任玥僮 潘 青

（1北京師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)華夏女中 北京 100055 2北京市西城區(qū)教育研修學(xué)院 北京 100055）

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （2011年版）》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，特別強(qiáng)調(diào)“突出創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)”。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，教師應(yīng)具有創(chuàng)新的意識(shí)、信心、能力和行動(dòng)，勇于構(gòu)建富有創(chuàng)新氛圍的課堂。筆者在“植物的呼吸作用”單元教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中，對(duì)構(gòu)建初中生物學(xué)創(chuàng)新課堂進(jìn)行了嘗試。

1 指導(dǎo)思想

創(chuàng)新教育是素質(zhì)教育的靈魂與核心。在現(xiàn)代教學(xué)理論的啟發(fā)下，筆者在課堂教學(xué)研究和實(shí)踐的過(guò)程中，逐漸認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新教育課堂不僅是目標(biāo)定位（為什么教）理念新，更重要的是在內(nèi)容重構(gòu)（教什么）、教學(xué)實(shí)施（怎么教）、營(yíng)造課堂氛圍（教得怎么樣）等方面要有所創(chuàng)新（圖1）。其中，目標(biāo)定位新理念的落實(shí)，是以整合的知識(shí)為依托，以有序的學(xué)習(xí)活動(dòng)為主線，以創(chuàng)新思維訓(xùn)練為核心，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)自我素質(zhì)的自主構(gòu)建和協(xié)調(diào)發(fā)展。只有營(yíng)造良好的課堂氛圍，才能為學(xué)生提供一個(gè)發(fā)展創(chuàng)新能力的舞臺(tái)，所以，課堂氛圍也是教學(xué)成敗和教學(xué)有效性的一種真實(shí)反映，可作為創(chuàng)新教學(xué)評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

圖1 創(chuàng)新教育課堂的基本理念示意圖

2 課程內(nèi)容

課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“植物的呼吸作用”單元教學(xué)，要求教師幫助學(xué)生形成“在生物體內(nèi)，細(xì)胞能通過(guò)分解糖類等獲得能量，同時(shí)生成二氧化碳和水”這個(gè)重要概念，并建議組織學(xué)生調(diào)查生產(chǎn)中利用植物呼吸作用原理的有關(guān)措施。教材是編者對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行初組織、初加工和初創(chuàng)造的結(jié)晶，是教師備課和教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施的重要依據(jù)。備課中，筆者對(duì)不同版教材進(jìn)行比較研究后得知，有關(guān)“植物的呼吸作用”單元知識(shí)結(jié)構(gòu)，各個(gè)版本的教材基本相同（圖2）。該知識(shí)體系順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從現(xiàn)象到本質(zhì)、從具體到抽象，由感性到理性、由原理到實(shí)踐（應(yīng)用），內(nèi)容結(jié)構(gòu)有利于學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和思維。但是，教材對(duì)“細(xì)胞通過(guò)分解糖類等獲得能量”這個(gè)命題，卻普遍缺乏妥善的應(yīng)對(duì)策略，既沒(méi)有引導(dǎo)學(xué)生探究的可行性實(shí)驗(yàn)方案，也沒(méi)有提供能引發(fā)學(xué)生聯(lián)想、分析和推理的相關(guān)事實(shí)或?qū)嶒?yàn)資料。此外，城鎮(zhèn)中學(xué)的學(xué)生難以“調(diào)查生產(chǎn)中利用植物呼吸作用原理的相關(guān)措施”，教材沒(méi)有對(duì)此作出相應(yīng)調(diào)整。

圖2 植物的呼吸作用單元的知識(shí)結(jié)構(gòu)

備課中的知識(shí)重構(gòu)，是對(duì)課程內(nèi)容的再組織、再加工和再創(chuàng)造的過(guò)程，針對(duì)本單元教材內(nèi)容的薄弱環(huán)節(jié)，筆者對(duì)知識(shí)進(jìn)行了重構(gòu)。

