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      科學(xué)思維觀念下對(duì)植物蒸騰作用實(shí)驗(yàn)的一點(diǎn)思考

      2020-10-20 05:42:40蔣紅
      中學(xué)生物學(xué) 2020年7期
      關(guān)鍵詞:科學(xué)思維

      蔣紅

      摘要 在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)對(duì)植物蒸騰作用實(shí)驗(yàn)類型,實(shí)驗(yàn)材料,實(shí)驗(yàn)裝置等方面進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化和創(chuàng)新,使“實(shí)驗(yàn)”和思維緊密結(jié)合在一起,有效的發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力。

      關(guān)鍵詞 科學(xué)思維 初中生物實(shí)驗(yàn) 蒸騰作用

      中圖分類號(hào)C633. 91

      文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

      科學(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容,是指為了正確認(rèn)識(shí)客觀世界所具有的思辨模式和認(rèn)識(shí)方法,是連接實(shí)踐與理論的橋梁,是符合認(rèn)知規(guī)律、遵循一定邏輯規(guī)則,并能夠達(dá)到正確認(rèn)識(shí)結(jié)果的思維。它是科學(xué)探究的重要組成部分,也是形成生命觀念的重要途徑。一些概念的形成需要運(yùn)用科學(xué)思維方法。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師不僅要使學(xué)生獲得生物學(xué)知識(shí)和具備實(shí)驗(yàn)技能,還要注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的習(xí)慣。目前初中生物學(xué)教材中有些實(shí)驗(yàn)可能因?yàn)楦鞣N因素的影響,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及教學(xué)效果并不理想。所以,教師在教學(xué)過(guò)程中要深入研究,改進(jìn)實(shí)驗(yàn),提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維,真正地落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

      江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社義務(wù)教育教科書生物學(xué)八年級(jí)上冊(cè)第十八章“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定”第一節(jié)“綠色植物與生物圈的水循環(huán)”中介紹植物通過(guò)根從土壤中吸收的水分,除供生命活動(dòng)需要以外,大部分通過(guò)蒸騰作用散失到大氣中,接著設(shè)置了演示實(shí)驗(yàn)測(cè)定“植物的蒸騰作用”。

      蘇科版有關(guān)植物蒸騰作用實(shí)驗(yàn)的具體描述為:選取兩支粗細(xì)相近的紙條,一枝保留葉片,一枝將葉片去掉,分別插入兩個(gè)錐形瓶?jī)?nèi),盡量接近瓶底。枝條漏出瓶外的部分用塑料袋罩住,袋口扎緊。兩個(gè)瓶?jī)?nèi)水的液面高度一樣,液面上加適量食用油,防止水分的蒸發(fā),然后在瓶壁上做標(biāo)記。將它們放到有陽(yáng)光的地方,約3h后,看一看發(fā)生的變化。觀察比較兩個(gè)瓶?jī)?nèi)水的液面高度有沒(méi)有變化,你能說(shuō)明其中的原因嗎?分析上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,你得出什么結(jié)論?

      實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中不難看出實(shí)驗(yàn)的目的是為了證明植物存在蒸騰作用的現(xiàn)象,而且葉是植物蒸騰作用的主要器官。但用科學(xué)思維的觀念仔細(xì)斟酌這個(gè)實(shí)驗(yàn),就有許多需要值得商榷的地方。

      1 改變實(shí)驗(yàn)類型,培養(yǎng)科學(xué)思維

      教材上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是演示實(shí)驗(yàn)。教師實(shí)施演示實(shí)驗(yàn);學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析教師設(shè)置的問(wèn)題,結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出植物具有蒸騰作用的現(xiàn)象并且與植物的葉有關(guān)。

      演示實(shí)驗(yàn)是一種教學(xué)方法,指教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示,引導(dǎo)學(xué)生觀察、比較分析,從而認(rèn)識(shí)事物的性質(zhì)和變化規(guī)律。教師應(yīng)充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的作用,使學(xué)生全面觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題,將形象思維轉(zhuǎn)化為抽象思維,形成準(zhǔn)確的概念和理論。

