胡欣志
成都市龙泉驿区同安中学 四川 成都 610103
摘要：生物学核心素养是在实践探索的过程中逐渐形成的，因此科学探究是培养学生生物学核心素养的主要途径之一。本文以《探究植物细胞的呼吸作用》为例，以开放式的形式让学生主动参与实验探究的全过程，在此过程自主提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现探究过程的问题并修正等，逐渐形成科学探究能力；同时创新设计层出不穷，学生亦能主动建构科学概念，最终达成发展生物学核心素养的目的。
关键词：科学探究；呼吸作用；核心素养
一、前言
七年级是学生学习生物学探究的开始。本文结合学生实际，在设计和开展实验探究时，教师对学生前概念和基础学力进行深入分析，体现学生的主体性，结合学生最近发展区特点，不过度拔高，以选择合适的探究目标。选取《探究植物细胞的呼吸作用》为探究目标。前期学生只观察了种子能进行呼吸作用，其他器官是否能进行呼吸作用并未得到证实。因此探究植物细胞的呼吸作用对学生来说即是一个新的探究目标，又具备一定的探究经验。
二、科学探究与实践
该实验材料的选取、实验的设计过程、实验的实际操作等都由学生小组合作自主完成；教师在此过程中角色主要为辅助者。设计了以下科学探究思路并以此实践。
（一）科学探究思路
1.任务引领：首先明确探究目标——探究植物细胞的呼吸作用。对接下来的探究过程起到引领的作用。
2.创新设计：在学生自主设计中，充分给与学生空间，有利于培养发散思维激发创新设计。
3.自主探究：探究过程体现学生主体，教师辅助。
4.验证答疑：在课堂中观察实验现象，验证假设。在此过程教师应充分把握出现的问题，通过问题激发深层讨论与交流。
5.反馈修正：在发现问题的基础上，对实验探究做出改进，并开展新一轮的探究过程。
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图1 科学探究思路
（二）科学探究过程
1.任务引领，明确探究目标
将班级分为10个小组，每种器官提供两组，由小组自主选择所要探究的器官。同时将实验探究手册（表1）分发给每个组，以完成实验设计及记录。
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表1 实验探究手册
各小组需要根据本组探究的目标，在实验操作前完成实验探究手册中的问题、假设、方案、材料器具及步骤的初设，若在完成过程中小组有新的想法和创意，则在备注中体现。
2.创新设计，引导深入思考
通过自主探究的引领，学生开始主动思考实验的设计方案，提出了创新的方案。第1组，将煮熟叶片换为枯叶，既体现出学生对实验对象的深入理解，即实验组和对照组的变量是活细胞与死细胞；所以可根据自身需要，改变对照组的材料。第5组同学则通过对呼吸作用现象的理解和归纳分析，发现呼吸作用之后，气体成分变化与空气不同，实验组的温度也与环境中不同，因此提出自身对照的实验设计方案，都非常具有创新力，同时对呼吸作用的现象和概念理解加深，并充分掌握了实验设计的原理。
3.自主探究，暴露过程疏漏
在各组初步完成实验手册后，教师在课前1-2天带学生于实验室完成实验准备。此过程中教师在学生遇到问题时给予一定的帮助，对学生操作过程并不做点评。通过亲自实践探究，一些问题也在学生实践中暴露出来。教师应把握学生易错易漏点，在课堂上针对性的分析讨论，以帮助学生在今后的探究中考虑更全面严谨。
4.验证答疑，深入分析讨论。
在完成前期探究后，课前学生将实验材料放入温暖的培养箱一昼夜后取出，以备在课堂中观察现象，验证假设。
（1）实验设计交流：教师组织各小组进行实验设计展示交流，组间质疑。这时可以发现有的小组在提出问题时，变量不明确；或并不是一个完整的问题；此外还有假设与问题并没有对应等问题。通过组间讨论质疑，突破学生在提出问题和做出假设时遇到的问题。
（2）实验方案交流：在实验方案设计中，全班针对1组和5组的实验改进方案，从改进方案是否合理、是否符合实验设计原则等方面进行交流讨论。最终大家一致认为两组的改进方案合理且符合实验设计的原则。同时学生们还发现“探究植物细胞的呼吸作用”，实质是“探究植物活细胞的呼吸作用”。
（3）观察实验现象：教师巡视各组完成情况，并搜集各小组遇到的问题。在完成实验验证后，教师展示学生容易犯错的典型问题，并指导学生分析。如某个小组在检验呼吸作用吸收氧气时，将燃烧的蜡烛先后放进广口瓶中，这便影响了实验的准确性。
（4）分析现象与讨论：最后统计各小组验证结果与假设是否一致。结果1组在检验呼吸作用吸收氧气、释放二氧化碳的现象与假设并不一致；4组在验证呼吸作用释放能量的现象与假设也不一致。因此教师抓住时机，考验学生在遇到实验结论或结果与假设并不一致时，该如何分析和改进。在小组讨论后，学生得出在实验结果与假设不一致时，应从实验假设是否合理、实验操作是否规范严谨两方面来分析。
最终1组同学通过比较与其探究相同器官的7组实验现象，发现7组的实验结果与假设一致，因此推测自身在实验操作规范处有不足；通过小组回顾实验步骤，分析叶片的结构与功能，最终该小组找到了原因。他们在探究过程中忽略了叶片在光下能进行光合作用，而在整个实验操作过程中并没有做遮光处理；因此实验组的新鲜叶片同时进行了光合作用和呼吸作用，最终导致氧气和二氧化碳的含量变化微小。通过对1组实验现象及操作过程的讨论，学生们直观了解到光合作用和呼吸作用的联系，同时对光合作用和呼吸作用进行条件记忆更深刻。4组同学通过对比其他小组现象，发现自身在探究过程中煮熟的花冷却时间不足，即未达到室温就将其装入了保温杯，最终导致煮熟的花温度比新鲜花的温度更高。
5.反馈修正，完善实验探究。
课后教师要求1组和4组针对自己的分析，对实验进行反馈和改进，重新完成探究，并验证自己的分析是否合理。
三、总结与反思
通过对植物呼吸作用的深入探究，可以发现大部分学生能运用已有基础知识对现象进行解释和描述，在遇到问题时也能通过对比分析、运用证据进行推理并展开讨论，探索出相关的规律，并能认识事物的本质；最终形成科学思维，提升科学探究能力，发展生物学核心素养。同时也让学生体验到人类科学探究的过程并非一帆风顺，探究过程往往是机遇与挑战并存，正是人类乐于探索、勇于创新坚持不懈才逐步建立了现有的科学知识体系。