变验证性实验为探究性实验

徐力

[摘 要]以“绿叶在光下产生淀粉”实验为例，将教材中的验证性实验改为探究性实验。通过对教材实验的改进，更清晰地揭示光合作用的实质，同时培养学生的科学思维，提高学生的科学探究能力。

[关键词]探究性实验;验证性实验;光合作用

一、设计依据与构想

新课程旨在提高学生生物学学科素养，倡导探究性学习。在教学设计中体现以学生为主体，促进学生各种能力的培养[1]。本文以“绿叶在光下产生淀粉”实验为例，将原有的验证性实验改为探究性实验，通过创设情境、步步设疑、课堂探究等教学组织形式，给学生充分展示的时间和空间，让学生真正成为学习的主人，培养学生科学探究的能力和合作学习的意识。通过探究“绿叶在光下产生淀粉”，让学生感悟探究过程，加深对光合作用的理解，掌握光合作用的实质。

二、教学分析

1.教学目标

（1）说明光合作用的产物主要是淀粉。

（2）通过实验提高学生的观察能力、实验能力和思维能力。

（3）通过实验探究的过程，让学生形成严谨的科学态度，树立科学实验的研究意识。

2.教学重难点

重点：探究“绿叶在光下产生淀粉”的实验设计及意图。

难点：“绿叶在光下产生淀粉”实验的操作。

3.教学准备

盆栽天竺葵（已经经过暗处理一昼夜、部分遮光和光照一上午）、黑纸片、曲别针、酒精、碘液、小烧杯、大烧杯、培养皿、酒精灯、三脚架、石棉网、镊子、火柴、自来水。

三、 教学过程

1.结合生活经验，导入新课

教师提问学生：早饭都会吃哪些主食？学生结合自身的生活经验，回答：早饭主要吃粥、包子、面条、面包等。教师进一步提问：这些食物中主要的营养成分是什么？学生猜测出主要的营养成分是淀粉。教师引导学生思考：为什么植物体内会含有淀粉呢？淀粉的产生可能与植物的哪种生理活动有关？学生猜测淀粉的产生可能与植物的光合作用有关，从而引出本节课课题。

2.创设情境，层层设疑，引导学生设计实验方案

让学生直接设计该实验方案是比较困难的，教学过程中教师需要给学生设置一些问题情境，步步设疑，再让学生去分析、去解决，从而抽丝剥茧地引导学生设计出合理的实验方案。

问题情境一：实验的原理

引导学生思考问题：如何检测叶片是否产生了淀粉？教师演示：向用淀粉溶液书写“淀粉”两字的纸上喷洒碘液，让学生观察现象。学生观察到喷洒碘液后“淀粉”两字变蓝。教师解释实验原理：淀粉遇碘变蓝。从而学生得出：可以向叶片上滴加碘液，如果发现变蓝，则证明有淀粉产生;如果不变蓝，则证明没有淀粉产生。

问题情境二：对照实验的设计。

引导学生思考：如何判断叶片产生淀粉的过程是否需要光？学生回答：设置对照实验（有光和无光）。进一步引导学生思考：如何设置对照实验？

教師展示三位同学所做的对照实验：甲同学取两盆植物 ，一盆照光，一盆放暗处，一段时间后检测哪盆植物叶片产生了淀粉;乙同学取一盆植物的两片叶片，一片全部遮光，一片不做任何处理，光照一段时间后检测哪片叶片产生了淀粉;丙同学取一盆植物的一片叶片进行部分遮光，光照一段时间后检测这片叶片的哪一部分产生了淀粉。引导学生从实验单一变量原则分析哪一位同学的设计更合理。学生观察、分析三组对照实验，可知为了防止叶片的不同对实验结果造成干扰丙同学的设计更合理。

问题情境三：实验前暗处理。

教师展示探究实验所需的材料，创设以下情境，让学生找漏洞。情境：小明选取光下一株植物的叶片直接进行部分遮光，经过一段时间光照后摘下叶片，用酒精脱去绿色，滴加碘液，发现遮光部位和未遮光部位都变蓝。小明说：这说明绿叶制造淀粉不需要光。学生分析小明说法的漏洞：选取的植物本身就是在光下的，叶片本身中就可能含有淀粉，即使进行部分遮光，遮光部分之前也已经有淀粉产生了，所以做出来的结果是整个叶片都有淀粉产生。引导学生进一步思考：为了避免叶片本身已经含有的淀粉对实验结果产生干扰，在遮光之前要怎么处理？学生回答：要先将叶片中原有的淀粉除去。让学生思考：如何先将叶片中原有的淀粉除去呢？学生回答：将植物先放在黑暗的条件下一昼夜，让叶片中原有的淀粉耗尽或运走。教师讲解第一步称作暗处理，解释原理：经过暗处理，叶片中原有的淀粉，一部分通过叶脉运输到植物体其他器官，另一部分则直接在叶片中消耗掉。引导学生思考：暗处理之后要进行的步骤是什么？学生回答：部分遮光。进一步思考：部分遮光怎么去遮？遮叶片的一面还是上下两面都遮？强调用黑纸片将叶片的一部分上下两面都进行覆盖，并用曲别针夹紧。思考：部分遮光后要进行的步骤是什么？学生回答：再次照光。思考：再次照光的目的是什么？学生分析后回答：使叶片进行光合作用，让淀粉在叶片细胞中重新积累。