2.1 多渠道搜集信息 為了突破“細(xì)胞能通過(guò)分解糖類等獲得能量”這個(gè)核心概念，備課中筆者利用互聯(lián)網(wǎng)搜集到一條新聞報(bào)道：2003年12月16日，我國(guó)萬(wàn)噸貨輪“居庸關(guān)”號(hào)途徑廣東汕頭附近公海時(shí)，裝有3 700 t玉米的二號(hào)艙發(fā)生冒煙起火的險(xiǎn)情，火災(zāi)原因竟然是玉米受潮后自燃。此外，還利用研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)間，組織學(xué)習(xí)小組成員設(shè)計(jì)并實(shí)施“萌發(fā)種子呼吸過(guò)程消耗有機(jī)物”的探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，收集和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，繪制成種子呼吸過(guò)程有機(jī)物含量變化的曲線圖（圖3）；與此同時(shí)，小組成員利用顏色反應(yīng)，定性測(cè)定種子呼吸過(guò)程淀粉含量變化（圖4）。這些實(shí)驗(yàn)探究獲得的資料和檢測(cè)樣品，為本單元知識(shí)整合提供了豐富的素材。

初一學(xué)生對(duì)植物呼吸作用的感性知識(shí)甚少，更缺乏生產(chǎn)或生活中應(yīng)用植物呼吸作用原理的實(shí)踐體驗(yàn)，難以參與課堂的信息交流活動(dòng)。為促使學(xué)生贏得話語(yǔ)權(quán)和主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，課前布置學(xué)生進(jìn)行家庭訪問(wèn)和調(diào)查：媽媽買回的蔬菜和水果是怎樣保鮮的？家中盆栽的花卉為什么要定期松土？學(xué)生在家庭調(diào)查活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題，使課堂充滿民主、活躍的氣氛。

圖3 萌發(fā)玉米種子干重的變化

圖4 萌發(fā)玉米種子淀粉含量的變化

2.2 拓展實(shí)驗(yàn)活動(dòng) 筆者遵循課程內(nèi)容少而精的課程標(biāo)準(zhǔn)理念，本著充分汲取教材知識(shí)的合理框架，適當(dāng)充實(shí)和更新核心內(nèi)容的原則，對(duì)植物的呼吸作用單元知識(shí)重構(gòu)的框架如圖5所示。該單元知識(shí)體系以學(xué)習(xí)活動(dòng)為主線，圍繞著植物的呼吸作用概念的形成和應(yīng)用依次展開(kāi)，保留了直觀的種子萌發(fā)呼吸現(xiàn)象的演示實(shí)驗(yàn)，增加了探究各種植物器官的呼吸生理的實(shí)驗(yàn)，增添了實(shí)驗(yàn)分析的具體內(nèi)容，為形成“細(xì)胞能通過(guò)分解糖類等獲得能量”的重要概念提供支撐。此外，解說(shuō)植物進(jìn)行呼吸作用的生理意義，列舉應(yīng)用植物呼吸原理于日常生活的調(diào)查資料，設(shè)計(jì)“探究溫度影響植物呼吸作用”的實(shí)驗(yàn)方案等活動(dòng)，則有助于學(xué)生深入理解和應(yīng)用概念。

圖5 植物的呼吸作用知識(shí)重構(gòu)框架

3 課堂實(shí)施

3.1 資源利用方法新 以往的植物呼吸作用教學(xué)活動(dòng)，教師通常選萌發(fā)種子做實(shí)驗(yàn)材料，用廣口瓶制作演示實(shí)驗(yàn)裝置。萌發(fā)種子呼吸旺盛，廣口瓶容量大，裝入的種子多，呼吸過(guò)程耗氧量和二氧化碳釋放量多，呼吸現(xiàn)象直觀顯著。由于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室廣口瓶數(shù)量有限、檢測(cè)氣體性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作不方便等原因，難以將觀察呼吸現(xiàn)象的演示實(shí)驗(yàn)提升為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。用其他植物器官做材料，則實(shí)驗(yàn)效果較差。

在本單元教學(xué)活動(dòng)中，筆者動(dòng)員學(xué)生搜集家里棄用的洗手液空瓶，沖洗干凈后在按壓閥上套接一段塑膠管，另一端塑膠管口上再套接玻璃細(xì)管，用于實(shí)驗(yàn)探究各種植物器官的呼吸作用。各小組自選實(shí)驗(yàn)材料包括：甘薯、胡蘿卜、土豆、萵筍莖、新鮮菜葉、菜花、蘋(píng)果、葡萄，以及煮熟的萌發(fā)種子。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用按壓法排除容器中氣體，使石灰水中形成明顯的白色沉淀，用點(diǎn)燃的香火檢測(cè)容器內(nèi)的氧含量也效果顯著。綜合分析各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，證實(shí)了各種植物器官都能進(jìn)行呼吸作用。但是，煮熟的種子不發(fā)生呼吸現(xiàn)象。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，為推斷植物呼吸發(fā)生在活細(xì)胞內(nèi)提供了充分證據(jù)。以往用一對(duì)小保溫瓶和溫度計(jì)，檢測(cè)萌發(fā)種子呼吸時(shí)釋放大量能量，學(xué)生讀取溫度值不甚方便。本次實(shí)驗(yàn)將溫度計(jì)改用溫度傳感器，即使學(xué)生輪流定時(shí)觀測(cè)和記載，獲得的溫度數(shù)據(jù)也準(zhǔn)確可靠。

