初中生物教材中植物的呼吸作用简易实验装置制作和应用

    刘长新

    

    

    

    摘? 要 初中生物是一门以实验为基础的学科，实验在教学中的重要意义不言自明。结合以往执教经验，实验教学不必拘泥于教材限定，制作与应用简易实验装置，可以收到意想不到的教学效果。以“植物的呼吸作用”教学为例，进行相关阐述。

    关键词 初中生物;植物的呼吸作用;简易实验装置

    中图分类号：G633.91? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）09-0117-03

    1 前言

    以实验为基础进行教学活动是生物学的典型特征。在初中生物学科中，实验教学有着极其重要的地位，但很多教师一直以来习惯于采用照本宣科的教学方式。初中生物实验教学局限于教材设定，而很多教材实验设计流程冗繁复杂，并非理想选择。在教学中，教师若是能够换个思路，带领学生制作并应用简易实验装置，也许会收到意想不到的教学效果。

    2 初中生物教材中“植物的呼吸作用”实验原型和不足

    “植物的呼吸作用”是初中生物教学的重点，“植物呼吸作用释放二氧化碳”和“植物呼吸作用吸收氧气”是本节课的重点，通过本节知识学习，可促使学生对生命体的生命活动有深刻的认识理解。在“植物的呼吸作用”这节课程教学中，实验是不可或缺的教学环节，在教材之中出示了两种实验设计方式：实验一，利用二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊的特性，借助广口瓶、导管、试管等器具，收集植物呼吸作用产生的二氧化碳气体，将其通入澄清的石灰水中，通过观察石灰水的状态，从而验证植物呼吸作用的释放产物;实验二，通过观察装有植物的广口瓶中燃烧的蜡烛熄灭，从而证明植物呼吸中利用了氧气。

    这两个实验看似契合植物呼吸作用原理，实则存在一定的不足。

    1）实验装置复杂，仪器组装困难，并且对仪器的使用要求条件较高。

    2）所产生的二氧化碳气体容易通过漏斗发生逸散，从而对实验效果产生影响。

    3）实验过程中二氧化碳的排出采用的是注水法，反复操作易使二氧化碳溶解于水中，从而导致实验中二氧化碳浓度比重降低，致使实验效果不佳。

    4）实验所需设备装置在有限时间内很难做到连续反复应用，如植物呼吸作用产生二氧化碳最快需要2 h，除非教师提前准备，否则在实际教学过程中很难操作进行。

    5）实验并没有设置对照组，因此无法准确地证明“只有活的植物才可能发挥呼吸作用”，这对学生的知识原理认知产生一定的影响。

    由此可以看出，传统教材实验的设计方式存在一定的弊病，若是简单按照教材说明进行实验演示操作，不仅实验成功率相对较低，也不利于学生观察和认知，因此有必要做出改进。

    3 初中生物教材中“植物的呼吸作用”简易实验装置的制作和应用

    “植物的呼吸作用”内容相对抽象，若不借助实验，学生很难认识知识本质。通过上述介绍可知，传统教材实验设计方式存在一定的不足。对此，笔者认为教师可以转变思路，引导学生利用生活中常见的材料进行简易实验装置制作，而这往往可以收到意想不到的教学效果。如在执教本节内容时，笔者带领学生进行下述简易实验装置的制作和应用。

    提出问题，建立假设? 在“植物的呼吸作用”这节课教学中，笔者认为在实验教学开始前，教师可以通过提出问题的方式进行相应铺垫，从而帮助学生顺利过渡到实验。如教师可以提出这样的问题：“人要呼吸，那么植物是否也要呼吸？植物的呼吸作用是否也是吸进氧气，呼出二氧化碳？”问题的设计意图是帮助学生建立生物知识与现实生活之间的联系，从而引发学生对植物呼吸作用产生认识和思考，从而为实验教学的顺利进行奠定基础和保障。

    质疑反思，改进实验? 教师可以为学生展示教材的实验方案，具体如图1、图2所示，然后引导学生思考：这两个实验有不足之处吗？实验方案能否进一步做出优化改进呢？能否利用一套装置，将两個实验结合在一起呢？然后教师可以基于此，将学生划分为若干个小组，并引导学生合作学习、思考，促使学生的主体作用得到调动发挥，自主设计出可行的实验方案，并制作简易的实验装置。这样的教学可以促使学生收获更多。

    思路引导，装置制作? 学生的生物学习基础能力有限，因此，教师应该发挥自身引导作用，给予学生实验设计思路点拨，如教师可以引导学生在不改变实验原理的基础上，利用大小饮料瓶、太空棉、输液器、剪刀、“哥俩好”胶水、干燥的绿豆种子、萌发的绿豆种子、温度计纸板、自粘贴色纸等生活常见物品材料，进行简易实验装置制作，从而实现更为明显的实验效果。具体的装置制作方式如下。

