基于大情境的高中生物學(xué)教學(xué)設(shè)計
——以“光合作用與能量轉(zhuǎn)化”為例

文| 陳海燕

依據(jù)2016 年發(fā)布的《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，在開展生物學(xué)課程的教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)充分體現(xiàn)學(xué)生的科學(xué)修養(yǎng)、科學(xué)精神和科學(xué)思維方式，以便更好地滿足學(xué)生在自主發(fā)展學(xué)習(xí)能力和健康生活觀念方面的需求。教師采用“大情境”的教學(xué)方法，可以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，為他們的持續(xù)和全方位成長提供堅實的后盾。本文以“光合作用與能量轉(zhuǎn)化”為案例，基于情境教學(xué)方法，設(shè)計教學(xué)方案。

一、大情境教學(xué)設(shè)計的要點

情境化教學(xué)不僅是教學(xué)方法的一種進(jìn)步，也是新課程改革所推崇的一種教學(xué)策略。在教學(xué)活動中，教師需要掌握如何運(yùn)用這一模式積極地引導(dǎo)學(xué)生。通過創(chuàng)設(shè)各種不同的教學(xué)情境，教師可以激發(fā)學(xué)生主動參與和認(rèn)真思考，提升他們對教材知識的理解能力，從而更有效地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

在新課程改革的大背景下，情境化教學(xué)成為一種教學(xué)模式。隨著新課程改革的深入推進(jìn)，教材的內(nèi)容也經(jīng)歷了顯著的變革，不再只是簡單地列舉知識，而是更加注重問題的探索和各種情境的創(chuàng)設(shè)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行深入的思考和交流。教師在課堂中創(chuàng)造合適的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以激發(fā)學(xué)生的思維，幫助學(xué)生更好地理解知識。在日常的課堂教學(xué)活動中，教師運(yùn)用情境化的教學(xué)方法可以幫助學(xué)生將所學(xué)知識與他們的日常生活緊密結(jié)合，這與僅僅教授知識的方式有所不同。情境化教學(xué)方式能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓課堂變得生動而有活力，提高教學(xué)質(zhì)量。

二、教材分析

細(xì)胞的生命過程依賴于能量的推動。教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生從實際生活中發(fā)現(xiàn)和提出問題，然后探索、解決這些問題，最后總結(jié)歸納出解決問題的策略或規(guī)律。在幾乎所有的生命系統(tǒng)中，太陽能都是能量的主要來源。因此，研究細(xì)胞培養(yǎng)過程中能量代謝規(guī)律對提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。細(xì)胞需要接受外部的能量并將其轉(zhuǎn)化為有用的物質(zhì)，這一過程涉及一系列復(fù)雜的化學(xué)變化。這部分內(nèi)容與我們的日常生活有著緊密的聯(lián)系，深入探討了影響光合作用的各種環(huán)境要素，并通過精心設(shè)計的實驗方案來提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和培養(yǎng)他們的合作探究能力，同時也體現(xiàn)了“鼓勵探究性學(xué)習(xí)”和“自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念。光合作用的過程不僅是教學(xué)的焦點，也是教學(xué)的難點。它是未來學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基礎(chǔ)，具有承前啟后的作用。因此，本節(jié)是必修一的重點內(nèi)容，也是整個高中階段的重要內(nèi)容之一。

三、學(xué)情分析

學(xué)生對光合作用的基礎(chǔ)理論有了初步的了解，但他們對光合作用的定義和概念的掌握還不夠深入。雖然他們對探究性實驗有了初步的了解，但對于探究性實驗的基本原理、操作步驟和方法尚未完全掌握。因此，教師需要采用一些有效措施來提高課堂效率，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)他們的自主探索能力以及動手實踐能力。

四、教學(xué)目標(biāo)

1.引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確了解葉綠素的概念與作用。

2.建立起較完整的“光合作用”的知識網(wǎng)。

3.運(yùn)用光合作用與能量轉(zhuǎn)化相關(guān)的知識解決日常生活中的問題。

五、教學(xué)重難點

（一）教學(xué)重點

1.了解光合作用的基本理念。

2.明確在光合作用中，物質(zhì)與能量的變動以及它們之間的聯(lián)系。

3.研究影響光合作用效率的各種環(huán)境因素。4.葉綠體與光合作用的結(jié)構(gòu)特性相匹配。

（二）教學(xué)難點

引導(dǎo)學(xué)生在具體的情境中主動參與探索活動。

六、教學(xué)方法

1.運(yùn)用表現(xiàn)力強(qiáng)的多媒體教學(xué)手段，使學(xué)生嘗試提取和分離綠葉中的色素，簡述綠葉中色素的種類及其功能；有助于學(xué)生直觀、清晰地了解運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念，解釋葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)特點；通過對光合作用光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段相關(guān)實驗研究的思考和討論，說明光合作用過程，并從物質(zhì)與能量觀視角，闡明光合作用原理，認(rèn)同人類對光合作用的認(rèn)識過程是逐步的、不斷發(fā)展的；設(shè)計并實施實驗，探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響；關(guān)注光合作用原理的應(yīng)用。

