《光合作用的探究歷程》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析

（1）本節(jié)課是《光合作用》的第二課時(shí)，主要呈現(xiàn)的是科學(xué)史教育，即是對(duì)初中光合作用的基礎(chǔ)知識(shí)的進(jìn)一步深化又為下節(jié)課的教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。（2）教材還蘊(yùn)含著科學(xué)探究的一般方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，是“酶”部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則的延續(xù)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的好素材。因此，對(duì)本節(jié)教材的再加工，可以為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)奠定基礎(chǔ)，體現(xiàn)了新課標(biāo)精神。

二、教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)目標(biāo)：能說明光合作用及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過程。（2）能力目標(biāo)：初步學(xué)會(huì)科學(xué)探究的一般方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)基本原則，并能進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（3）情感目標(biāo)：學(xué)習(xí)科學(xué)家實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和堅(jiān)忍不拔的意志品質(zhì)。

基于此，我將“光合作用的概念”作為本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。“科學(xué)探究的一般方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)基本原則”是難點(diǎn)所在。

三、教學(xué)設(shè)想

變教材中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程為探究過程，以角色體驗(yàn)法為學(xué)生創(chuàng)造“知識(shí)再發(fā)現(xiàn)”的探究情境，通過分層教學(xué)和引導(dǎo)探究突出學(xué)生的主體性、學(xué)習(xí)的探究性。最后以合作探究和互動(dòng)討論保證教學(xué)目標(biāo)得以完整實(shí)現(xiàn)。

四、教學(xué)過程

在布置課前內(nèi)容的時(shí)候，教師將分層教學(xué)和角色體驗(yàn)相結(jié)合，面向全體學(xué)生安排了較為簡單的任務(wù)：重現(xiàn)普利斯特里的實(shí)驗(yàn)，而安排生物學(xué)習(xí)小組展開經(jīng)典薩克斯實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)。

（一）課題引入

先以一首小詩將學(xué)生帶入情景并引出光合作用概念，進(jìn)而轉(zhuǎn)入光合作用探究歷程。

（二）新課展開

了解環(huán)節(jié)：以時(shí)間為順序，利用問題驅(qū)動(dòng)法將各個(gè)事件連接起來，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都從提出問題開始，以新的問題結(jié)束，學(xué)生在一連串的問題中體驗(yàn)過程，探究本質(zhì)。

（1）亞里士多德：植物長大的原料是什么？（2）海爾蒙特：植物生長的物質(zhì)來自于土壤嗎？（3）普利斯特里：植物能否從空氣中得到些什么？（4）英格豪斯：實(shí)驗(yàn)為什么會(huì)失??？（5）梅耶：光能哪里去了？（6）薩克斯：光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在哪？（7）恩格爾曼：光合作用在哪里發(fā)生的？（8）魯賓卡門：光合作用釋放的氧氣來自于哪？（9）卡爾文：光合作用的有機(jī)物是怎樣合成的？（10）胡貝爾等：光合作用的反應(yīng)中心是什么樣呢？

理解環(huán)節(jié)：重點(diǎn)介紹光合發(fā)現(xiàn)史中的四個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。先以普利斯特利實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生思維，再用薩克斯實(shí)驗(yàn)來調(diào)整思維，接著在恩格爾曼實(shí)驗(yàn)中完成思維的形成過程，最后通過魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的應(yīng)用思維得以發(fā)展，思維層次逐步上升。

在按時(shí)間順序介紹前三個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師分別展示了視頻、圖片和精美課件，并引導(dǎo)學(xué)生思考下表內(nèi)容。

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教師在處理上表時(shí)要注意都從實(shí)驗(yàn)原則和無關(guān)變量的處理兩個(gè)方面設(shè)置相似的問題引導(dǎo)學(xué)生思考，并逐步將學(xué)生思考的重心由對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的推斷轉(zhuǎn)移到對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)上來。并結(jié)合答案適時(shí)點(diǎn)撥：強(qiáng)調(diào)對(duì)照原則和單一變量原則的重要性，及無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

最后我把三個(gè)實(shí)驗(yàn)還原到具體的科學(xué)探究方法中，安排學(xué)生填寫下邊的表格。使學(xué)生全面系統(tǒng)地理解與領(lǐng)悟，最終形成思維模式。

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見解環(huán)節(jié)：提出新問題（光合作用中產(chǎn)生的氧氣到底來自于水還是二氧化碳？），由此轉(zhuǎn)入魯賓、卡門的實(shí)驗(yàn)。

教學(xué)過程以“分組討論方案—自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—組間交流整合—教師總結(jié)驗(yàn)證”的形式展開。

分組討論中，隨著標(biāo)記元素的選擇、實(shí)驗(yàn)變量的確定、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出等一系列問題的提出與共同解決，學(xué)生新形成的思維在應(yīng)用中得到了提升。

自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)既是對(duì)組內(nèi)討論的合理匯總，又是對(duì)科學(xué)探究方法的系統(tǒng)再現(xiàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性與嚴(yán)密性。

組間交流能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生在認(rèn)識(shí)上的不足與思維上的漏洞。

這是學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的一些常見問題和錯(cuò)誤做法：

將實(shí)驗(yàn)分為三組，分別為植物提供：H2O和CO2、H2O18和CO2、H2O和CO218，第一組為對(duì)照組。（對(duì)照原則理解不深）

為植物提供H2O18和CO2，一組置于光下，另一組置于黑暗環(huán)境中。（設(shè)置實(shí)驗(yàn)變量出錯(cuò)）為一組植物提供H2O18和CO2，并置于光下，另一組提供H2O和CO218，置于暗處。（違背了單一變量原則）

在思維整合中，對(duì)常見問題進(jìn)行歸因與歸類解決，使學(xué)生的思維在應(yīng)用中得到了完善。

最后，教師用科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)論來驗(yàn)證他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，更使其感受到成功的喜悅。

（三）課堂小結(jié)

在學(xué)生對(duì)光合作用發(fā)現(xiàn)史有了清晰系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)后，我讓他們自己去回顧科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并完成下表，進(jìn)而完成對(duì)光合作用概念的知識(shí)建構(gòu)。

最后我再次用一首詩將學(xué)生帶回到光合作用發(fā)現(xiàn)史上，并介紹近代發(fā)展：卡爾文循環(huán)和1988年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，讓學(xué)生體味科學(xué)探索的艱辛與快樂的同時(shí)，也對(duì)其提出殷殷希望。

編輯 董慧紅