3.2 學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)新 本單元教學(xué)以學(xué)生的探究學(xué)習(xí)為主，活動(dòng)數(shù)量多、形式多樣、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，且時(shí)間緊迫，因此對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)要求較高。備課中，筆者將確定的學(xué)習(xí)活動(dòng)分為：?jiǎn)栴}情境創(chuàng)設(shè)、認(rèn)識(shí)呼吸現(xiàn)象、揭示呼吸本質(zhì)、呼吸原理應(yīng)用4個(gè)部分，并用表格將學(xué)習(xí)活動(dòng)內(nèi)容及程序加以編制（表1），以突顯每項(xiàng)活動(dòng)的預(yù)期目標(biāo)及活動(dòng)之間的聯(lián)系。

表1 植物呼吸作用的學(xué)習(xí)活動(dòng)程序表

以往的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)立足于學(xué)生直觀呼吸現(xiàn)象，本單元的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)則以透過(guò)呼吸現(xiàn)象、揭示呼吸實(shí)質(zhì)為核心?；顒?dòng)程序的編排力求符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，即從現(xiàn)象到本質(zhì)、從具體到抽象，由表及里、層層深入；力求讓學(xué)生通過(guò)探究獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為論據(jù)，通過(guò)論證和邏輯推理得出結(jié)論，從而體驗(yàn)知識(shí)形成的過(guò)程和發(fā)展科學(xué)思維品質(zhì)。

依據(jù)學(xué)習(xí)活動(dòng)的方案，教師帶領(lǐng)學(xué)習(xí)小組的學(xué)生，利用課余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作：①落實(shí)學(xué)習(xí)小組的家庭調(diào)查活動(dòng)；②以萌發(fā)的玉米種子為材料，師生共同裝配觀察呼吸現(xiàn)象的演示實(shí)驗(yàn)裝置；③準(zhǔn)備本組選定的植物器官材料，用洗手液塑料瓶和塑膠管等設(shè)備，裝配探究細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)裝置；④在研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)探究萌發(fā)種子呼吸時(shí)產(chǎn)生水；⑤實(shí)驗(yàn)探究萌發(fā)種子呼吸時(shí)有機(jī)物和糖分含量變化，繪制有機(jī)物含量變化曲線圖或檢測(cè)糖分含量變化樣本。課前的充分準(zhǔn)備工作，為課上實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的順利開(kāi)展提供了有力保障。

3.3 思維訓(xùn)練思路新 筆者在初中從教多年，深感學(xué)生的課堂思維活動(dòng)常常呈現(xiàn)沉悶而壓抑狀態(tài)。學(xué)生習(xí)慣于教師的一言堂，缺乏獨(dú)立思考的意識(shí)；缺乏自信心，不敢表達(dá)自我見(jiàn)解并崇尚教師的權(quán)威。針對(duì)學(xué)生思維品質(zhì)的薄弱環(huán)節(jié)，在本單元教學(xué)過(guò)程中，將培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立意識(shí)和增強(qiáng)自信作為開(kāi)拓學(xué)生創(chuàng)新思維能力切入點(diǎn)。

1）營(yíng)造一個(gè)創(chuàng)新的學(xué)習(xí)氛圍，力促學(xué)生勤于思考和大膽想象，強(qiáng)化學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)。從表1可見(jiàn)，每項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)都涉及一個(gè)學(xué)習(xí)對(duì)象（客體），例如實(shí)驗(yàn)材料性質(zhì)，植物呼吸的場(chǎng)所，呼吸過(guò)程中物質(zhì)變化特征，能量貯存、釋放和利用方式，以及有機(jī)物與能量的關(guān)系等。顯然，每個(gè)客體都蘊(yùn)育著相關(guān)問(wèn)題，教師也正是利用這些問(wèn)題及其特定的問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生問(wèn)題意識(shí)，嘗試性地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題，并引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，尋求解決問(wèn)題的途徑和方法。

