《光合作用的探究歷程》教學設計

一、教材分析

（1）本節課是《光合作用》的第二課時，主要呈現的是科學史教育，即是對初中光合作用的基礎知識的進一步深化又為下節課的教學奠定了基礎。（2）教材還蘊含著科學探究的一般方法和實驗設計的相關問題，是“酶”部分實驗設計原則的延續，是培養學生創新精神的好素材。因此，對本節教材的再加工，可以為實驗設計的教學奠定基礎，體現了新課標精神。

二、教學目標

（1）知識目標：能說明光合作用及對它的認識過程。（2）能力目標：初步學會科學探究的一般方法和實驗設計中的兩個基本原則，并能進行簡單的實驗設計。（3）情感目標：學習科學家實事求是的科學態度和堅忍不拔的意志品質。

基于此，我將“光合作用的概念”作為本節課的教學重點。“科學探究的一般方法和實驗設計中的兩個基本原則”是難點所在。

三、教學設想

變教材中經典實驗的學習過程為探究過程，以角色體驗法為學生創造“知識再發現”的探究情境，通過分層教學和引導探究突出學生的主體性、學習的探究性。最后以合作探究和互動討論保證教學目標得以完整實現。

四、教學過程

在布置課前內容的時候，教師將分層教學和角色體驗相結合，面向全體學生安排了較為簡單的任務：重現普利斯特里的實驗，而安排生物學習小組展開經典薩克斯實驗的重現。

（一）課題引入

先以一首小詩將學生帶入情景并引出光合作用概念，進而轉入光合作用探究歷程。

（二）新課展開

了解環節：以時間為順序，利用問題驅動法將各個事件連接起來，每個實驗都從提出問題開始，以新的問題結束，學生在一連串的問題中體驗過程，探究本質。

（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：實驗為什么會失敗？（5）梅耶：光能哪里去了？（6）薩克斯：光能轉化為化學能儲存在哪？（7）恩格爾曼：光合作用在哪里發生的？（8）魯賓卡門：光合作用釋放的氧氣來自于哪？（9）卡爾文：光合作用的有機物是怎樣合成的？（10）胡貝爾等：光合作用的反應中心是什么樣呢？

理解環節：重點介紹光合發現史中的四個經典實驗。先以普利斯特利實驗啟發學生思維，再用薩克斯實驗來調整思維，接著在恩格爾曼實驗中完成思維的形成過程，最后通過魯賓和卡門的實驗使學生的應用思維得以發展，思維層次逐步上升。

在按時間順序介紹前三個實驗時，教師分別展示了視頻、圖片和精美課件，并引導學生思考下表內容。

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教師在處理上表時要注意都從實驗原則和無關變量的處理兩個方面設置相似的問題引導學生思考，并逐步將學生思考的重心由對實驗結論的推斷轉移到對實驗過程的設計上來。并結合答案適時點撥：強調對照原則和單一變量原則的重要性，及無關變量對實驗的影響。

最后我把三個實驗還原到具體的科學探究方法中，安排學生填寫下邊的表格。使學生全面系統地理解與領悟，最終形成思維模式。

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見解環節：提出新問題（光合作用中產生的氧氣到底來自于水還是二氧化碳？），由此轉入魯賓、卡門的實驗。

教學過程以“分組討論方案—自主設計實驗—組間交流整合—教師總結驗證”的形式展開。

分組討論中，隨著標記元素的選擇、實驗變量的確定、對照實驗的設置、實驗結果的預期、實驗結論的得出等一系列問題的提出與共同解決，學生新形成的思維在應用中得到了提升。

自主設計實驗既是對組內討論的合理匯總，又是對科學探究方法的系統再現，旨在培養學生思維的邏輯性與嚴密性。

組間交流能夠發現學生在認識上的不足與思維上的漏洞。

這是學時實驗設計中的一些常見問題和錯誤做法：

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

為植物提供H2O18和CO2，一組置于光下，另一組置于黑暗環境中。（設置實驗變量出錯）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，對常見問題進行歸因與歸類解決，使學生的思維在應用中得到了完善。

最后，教師用科學家的實驗設計及結論來驗證他們的實驗設想，更使其感受到成功的喜悅。

（三）課堂小結

在學生對光合作用發現史有了清晰系統的認識后，我讓他們自己去回顧科學家的實驗結論，并完成下表，進而完成對光合作用概念的知識建構。

最后我再次用一首詩將學生帶回到光合作用發現史上，并介紹近代發展：卡爾文循環和1988年的諾貝爾化學獎，讓學生體味科學探索的艱辛與快樂的同時，也對其提出殷殷希望。

編輯 董慧紅