      但在實(shí)際的課堂教學(xué)中,有很多因素會(huì)影響演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。例如,教室里的學(xué)生很多,有可能不能顧及到全班所有的學(xué)生都能看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;有些實(shí)驗(yàn)像蒸騰作用實(shí)驗(yàn)需要提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作準(zhǔn)備才能在課堂上觀察現(xiàn)象。這樣就變成了教師講操作,學(xué)生聽、被動(dòng)地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,既不利于學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行探索,也不利于學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。因此,教師要多將一些演示實(shí)驗(yàn)變?yōu)閷W(xué)生可操作的探究性實(shí)驗(yàn)。

      探究性實(shí)驗(yàn)是一種認(rèn)知活動(dòng),通過(guò)對(duì)日常生活中一些現(xiàn)象進(jìn)行觀察,提出探究問(wèn)題、假設(shè),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探索、分析研究得出結(jié)論來(lái)形成科學(xué)概念。它不僅關(guān)注“正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果”,更重要的是使學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程,獲取知識(shí)和技能,加強(qiáng)科學(xué)思維及科學(xué)探究的能力。探究性實(shí)驗(yàn)也可以培養(yǎng)學(xué)生的非智力因素,如興趣、意志等的重要方式,完全符合現(xiàn)階段“核心素養(yǎng)”提倡的重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程及科學(xué)思維方式的培養(yǎng),鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力及解決問(wèn)題的能力。當(dāng)然,探究性實(shí)驗(yàn)也有一定的局限性,時(shí)間可能會(huì)持續(xù)得比較長(zhǎng)。這可能也是大部分教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不采取的一個(gè)重要原因。

      2 精選實(shí)驗(yàn)材料、注重思維態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)性

      教材選取了兩支粗細(xì)相近的紙條作為實(shí)驗(yàn)材料,一枝葉片保留,一枝剪掉葉片。這樣的選擇和處理實(shí)際上是有問(wèn)題的,這種狀態(tài)和自然條件相差較遠(yuǎn):正常情況下植物不可能直接生活在自來(lái)水中;植物吸收水分的主要器官是根,用枝條直接插在水中,不能正確地反映植物吸收水分的器官,會(huì)與學(xué)生先前已經(jīng)建立起來(lái)的概念形成一定的偏差。只有從實(shí)際出發(fā),才能反映事物的本質(zhì)和規(guī)律,保證科學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。

      所以在材料選擇上,教師盡量要符合實(shí)際的生長(zhǎng)環(huán)境。貼近自然才能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加具有說(shuō)服力,獲得的概念也更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn),教師不妨可以選取三棵長(zhǎng)勢(shì)、大小差不多的盆栽植物,一棵不做處理,第二棵去掉一半葉片,第三棵去掉全部葉片?;蛘哌x取三棵長(zhǎng)勢(shì)、大小差不多的水培植物,一棵將葉片全部去掉,第二棵去掉一半,第三棵葉片全部保留。然后,把它們置于裝入等量的無(wú)土栽培培養(yǎng)液的干凈的玻璃容器中(如試管、錐形瓶)生長(zhǎng)。第二種方案用到了玻璃容器,更有利于學(xué)生觀察液面變化,歸納、總結(jié)植物蒸騰作用的相關(guān)知識(shí)。

      3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置,發(fā)展學(xué)生思維的發(fā)散性

      優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置是為了方便實(shí)驗(yàn)操作,縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)化有助于豐富學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)并提升探究能力。明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又助于學(xué)生歸納和概括出一般概念和原理,發(fā)展科學(xué)思維能力。

      教材上針對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)提出了一個(gè)問(wèn)題:比較兩個(gè)瓶?jī)?nèi)水的液面高度是否發(fā)生變化?但教材上用來(lái)放枝條的實(shí)驗(yàn)裝置是錐形瓶,錐形瓶橫截面比較大,3h內(nèi)的變化不是特別明顯,需要足夠長(zhǎng)的時(shí)間才能看到明顯的變化,即使變化了也沒(méi)有具體的數(shù)據(jù)來(lái)定量的表示。所以在實(shí)驗(yàn)裝置的準(zhǔn)備中,教師可以選擇橫截面相對(duì)較小的試管作為容器,同時(shí)可以在試管壁上貼上刻度標(biāo)尺。這樣學(xué)生不僅能清楚地看到液面發(fā)生的變化,并且還能通過(guò)具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,從而有助于得出科學(xué)的結(jié)論。