2.設(shè)計趣味性實驗活動，引導(dǎo)學(xué)生通過親自實踐、觀察、猜想、驗證等過程，加深對知識的感知，充分理解生物學(xué)知識，將抽象的內(nèi)容具象化，積累生物學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗，進(jìn)而優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。

3.創(chuàng)設(shè)問題情境、生活情境、實踐情境，幫助學(xué)生理解相關(guān)理論知識，增強(qiáng)學(xué)生的課堂體驗，推動其自主探究分析以解決問題，令學(xué)生深刻理解生物學(xué)知識間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的思考以及創(chuàng)新能力，提高其核心素養(yǎng)。

七、教學(xué)過程

（一）基于問題情境，復(fù)習(xí)舊知，引出主題

復(fù)習(xí)導(dǎo)入：（1）細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)有哪些？（2）真核細(xì)胞中的細(xì)胞器主要有哪些？哪些細(xì)胞器與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)？（3）葉綠體有哪些功能？為何將葉綠體稱為植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車間”和“能量轉(zhuǎn)換站”？

教師：哪位同學(xué)來回答一下問題？

學(xué)生：植物細(xì)胞包括原生質(zhì)體與細(xì)胞壁；真核細(xì)胞中的細(xì)胞器包括溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中心體、高爾基體、線粒體、核糖體、葉綠體等，其中葉綠體是植物細(xì)胞特有的葉綠體的功能是進(jìn)行光合作用。

（教師引導(dǎo)學(xué)生思考葉綠體的結(jié)構(gòu)，自然滲透“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”這一生物學(xué)基本觀點。）

（設(shè)計意圖：先以問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生回顧細(xì)胞器的種類、葉綠體的功能等相關(guān)知識，再引導(dǎo)學(xué)生從“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)基本觀點出發(fā)思考，從而引入“葉綠體結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用”的學(xué)習(xí)。這種導(dǎo)入方式，有利于促進(jìn)學(xué)生整合新舊知識形成完整體系，并培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。）

（二）借助情境，導(dǎo)入新知

1.引入葉綠素的概念

教師：請大家看一下課件中的詩句：宋代詩人范仲淹的詩：“碧云天，黃葉地，秋色連波，波上寒煙翠。山映斜陽天接水，芳草無情，更在斜陽外。”

教師：大家通過顏色的對比，思考為什么有的葉子是綠色，有的葉子是黃色。

學(xué)生：這與葉綠素的含量有關(guān)。

教師：請同學(xué)們結(jié)合現(xiàn)有的生活經(jīng)驗、原有的生物學(xué)知識、生活中熟悉或關(guān)注的實例，討論一下與葉綠素有關(guān)的內(nèi)容。

（設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生回顧生活中的生物學(xué)知識，激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生充滿期待，去探索未知。）

2.對比分析，推出光能的捕捉過程

教師：大家對比一下正常苗與白化苗，然后思考為什么綠色的葉子可以進(jìn)行光合作用發(fā)育成長，而白化苗就停止生長了。

學(xué)生1：光能的捕獲與葉片顏色有關(guān)。白化苗無法進(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。

學(xué)生2：光能的捕獲與葉片顏色有關(guān)。

（設(shè)計意圖：啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論、探究、分析，引導(dǎo)學(xué)生推出假設(shè)：光能的捕獲需要綠葉所含的色素。）

3.創(chuàng)設(shè)實驗情境

教師：同學(xué)們思考一下，如何運(yùn)用蒜苗、蒜黃以及素描用紙，畫出過濾過程中濾液的線速度變化曲線？

首先，從蒜苗上拿出葉片，在素描紙上進(jìn)行擦拭，這樣可以在素描紙上留下一道綠色的痕跡；然后拿出蒜黃的葉子，在素描紙上進(jìn)行擦拭，結(jié)果在素描紙上留下了一道黃色的痕跡。

教師：同學(xué)們觀察一下，在紙上，蒜苗葉片留下的綠色和蒜黃葉片留下的黃色分別含有什么物質(zhì)？用不同顏色的濾紙條進(jìn)行實驗，其效果如何？接下來，大家自己動手操作，通過觀察、思考、猜想，最后得出結(jié)論。

（設(shè)計意圖：通過使用蒜苗和蒜黃進(jìn)行的一個簡易實驗，迅速地激發(fā)了學(xué)生的興趣，幫助他們初步掌握了“色素”的概念，并激發(fā)了他們對色素研究的熱情，從而自然地引入“綠葉中色素的提取和分離”實驗。通過實驗引入新的課程內(nèi)容，教師可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析技巧，并幫助他們培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。）