    第一步，制作气流控制器。用剪刀将输液器剪开，并用塑料管将各部门重新连接，从而组成一个气流控制器;安装小导管，并将底部用胶水封好;在上面开一个圆孔，这样可为石灰水的进入提供便利。

    第二步，制作保温瓶。将大饮料瓶的高度按照小饮料瓶的高度剪掉瓶身，这样一个天然的保温瓶就制作好了。

    第三步，用太空棉将小饮料瓶包好，并放入大饮料瓶内，确保两者之间瓶身平齐;在小饮料瓶上打两个孔，其中大孔插入温度计，小孔插入气流控制器。

    这样就制作成一个植物呼吸作用放热、释放二氧化碳的装置器（可在大瓶外贴一层自粘贴色纸，这样不仅看起来美观大方，也可以更好地观察瓶内石灰水的变化），具体如图3所示。

    装置使用，实验操作? 在具体的实验过程中，首先，教师可让学生准备上述装置两套，一套内放入萌发的种子（观察组），一套内放入干燥的种子（对照组），将装置的瓶盖拧紧，并往瓶盖的小孔中分别插入温度计和气流控制器;往装置中放入澄清的石灰水，放置一段时间后，观察两瓶内温度计的读数;打开气流控制器开关，并让学生用手去挤压装置器的瓶身，从而观察溢出的气体能否使澄清的石灰水变混浊。

    其次，让学生取两个自制的保温瓶，即观察组和对照组，分别放入萌发的种子和干燥的种子，盖上小饮料瓶瓶盖（瓶盖未打孔）;放置一段时间后，将小饮料瓶的盖子取下，并分别把燃着的卫生香放入饮料瓶内，对卫生香的燃烧情况进行观察，从而对植物是否吸收了瓶内的氧气做出判断。

    驗证假设，记录观察? 制作上述简易装置实验，教师可以采用学生分组的方式进行，同时为学生提供实验记录表，让学生将观看到的实验现象记录下来，具体详见表1。然后让学生结合实验记录情况，对实验原理进行总结分析。

    归纳总结，构建概念? 通过上述一系列的实验操作及学生对实验现象的观察记录，教师让学生对最终的实验结论做出总结，在学生总结的基础上做出相关归纳补充。笔者在执教过程中，让学生通过简易实验装置的制作与使用，自发总结出结论：植物通过呼吸作用可以吸收氧气;植物的呼吸作用可以释放二氧化碳和能量。而笔者结合学生的观点看法，为学生做出补充：植物体呼吸并不是像人一样，只是依靠呼吸系统，植物体所有器官的全部活细胞都在不停地进行呼吸作用。这样通过师生之间互动归纳总结，帮助学生主体构建植物呼吸作用概念，促使学生对这一章节的知识有更加深刻的认知和体会，实现由感性认识到理性认识的上升飞跃。

    知识应用，拓展提升? 在教学改革不断推进过程中，初中生物教学不仅仅在于传授学生生物知识，更为重要的是培养学生的应用意识，促使学生学会利用生物知识为现实生活生产服务。因此，在简易实验装置制作与应用教学中，在课堂教学结束之前，教师还可以向学生提出问题：农民伯伯在种植庄稼时，在施肥前为什么要进行松土？现代居民喜欢清晨到公园或者树林进行锻炼，这样做是否科学？如何利用植物呼吸原理进行蔬菜水果防腐保存？通过这三个问题促使初中生物教学向生活回归，引导学生学会用生物知识解决现实生活问题，对学生的生物学习发展是有诸多裨益的，可促使学生的生活学习能力得到更好的提升。因此，在初中生物简易实验装置制作教学中，教师切记不可忽视知识应用、拓展提升这一教学环节。

    教学反思，推动创新

    1）简易实验装置巧妙地利用生活废弃物品，更加贴近学生生活，同时改进后的实验操作更加简单便捷，实验现象更加直观、明显，可以吸引学生参与实验步骤的操作。

    2）简易实验装置制作和应用也存在不足。笔者认为应该将实验中的种子替换为已经用水进行充分浸泡的种子（最好是大豆种子），因为这样的种子呼吸性更强，实验效果会更加明显。

    4 结语

    实验是初中生物教学中不可或缺的教学环节，通过实验操作，可帮助学生加深对实验原理的理解与认识。初中生物实验教学不必拘泥于教材限定，教师可以有个性思路，带领学生制作应用简易实验装置，也许会收到意想不到的教学效果。笔者以“植物的呼吸作用”这节课程作为案例，阐述简易实验装置制作与应用方法，希望能够为教师同仁提供参考借鉴。

    参考文献

    [1]朱红.应用创新教具 开展实验探究：“植物的呼吸作用”的创新设计[J].中学生物学，2016，32（1）：52-54.

    [2]刚振华.自制植物呼吸作用综合装置器[J].生物学教学，2006，31（5）：44.

    [3]蔡玉玲.初中生物植物呼吸作用演示实验的改进探究[J].新课程，2017（26）：88.