STEM理念在初中生物实验课堂中的探索------探究水华现象的成因 (说课课件27张PPT+教学设计)

( 第七届全国中小学实验 教学说课 ￭ 初中生物 ) ( STEM 理念 ) ( STEM理念在初中生物实验课堂中的探索 ) ( ——《 探究水华现象的成因 》 )河北省石家庄市第四十一中学 杨裴 辅导老师 河北省石家庄市第四十一中学 杨裴 辅导老师：李丽洁 尹韶林 STEM理念在初中生物实验课堂中的探索 -------《探究水华现象的成因》 河北省石家庄市第四十一中学 杨裴 本节课指导思想：学生通过科学探究建构生命观念，培养科学思维，渗透社会责任。 说课流程包括：教材分析、教学目标、实验创新、实验过程、关注生活、课后思考。 1、 教材分析 （一）提出问题：学生在冀少版七年级上册生物教材中了解到藻类植物主要生活在水中。在八上的学习中学生又知道了氮、磷、钾这三种无机盐对植物的生长十分重要。学生的认知是生活污水中的含磷、含氮无机盐能促进藻类植物的生长，那么，任意排放对水体有利还是有弊呢？ （二）教材分析：冀少版八年级下册最后一节提到，水污染不仅影响植物的发育和生长，还会使动物和人中毒，严重时可形成水华现象。 （三）课程标准：《2011版生物学课程标准》中明确指出，生物与环境相互依赖，相互影响。理解人与自然和谐发展的意义，增强环境保护意识十分重要。 2、 教学目标 （一）科学探究：运用所学知识进行科学探究、设计探究方案并动手实践完成实验。 （二）生命观念：通过实验探究建构生物与环境相互依赖、相互影响的科学概念，形成稳态与平衡观。 （三）科学思维：学生通过质疑提问、主动探究、归纳概括，探究含磷无机盐对藻类植物的影响，理解水华现象的形成。 （四）社会责任：学生参与社会事务讨论，关注环境保护，培养社会责任。 三、实验创新 （一）定量观察、科学技术 1．改进前：鼻闻眼看判断水华。 改进后：分光镜和酶标仪对溶液中叶绿素含量进行比较和测定。 2．改进前：观察动物生长状况分析水华的危害。 改进后：溶氧仪测定溶液的溶解氧的多少。 （二）模拟实验、跨学科整合：学生通过配制三聚磷酸钠溶液和尿素溶液来模拟生活污水，利用活性碳和磷酸盐测试盒对污水进行净化和检测，进行了生物学科与化学学科和生物学科与数学学科、生物学科与物理学科的融合，从而形成了跨学科的整合。 四、实验过程：包括搜集资料、模拟实验、深入探究、实验拓展、形成生命观念五个环节。 （一）搜集资料：学生通过查阅资料了解到水华现象的概念、成因和危害，借助信息化手段的辅助发现课题的实际意义，为后续探究奠定理论基础。同时还在文献中查到水华的监测标准（水体中叶绿素含量大于10µg/L时，可见水华现象。）并取样检测。 他们分别在学校池塘、公园池塘和民心河中取水，并将三种水样送至市内的一家污水处理厂进行检测。根据监测标准和检测结果，同学们发现学校池塘水符合水华标准，利用该水样中的总含磷量和总含氮量两个数据同学们将配制不同浓度的溶液。学生搜集资料，进行数据的分析对比，培养了思维的严密性。 （二）模拟实验：同学们原本计划用含磷洗衣粉水代替生活污水，可逛遍大小超市，看到的全部是无磷洗衣粉。传统洗衣粉中的磷盐成分到底是什么呢？原来是作为洗涤助剂的三聚磷酸钠。同学们网购了这种药品配制溶液。在配制含氮污水时，同学们选择的是尿素。它是目前含氮量最高、应用最广泛的一种氮肥。他们用跨学科整合的眼光去解决问题，通过模拟实验去探究本质，培养了思维的深刻性。 学生通过称量药品、溶解药品、配制溶液得到三组不同浓度的溶液。分别是：第一组，不同浓度含磷池塘水溶液；第二组，不同浓度含氮池塘水溶液；第三组，含磷、含氮池塘水溶液。将三组溶液静置一个月后，观察现象。肉眼可见溶液颜色发生了变化。 可是溶液中叶绿素的含量发生变化了吗？同学们想到叶绿素的重要性质，可以吸收红光和蓝紫光。于是用到了分光镜，并将普通池塘水和含磷、含氮池塘水分别制作成临时玻片标本，借助手机和手电筒进行分光实验，得到如上两个光谱图。看到现象：含磷、含氮池塘水溶液的光谱图中红光和蓝紫光明显减少了。由此得出实验结论：含磷、含氮池塘水溶液中的叶绿素含量高于普通池塘水。那么，如何实现定量观察呢？ 同学们将水样送至华药的研发中心，利用酶标仪这种精密度更高的分光光度计对溶液中的叶绿素含量进行测定。 通过第一组数据分析得出实验结论1：在一定浓度范围内，磷元素含量越多，藻类植物和叶绿素的含量越多，促进水华的形成。 通过第二组数据分析得出实验结论2：在一定浓度范围内，氮元素含量越多，藻类植物和叶绿素的含量越多，对水华的影响较小。 通过第三组数据分析得出实验结论3：生活污水和工业废水中都含有磷、氮两种元素，能明显促进藻类植物生长。 学生提出问题：藻类植物过度生长，对其它水生生物有影响吗？ （三）深入探究：同学们自然想到用小鱼做实验。他们将实验材料由观赏鱼改为饲料鱼，不仅降低了