教師：同學(xué)們，制備濾紙條時為什么要減去兩角？濾液細(xì)線的劃線原則是什么？待濾液干后，再重畫一到兩次的目的是什么？為何濾液細(xì)線不能觸及層析液？濾紙條上色素的分布情況說明了什么？

（設(shè)計意圖：有助于培養(yǎng)學(xué)生課堂上積極回答問題、認(rèn)真思考、合作學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣；有助于提升學(xué)生的動手操作能力。）

教師：請同學(xué)們結(jié)合色素的吸收光譜，分析一些實際問題：冬季時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量，應(yīng)該選紅色、藍(lán)色還是無色的大棚塑料薄膜？為什么？陰天時，為了增加蔬菜的產(chǎn)量,在功率相同的情況下，應(yīng)選擇什么顏色（“藍(lán)紫光和紅光”或“白光”）的照明燈為蔬菜補(bǔ)充光源？為什么？

（設(shè)計意圖：基于問題情境和生活情境，引導(dǎo)學(xué)生深化理解，強(qiáng)化理論與實踐的聯(lián)系。）

（三）歸納總結(jié)

教師：在幻燈片中展示光合作用與能量轉(zhuǎn)化的相關(guān)知識（葉綠體的結(jié)構(gòu)、葉綠體色素的分類及功能、光合作用的原理及其應(yīng)用）。

教師：大家來談?wù)勥@節(jié)課有什么收獲？學(xué)會了什么？（對本節(jié)課程知識內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和綜合性的闡述）

學(xué)生1：了解到了葉綠素的概念、種類與功能。

學(xué)生2：了解到了影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素，明晰了光合作用的原理。

（設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建清晰的知識結(jié)構(gòu)，有助于培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的良好習(xí)慣。）

（四）課后作業(yè)

教師應(yīng)摒除傳統(tǒng)的“題海戰(zhàn)術(shù)”，減少重復(fù)的機(jī)械練習(xí)，布置少而精的課后作業(yè)題，并引導(dǎo)學(xué)生將課堂中講的關(guān)鍵知識點整理到筆記本上。

（設(shè)計意圖：加深學(xué)生對光合作用與能量轉(zhuǎn)化知識的認(rèn)識，提高學(xué)生對該部分知識的掌握程度與運(yùn)用熟練度，培養(yǎng)學(xué)生復(fù)習(xí)、獨立完成作業(yè)、認(rèn)真思考、總結(jié)歸納、整理錯題集的良好習(xí)慣。）

八、教學(xué)總結(jié)與反思

（一）教學(xué)總結(jié)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》明確表示，教學(xué)應(yīng)滿足學(xué)生的實際需求，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和多元化成長。高中生物學(xué)課堂應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)生的生活實際來選擇相應(yīng)的教學(xué)模式，輔以科學(xué)的教學(xué)方法，對相關(guān)的專題制訂適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)目標(biāo)，以促進(jìn)學(xué)生形成高中生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和科學(xué)觀?！肮夂献饔门c能量轉(zhuǎn)化”這節(jié)課的教學(xué)重點在于幫助學(xué)生構(gòu)建光合作用相關(guān)的知識體系，明確光合作用的過程以及影響光合作用的各方因素。而通過實際教學(xué)來看，將情境式教學(xué)模式融入其中不僅可以提高學(xué)生的課堂參與度，而且能夠使學(xué)生較好地掌握所學(xué)知識。這樣提升了教學(xué)效率，在后續(xù)的教學(xué)中筆者將繼續(xù)沿用。

（二）教學(xué)反思

第一，如何激發(fā)高中生對生物學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)熱情是每位一線生物學(xué)教師需要思考的問題。在教學(xué)中教師要努力創(chuàng)設(shè)一種有利于培養(yǎng)學(xué)生探究意識、提高學(xué)生分析問題、解決問題能力和發(fā)展創(chuàng)新思維的真實情境。

第二，教育情境能夠激發(fā)學(xué)生的探究欲望，促使學(xué)生在具體情境中主動建構(gòu)知識。只要我們能有效地調(diào)動學(xué)生的知識儲備和生活經(jīng)驗，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和參與意愿，讓他們完全沉浸在實際情境中，那么就構(gòu)建了一個合適的學(xué)習(xí)大環(huán)境。

第三，大情境應(yīng)該與學(xué)生學(xué)習(xí)的每個階段緊密相連，并且貫穿始終，使其成為學(xué)生大單元學(xué)習(xí)活動的真實載體。因此，大情境和大單元教學(xué)是一個相輔相成的整體，沒有大情境，教學(xué)的實施就失去了背景支持。