“光合作用的探究歷程”復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計

摘 要：將光合作用探究歷程的經(jīng)典實驗和實驗設(shè)計兩部分內(nèi)容有機整合，引導(dǎo)學(xué)生在利用教材資源進行探究學(xué)習(xí)、分析并設(shè)計實驗的過程中，實現(xiàn)對相關(guān)知識的鞏固和整合，體驗科學(xué)研究的過程，發(fā)展科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：光合作用 科學(xué)史 實驗設(shè)計 教學(xué)設(shè)計

一、教材分析

光合作用的探究歷程是人教版高中生物教材必修1第5章第4節(jié)的內(nèi)容。本內(nèi)容介紹了光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的幾個經(jīng)典實驗，在這其中蘊含著科學(xué)探究的一般方法，體現(xiàn)了科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)實驗設(shè)計思維，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和探究能力的好材料。學(xué)生還未系統(tǒng)地復(fù)習(xí)實驗設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容。高三一輪復(fù)習(xí)時，若分析經(jīng)典實驗的過程中，加入探究實驗設(shè)計原理和過程的討論講解，則能開發(fā)學(xué)生思維，使學(xué)生更好理解實驗設(shè)計的過程，體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)中對發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的要求。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo) 簡述光合作用的反應(yīng)式和過程；舉例說明光合作用的探究歷程；歸納光合作用探究歷程中經(jīng)典實驗的設(shè)計要點。

2.能力目標(biāo) 嘗試在分析問題的過程中，構(gòu)建探究實驗的一般流程；嘗試通過分析文字、表格、流程圖等形式的信息獲得結(jié)論，發(fā)展實驗探究能力。

3.情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 體驗科學(xué)探究過程，發(fā)展質(zhì)疑、歸納、創(chuàng)新能力。

三、教學(xué)過程

1.光合作用的基礎(chǔ)知識回顧 教師以草原生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者光合作用的動畫導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生回顧光合作用的概念與總反應(yīng)式。要求學(xué)生將光合作用的總反應(yīng)式填寫在預(yù)先發(fā)的學(xué)案上。請學(xué)生嘗試回答在已有的概念中概括了光合作用哪些方面的內(nèi)容。而與科學(xué)史相聯(lián)系，教師繼續(xù)引導(dǎo)，生物學(xué)是一門實驗學(xué)科，在概念中的這幾點是否都能通過前人的實驗來說明？引入到對光合作用探究歷程的復(fù)習(xí)[1]。

2.光合作用的探究歷程回顧 學(xué)案中配有光合作用探究歷程的表格。學(xué)生六人一組，小組討論。教師提示，請同學(xué)們按照時間的先后順序理清光合作用的探究歷程，并完成學(xué)案中的表格。理清各階段各科學(xué)家的實驗以及實驗結(jié)論，并嘗試將光合作用概念中的要點內(nèi)容與相應(yīng)實驗進行匹配。在小組討論交流匯總后，教師點評和分析學(xué)生的答案，使學(xué)生明確光合作用概念中各要點都是通過實驗來闡釋，并掌握各實驗的結(jié)論以及先后順序。

3.歸納實驗設(shè)計的基本原則 教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有實驗知識，嘗試列舉在實驗設(shè)計中需遵循哪些基本原則。學(xué)生分組討論、思考，教師完善，歸納出實驗設(shè)計五個基本原則：單一變量原則；對照原則；等量原則；平行重復(fù)原則；科學(xué)性原則。明確實驗設(shè)計的基本原則，為后續(xù)實驗探究和思維發(fā)散打下扎實基礎(chǔ)。

4.結(jié)合科學(xué)史的分析，滲透生物學(xué)實驗探究的流程 教師說明，現(xiàn)在來共同回顧課本上經(jīng)典實驗。課件展示普利斯特利的鐘罩實驗，該實驗中，自變量和因變量是？在英格豪斯的鐘罩實驗進一步探究中，重復(fù)實驗500多次，體現(xiàn)生物實驗設(shè)計的什么原則？通過這兩個實驗的分析，鞏固實驗設(shè)計的基本原則。小組活動，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)案中自主建立生物學(xué)探究實驗的一般流程。 即提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計實驗方案→實施實驗方案→分析實驗結(jié)果→假設(shè)成立/不成立→得出實驗結(jié)論。

將此流程應(yīng)用于具體的經(jīng)典實驗中，首先，對1864年薩克斯半葉實驗進行分析，學(xué)生小組討論，完成學(xué)案上的問題。提出問題、作出假設(shè)、實驗步驟、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論這五個方面分別是什么？本實驗的自變量是什么，是如何控制的；對照類型是什么；實驗組是哪一組；葉片饑餓處理的目的；實驗改進策略（先用酒精對葉片作脫色處理，再用碘液檢測）。接著，教師對對照實驗的對照組和實驗組具體講解，便于學(xué)生知識體系的構(gòu)建。

隨后，課件展示1880年恩格爾曼實驗，引導(dǎo)學(xué)生分組討論、完成學(xué)案上有關(guān)問題：選擇的實驗材料（水綿和好氧細菌）的優(yōu)點；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了什么因素的干擾；本實驗如何形成對照（用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實驗）；最后將臨時裝片暴露在光下的實驗具有什么意義（再一次驗證實驗結(jié)果）。教師總結(jié)。

接著，課件展示1939年魯賓和卡門的實驗和實驗結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生分析本實驗的自變量和因變量，嘗試寫出魯賓和卡門實驗的實驗設(shè)計。

在每次討論過程中，教師均隨機通過電腦展示一兩個組學(xué)生的答案，請其他組同學(xué)評價。最后教師對怎樣提出問題、怎樣做出假設(shè)、怎么使實驗步驟具有可執(zhí)行性、如何控制變量等問題進行具體點撥。

5. 后續(xù)探究與思考 教師引出后續(xù)思考，請課下設(shè)計實驗，驗證CO2是光合作用必需的原料。教師提示：在設(shè)計實驗時，圍繞如何設(shè)置實驗的自變量，如何設(shè)計實驗裝置，如何對實驗現(xiàn)象進行檢測，如何說明實驗結(jié)論等方面進行考慮。課后練習(xí)，對本節(jié)課復(fù)習(xí)的內(nèi)容進行反饋和評價。

四、教學(xué)反思

本課嘗試將兩者進行有機整合，突破難點，旨在扎實基礎(chǔ)的前提下發(fā)展探究能力。通過挖掘教材已有內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進行小組自主合作和探究，構(gòu)建知識體系，發(fā)展知識遷移能力和理論聯(lián)系實際的能力[2]。實踐證明，學(xué)生在分組討論交流完成學(xué)案的過程中，產(chǎn)生了此前未有的疑問，這些問題能進一步調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)成效。

參考文獻

[1]周建良.2014.例談生物復(fù)習(xí)教學(xué)問題情境的創(chuàng)設(shè).教學(xué)管理

[2]張衛(wèi)，郭淑斌.1997.問題解決的類比遷移.華南師范大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）

作者簡介

劉怡晴，碩士研究生 研究方向：生物學(xué)教學(xué)