      教師在引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中,始終要堅(jiān)持不急于指思路、拋答案,而是給出相關(guān)的信息,調(diào)動(dòng)他們的想象力和發(fā)散性思維,逐步培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力和科學(xué)思維方法。

      4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)材料,發(fā)展學(xué)生思維的創(chuàng)造性

      創(chuàng)造性思維是指產(chǎn)生新的思維成果,具有獨(dú)創(chuàng)性的思維。它不是與生具有的,而是后天認(rèn)真思考,培養(yǎng)鍛煉出來(lái)的。教師在教學(xué)過(guò)程中需創(chuàng)設(shè)有利的創(chuàng)新環(huán)境,激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲。

      教材上通過(guò)觀察套在有葉子枝條的塑料袋上有無(wú)小水珠判定是否發(fā)生蒸騰作用。其實(shí),現(xiàn)象是否明顯還與塑料袋的質(zhì)量有關(guān)系,不是很透明的塑料袋現(xiàn)象觀察不怎么明顯,所以教師在實(shí)驗(yàn)中為學(xué)生準(zhǔn)備了浙教版科學(xué)八年級(jí)下冊(cè)書上提到的氯化鈷試紙。該試紙干燥的時(shí)候呈現(xiàn)藍(lán)色,遇到水分會(huì)呈現(xiàn)粉色。面對(duì)新材料,如何使用?為什么要這樣做?還有沒(méi)有其他方法?這些問(wèn)題的提出和解決更能體現(xiàn)學(xué)生在自主探究實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)造力和科學(xué)思維能力。

      有的小組提出用回形針直接將氯化鈷試紙夾在葉片上。有的小組則提出直接用手將氯化鈷試紙按在葉片上。但通過(guò)嘗試,學(xué)生發(fā)現(xiàn)手上的汗水及空氣里的水分也會(huì)使試紙顏色發(fā)生變化。這些因素會(huì)干擾到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此時(shí),學(xué)生需要理性思維,大膽嘗試。經(jīng)過(guò)反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,學(xué)生覺(jué)得把回形針固定的葉片放在塑料袋中,塑料袋排除空氣?;蛘哂帽ur膜將氯化鈷試紙和葉片緊緊的包裹起來(lái)。這兩種方法不僅可以排除外界因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,也能獲得實(shí)驗(yàn)效果。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)方案,學(xué)生觸類旁通探究了植物的蒸騰作用是否與莖有關(guān)。意外的是有些小組將葉片的上下表面都貼了氯化鈷試紙,發(fā)現(xiàn)上下表皮散失的水分不一樣多。這樣的創(chuàng)新舉動(dòng)使學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)。新的發(fā)現(xiàn)又刺激學(xué)生進(jìn)行新一輪的探究,即探究上下表皮散發(fā)的水分不一樣的原因。

      正如我國(guó)著名數(shù)學(xué)家華羅庚所說(shuō):“人之可貴在于能創(chuàng)造性地思維?!睂W(xué)生和教師共同利用創(chuàng)新材料,形成最優(yōu)方案,通過(guò)實(shí)驗(yàn)與思維緊密結(jié)合的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),激發(fā)了學(xué)生探究熱情和創(chuàng)造力,使課堂更加精彩。

      教師在教學(xué)中要不斷更新教育理念,傳授正確知識(shí),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主動(dòng)思考。只有教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考、探究,才會(huì)有學(xué)生的探究,才能使學(xué)生在探究中理解科學(xué)概念,在解決問(wèn)題中養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣。

      參考文獻(xiàn):

      [1]蘇愛娣.“植物蒸騰作用的探究”的探究教學(xué)[J].課程教育研究,2014,(3):24-25

      [2]陳秋香.“基于發(fā)張學(xué)生科學(xué)思維的初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新"[J].中學(xué)生物教學(xué),2018,(8):48-50

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