3.规范精准留心细节，指导学生操作探究实验

前三个步骤，生物兴趣小组的同学已经做过，课堂的实验操作从第四步开始做。引导学生思考：第四步做什么？学生回答：取下叶片。学生用镊子取下整个遮光处理过的叶片，去掉黑纸片。纸片取下后，让学生仔细观察叶片有无颜色变化，学生观察后看不出变化。提问学生：第五步要进行的步骤是什么？具体的操作是什么？学生回答：酒精脱色，把叶片浸入盛有酒精的小烧杯中，放在大烧杯中水浴加热，使叶片的绿色褪去。引导学生分析：酒精脱色到什么程度？为什么要水浴加热？学生分析后回答：酒精脱色到叶片呈现黄白色。因为酒精易燃，防止引起酒精燃烧，所以水浴加热。

详细分解酒精脱色的步骤，指导学生进行操作：（1）在大烧杯中倒入适量热水（200 mL左右）;（2）将广口瓶中的酒精倒入小烧杯中 （60 mL左右）;（3）用镊子将叶片放入盛有酒精的小烧杯中;（4）将小烧杯放入盛有热水的大烧杯中;（5）将石棉网放在三脚架上，大烧杯放到石棉网上;（6）点燃酒精灯，水浴加热酒精，直到叶片呈黄白色;（7）先熄灭酒精灯，再用镊子取出叶片。播放视频：酒精的使用方法和注意事项，要求学生按照步骤进行酒精脱色的实验操作，教师巡视指导。

酒精脱色大约需要十分钟，学生边等待观察，边学习下面的实验操作。引导学生思考：酒精脱色后是不是就直接滴加碘液了？学生思考后回答：不行。因为叶片上还沾有酒精，所以滴加碘液之前要先用清水漂洗叶片。因此实验需要进行第一次漂洗：洗去酒精，防止对碘液干扰。引导学生思考滴加碘液的目的是什么，学生回答：为了检测是否产生淀粉。教师进行操作指导：滴加碘液的量要多一点，并且要让整个叶片完全浸透在碘液中，等待一段时间。提问学生：滴加碘液后是不是就直接观察显色了？学生回答：还要再进行漂洗。因此实验需要进行第二次漂洗：洗去碘液，便于观察。最后一步观察叶片的显色。通过练习再次回顾一下实验的各个要点。

酒精脱色已经基本完成，指导学生继续实验操作：熄灭酒精灯，取出叶片，漂洗后滴加碘液。教师再次强调滴加碘液的量和等待显色的时间。学生进行漂洗和滴加碘液的实验操作。指导学生发现叶片出现颜色差异时，再次漂洗叶片，观察显色。

评析：这是学生第一次使用酒精灯进行水浴加热，教师要特别强调酒精灯的使用方法和注意事项，关注实验的安全性，指导学生科学操作的方法，提高学生操作实验的能力。为了节约时间，可以直接用热水进行水浴加热。热水的量少了加热时间长，多了可能会使小烧杯倾倒，因此给予学生热水和酒精明确的体积，帮助提高学生实验的成功率。滴加碘液也是关键一步，碘液滴加过少，实验效果不明显，因此教师演示滴加碘液的操作，强调让整个叶片完全浸透在碘液中，增强实验效果。

4.如实记录实验现象，得出实验结论

学生观察、展示实验结果。教师提问：实验结果是什么？学生描述结果：遮光部位不变蓝，未遮光部位变蓝。引导学生分析：实验结果说明了什么？学生分析得出：遮光部位不变蓝说明没有淀粉产生;未遮光部位变蓝说明有淀粉产生，结果说明了绿叶能够在光下产生淀粉。引导学生进一步分析：“绿叶在光下产生淀粉”包含了几层含义？有哪两个关键词？学生得出包含两层含义：（1）光合作用产生淀粉;（2）光合作用需要光。

四、教学反思

对于教材中的验证性实验，教师多进行内容讲解或实验演示，学生只是针对实验步骤进行讨论，并没有真正地参与到实验设计中。“绿叶在光下产生淀粉”实验揭示了光合作用的实质，是初中生物学教学的一个难点，将其改为探究性实验，引导学生自己设计实验方案，动手操作实验，使學生体验了探究的乐趣，掌握了光合作用的实质，同时让学生深刻领悟到：实验是生物学学习的一个重要途径。

（责任编辑 黄春香）