資源簡介

初中生物-微能力 2.0 認證
C1 跨學科學習活動設計
1．跨學科學習活動設計方案
2．學生成果及點評 2 個
撰寫：Z J
【獲獎作品】
1．學習活動方案：以自己開展過的跨學科學習實踐為例，提供跨學
科設計活動方案，需說明主題、學習目標、學習對象、活動流程、學習資
源、技術工具及應用策略、學習評價等，以 PDF 形式提交。
2．學生成果及點評：請提交兩份學生的跨學科學習成果，并分別進
行點評。若為文本，請以 PDF 形式提交。
《探究植物的呼吸作用》跨學科學習活動設計方案
學校 XXXX 初級中學 教師 Z J
本次活動學生自主科學探究貫穿始終，學生通過對“植物呼吸
產生二氧化碳”、“植物呼吸消耗氧氣”和“植物呼吸釋放能量”三
個實驗進行探究，自主設計實驗、動手操作、觀察、描述實驗現象、
分析實驗數據、得出結論，親歷科學探究的六大過程。此過程中將
主題說明
生物學中植物呼吸的重要生物學概念、化學中氧氣和二氧化碳的化
學性質、信息化傳感器應用及統計學中直觀數據對比等相關知識融
合創新，有效培養學生的創新能力、科學思維能力及科學探究能力，
學生在探究性學習中快樂構建植物呼吸作用的核心概念。
1、構建呼吸作用的概念、根據植物呼吸作用釋放熱量形成物質
與能量觀，并聯系上一節《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》形成
穩態與平衡觀；Z J
2、理解氧氣的助燃性；
3、明確二氧化碳能夠使澄清石灰水變渾濁，也能遇紫色石蕊試
液變紅 的化學性質；
4、感受信息數字化傳感器定量探究的魅力；
學習目標
5、從統計學的角度直觀感受綠色植物呼吸產生二氧化碳、消耗
氧氣、釋放能量；
6、通過設計實驗方案，培養學生的批判性思維、發散性思維能
力；
7、通過實驗探究，培養學生的動手能力、分析能力及表達能力；
8、理解綠色植物在維持生物圈的碳-氧平衡中的重要作用，樹立
環保意識。
上節內容學生已經學習了綠色植物的光合作用，而根據學生的
生活經驗，學生大都了解綠色植物晚上不宜擺放在臥室，那么這是
學習對象 為什么呢？學生自然對綠色植物的呼吸作用充滿好奇。此時變演示
實驗為學生的分組探究實驗，變學生在課堂上看科學、聽科學為主
動做科學，有效調動學生的學習熱情。對于氧氣及二氧化碳的相關
化學性質，學生在生活中也有所觸及，本活動可以讓學生實際操作
觀察現象進而深刻理解其化學性質，為今后的化學學習打下基礎。
信息數字化探究系統更能讓學生直觀體會定量與定性相比的獨特魅
力。
1、創設情境，導入新課；
2、探究一：植物呼吸是否釋放二氧化碳？
3、探究二、三：植物呼吸是否消耗氧氣并發生能量變化？
4、探究四：“三位一體”；
活動流程
5、探究五：如何定量觀察實驗現象？
6、實施實驗；
7、分析實驗現象與數據，得出結論；
8、歸納總結。Z J
1、視頻資源：興趣小組關于植物的呼吸作用釋放二氧化碳使澄
清石灰水變渾濁的實驗視頻；
學習資源 2、文本資源：植物呼吸是否釋放二氧化碳、消耗氧氣、發生能
量變化實驗記錄表；
3、信息技術資源：數字化探究系統軟件、傳感器。
技術工具 數字化探究系統軟件、傳感器、班級優化大師、希沃授課助手
1、利用數字化探究系統軟件及傳感器，在進行定性實驗以后，
加入定量實驗，讓學生在量的變化中更好地理解呼吸作用的本質；
2、班級優化大師隨機抽取同學回答問題并發送點評，科學有效
地保證課堂參與的公平公正；
應用策略
3、希沃授課助手拍照上傳學生小組的實驗方案、實驗現象及裝
