第5 小組的更全面：比較了三種狀態的種子的呼吸作用釋放能量的多少。但溫度上升不是很明顯，課后探究可能的原因。

設計意圖：增強學生對實驗現象準確表述、結果全面分析和結論生成的能力。當實驗結果不在預期范圍，進一步考查學生分析問題的能力，也為下個環節作鋪墊。

（五）環節5：拓展提升，總結升華

我現場演示利用溫度傳感器、數據采集器、電腦等探究萌發的大豆種子和煮熟的大豆種子呼吸作用釋放能量的實驗組裝過程，然后快速播放溫度變化曲線生成進程，比較直觀地得出活的植物呼吸作用釋放能量的實證。在此基礎上總結歸納呼吸作用的概念。引導學生試著解釋現象：泥里生長的蓮藕為什么有孔？解決生產生活中實際問題：平時買回來的新鮮果蔬怎么存放才保鮮？國家糧食儲存關系國計民生，你有好的建議嗎？

設計意圖：信息技術與課堂教學有機整合有利于知識的獲取和支持，使課堂教學內容更加豐富和完善。引導學生應用所學知識解決生活實際問題，認識所學知識的作用和意義，整節課首尾遙相呼應。

五、教學反思

在整個教學過程中，學生自主合作探究、深度學習的教學理念始終貫穿其中，充分體現了新課標思想，以下是我的幾點反思：

1.本課的導入為學生創設了一個家庭的“生物工作坊”的情境，鼓勵學生在一種感性的、探究性的學習情境中，嘗試發現和解決問題，并基于問題的解決而開展一系列的實驗探究。

2.本課在實驗方法上又創設了“生物工作坊”，開設了開放性實驗器材超市，能夠真正讓每個學生最大限度地在直接感知、實際操作和親身體驗中獲得經驗，促進了學生深度學習。

3.教師將學生需要和興趣，與大量課程資源及相應的“生物工作坊”活動關聯起來，并不斷系統化，深化了學生的學習，豐富了學生的經驗，促進學生生物學科核心素養的發展。