2）豐富學(xué)生的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，讓其取得在學(xué)習(xí)過(guò)程中表達(dá)獨(dú)立見(jiàn)解的話語(yǔ)權(quán)。為了促使學(xué)生形成自我見(jiàn)解和取得課堂上的話語(yǔ)權(quán)，教師力促每個(gè)學(xué)生在課前都完成一項(xiàng)家庭調(diào)查課題，或利用互聯(lián)網(wǎng)搜集植物呼吸原理指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的實(shí)例。讓部分學(xué)生參與演示實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備過(guò)程、裝配本組探究植物器官呼吸的實(shí)驗(yàn)裝置，將研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)內(nèi)容與課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容相銜接，為課堂學(xué)習(xí)提供重要的實(shí)驗(yàn)資料。在新授課的進(jìn)程中，學(xué)生不僅主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)探究，而且直面多渠道提供的信息資料，從而獲得必要的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，也取得表達(dá)獨(dú)立見(jiàn)解的話語(yǔ)權(quán)。

3）搭建發(fā)展創(chuàng)新思維的平臺(tái)，引領(lǐng)學(xué)生的思維活動(dòng)進(jìn)程。創(chuàng)新思維是多種思維方法的綜合應(yīng)用，聯(lián)想是創(chuàng)新思維的重要方法和途徑。在本單元教學(xué)過(guò)程中，當(dāng)學(xué)生觀察萌發(fā)種子的呼吸現(xiàn)象時(shí)，一個(gè)“為什么選用萌發(fā)種子作為呼吸實(shí)驗(yàn)材料”的問(wèn)題，不僅促使學(xué)生意識(shí)到萌發(fā)種子的旺盛代謝特征，而且啟迪其聯(lián)想到“是否能直觀其他植物器官的呼吸現(xiàn)象”。這樣的新概念和新問(wèn)題，激起學(xué)生繼續(xù)探究的極大興趣。當(dāng)學(xué)生探究各種植物器官呼吸現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)成功后，一個(gè)“植物呼吸究竟在哪里進(jìn)行”問(wèn)題，使其聯(lián)想到細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，從而形成“呼吸作用在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行”的新見(jiàn)解。然后，提示學(xué)生思考：植物細(xì)胞內(nèi)哪類物質(zhì)貯存著大量的能量？這個(gè)問(wèn)題點(diǎn)撥學(xué)生用習(xí)得的光合作用知識(shí)，對(duì)呼吸過(guò)程釋放的能量來(lái)源作出推測(cè)；進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生從物質(zhì)與能量變化的特征的角度，判斷呼吸作用與光合作用之間的對(duì)立關(guān)系，并引發(fā)學(xué)生提出疑問(wèn)：細(xì)胞能通過(guò)分解有機(jī)物而釋放能量嗎？有機(jī)物是怎樣分解的？由此可見(jiàn)，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)未知的科學(xué)事實(shí)作出推測(cè)或判斷，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)立性具有重要作用。

靈感（頓悟）也是創(chuàng)新思維的一種重要方法。教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生質(zhì)疑細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物分解方式時(shí)，教師點(diǎn)燃一根木條，讓學(xué)生說(shuō)明木條的屬性，火焰的性質(zhì)，助燃的物質(zhì)，以及煙霧的成分等。由于木條燃燒事件的觸發(fā)，學(xué)生瞬間找到解決問(wèn)題的突破口：若細(xì)胞內(nèi)發(fā)生“燃燒”過(guò)程，則有機(jī)物含量會(huì)降低并伴隨著能量釋放。由此鼓勵(lì)學(xué)生以種子為實(shí)驗(yàn)材料，嘗試設(shè)計(jì)探究種子萌發(fā)過(guò)程中有機(jī)物含量變化的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)而通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，從而使問(wèn)題得到解決。

總之，在本單元學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)程中，嘗試對(duì)學(xué)生進(jìn)行聯(lián)想、推測(cè)或判斷、頓悟、拓展等思維方法訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立和自信等思維品質(zhì)。構(gòu)建創(chuàng)新課堂是教師動(dòng)腦、動(dòng)手、用心創(chuàng)造三位一體行為的結(jié)晶，是引領(lǐng)學(xué)生迅速成長(zhǎng)的必經(jīng)之路。