置改造，有效地調動了學生的積極性，讓學生積極主動參與到課堂
活動中來，保證課堂參與的高效性，充分給予學生時間和空間，讓
學生在成為課堂主體的前提下，樂于享受獲得知識的過程。
（一）創設情境，任務驅動
活動過程 出示人體深呼吸背景圖，請學生屏住氣，停止呼吸，詢問學生
有何感受。臥室內能否放綠植？繼而引出對植物呼吸相關內容的思
考。
設計意圖：激發興趣，引起思考。為復雜現實問題的解決創設
情境，整合與拓展學生的經驗。
（二）探究一：植物呼吸是否釋放二氧化碳？
鼓勵學生自主設計實驗，幫助學生理清設計思路：是否需要設
置對照實驗？實驗裝置是否可以更簡化？選擇什么實驗材料？怎樣
收集植物產生的二氧化碳？
提前安排生物興趣小組在課前進行探究，將結果與全班同學分
享，針對部分同學提出的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁實驗現象不
好觀察的難題，有什么解決辦法？
設計意圖：鼓勵學生提出不同的看法，幫助學生理解科學探究
的對照性、單一變量原則，同時通過查閱資料，重新進行實驗驗證，
明確二氧化碳能夠使澄清石灰水變渾濁，也能遇紫色石蕊試液變紅
的化學性質，加強不同學科間知識的聯系。培養學生的跨學科意識、
思維與能力。
（三）探究二、三：植物呼吸是否消耗氧氣并發生能量變化？
鼓勵學生小組討論設計實驗方案。指出各小組實驗方案的優點
和不足，與學生交流討論，使實驗方案更加完善。
設計意圖：培養實驗探究的嚴謹性和學生的交流表達能力，有
效利用氧氣的助燃性這一化學性質，加強不同學科間知識的聯系。
（四）探究四：“三位一體”Z J
提問：能否將以上三個探究實驗合三為一？這樣不是更加節省
實驗器材和時間嗎？提示：可以利用平時生活中的常見物品。鼓勵
學生展示小組實驗方案。
設計意圖：將科學探究帶入生活，幫助學生建立“生活之中處
處有科學”的思維，同時滲透環保教育。為復雜現實問題的解決創
設情境和提供資源。
（五）探究五：如何定量觀察實驗現象？
引導學生回顧之前的實驗設計，發現均屬于定性實驗。進而引
出定量觀察實驗。
演示信息數字化探究軟件及傳感器，學生自主操作。
設計意圖：激發學生對定性實驗的好奇，同時利用現代信息技
術幫助學生構建生物學概念。推進融綜合性與探究性為一體的深度
學習方式。
（六）實施實驗
指導學生根據自己組別設計的實驗方案，實施實驗。
探究植物呼吸是否釋放二氧化碳利用注射器直接抽取氣體通入
紫色石蕊試液中（圖 1）；探究植物呼吸是否消耗氧氣并發生能量變
化，將燃燒匙上的蠟燭點燃并放入瓶中（圖 2），將溫度計插入裝有
材料的廣口瓶內（圖 3）；定量實驗探究使用信息數字化探究軟件、
二氧化碳傳感器、氧氣傳感器及溫度傳感器，指導學生觀察和記錄
實驗現象及數據（圖 4）。
圖 1 檢測植物呼吸是否釋放二氧化碳
圖 2 檢測植物呼吸是否消耗氧氣
圖 3 檢測植物呼吸是否發生能量變化
圖 4 定量實驗探究
設計意圖：培養學生分工與合作的意識。
（七）分析現象與數據，得出結論 Z J
組織學生有序的匯報各小組的實驗結果，鼓勵學生交流實驗過
程中的新發現及遇到的問題。
設計意圖：培養學生分析問題、解決問題的能力，鼓勵學生處
理實驗數據，并作出判斷。
（八）歸納小結
鼓勵學生總結綠色植物呼吸作用的概念和本質。
設計意圖：培養學生的科學思維能力及表達能力。
1、將演示實驗改為探究實驗，引導學生自主探究，讓每位學生
都能感受實驗的魅力，為復雜現實問題的解決創設情境；
2、選取植物的根、莖、葉、花、果實和種子六大器官做為實驗
材料進行實驗，從而在得出植物呼吸作用吸收氧氣、釋放二氧化碳
學習評價
及能量的同時，還得出植物的呼吸作用存在于活細胞，而非某一特
定的區域。避免學生頭腦中形成“只有種子能進行呼吸”的錯誤概
念，幫助學生構建植物呼吸作用的核心概念；
3、要求學生自主設計實驗方案，使學生親歷科學探究的六大過
程，培養學生的創新能力、科學思維能力及科學探究能力，此過程
中自然過渡二氧化碳及氧氣化學性質相關知識，完成跨學科知識遷
移并能合理運用，體驗學科融合的魅力，加強不同學科間知識的聯
系；
4、學生在探究實驗過程中針對演示實驗及小組實驗方案大膽質
疑，培養學生的批判性思維能力，鼓勵學生針對質疑提出解決方案，
合理利用二氧化碳的化學性質相關知識，有效進行學科交叉思維培
養，進一步培養學生分析問題及解決問題的能力，培養學生的跨學
科意識、思維與能力；
5、生物科學的本質是實驗科學。鼓勵學生利用身邊常見的物品
進行探究實驗，糾正學生頭腦里“實驗就一定得在實驗室利用高端
儀器完成”的錯誤概念，讓學生明白只要你愿意，實驗在生活中無
處不在，整合與拓展學生的經驗；
6、在進行定性實驗以后，利用信息數字化探究軟件及傳感器加
入定量實驗，讓學生在量的變化中更好地理解呼吸作用的本質，統
計學兩組數據的對比也能更直觀地體現對照組及實驗組的現象，感
嘆現代信息技術的魅力，推進融綜合性與探究性為一體的深度學習
方式；
7、鼓勵學生探討在實驗過程中遇到的難題及失誤，幫助學生就
理解科學探究的艱難，體會科學家在科學研究中可能遇到的各種問
題，以及科學家怎樣通過一次一次的嘗試、失敗、再嘗試來解決問
題，使學生領悟科學的本質。
涉及學科 生物學、化學、信息學、統計學
《探究植物的呼吸作用》跨學科學習活動
學生成果展示及點評 1
學生姓名：Z J
學生所在學校：XXXX初級中學
圖 1 學生正在利用傳感器和數字化探究系統軟件采集數據
圖 2 葉片呼吸是否釋放二氧化碳定量檢測結果對比分析圖
圖 3 土豆呼吸是否釋放二氧化碳定量檢測結果對比分析圖
點評：兩名學生在進行定性實驗以后，選取葉片及土豆作為自己的探究對象，
能有效利用二氧化碳傳感器及信息數字化探究軟件針對“植物呼吸是否釋放二氧
化碳”進行定量實驗，有效采集數據并進行分析，數據的對比能直觀地體現對照
組及實驗組的實驗現象，在量的變化中更好地理解呼吸作用的本質。定性實驗及
定量實驗的成功開展，實現了與信息學及統計學的跨學科融合，有效拓展思維，
成功構建核心概念。Z J
《探究植物的呼吸作用》跨學科學習活動
學生成果展示及點評 2
學生姓名：WZ
學生所在學校：XXXX初級中學
圖 1 二氧化碳檢測改良（左圖為澄清石灰水，右圖為紫色石蕊試液）
圖 2 “三合一”實驗裝置
點評：兩名興趣小組學生在課前實驗中遇到二氧化碳使澄清石灰水變渾濁實
驗現象不好觀察的問題，通過課下查閱資料，發現二氧化碳還具有遇紫色石蕊試
液變紅的化學性質。課上進行探究，發現現象明顯易觀察，完成對二氧化碳檢測
的改良，至此成功進行跨學科知識遷移并能合理運用，展現學科融合的魅力。
學生利用平時生活中的常見物品，將三個探究實驗——植物呼吸是否釋放二
氧化碳、植物呼吸是否消耗氧氣、植物呼吸是否發生能量變化合三為一。材料易
得且價格低廉，攜帶方便。只要你愿意，實驗在生活中無處不在。有效培養了學
生的科學思維及科學探究能力。Z J

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