“光合作用的探究歷程”復習課的教學設計

摘 要：將光合作用探究歷程的經典實驗和實驗設計兩部分內容有機整合，引導學生在利用教材資源進行探究學習、分析并設計實驗的過程中，實現對相關知識的鞏固和整合，體驗科學研究的過程，發展科學思維。

關鍵詞：光合作用 科學史 實驗設計 教學設計

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節的內容。本內容介紹了光合作用發現過程中的幾個經典實驗，在這其中蘊含著科學探究的一般方法，體現了科學家的嚴謹實驗設計思維，是培養學生科學素養和探究能力的好材料。學生還未系統地復習實驗設計的有關內容。高三一輪復習時，若分析經典實驗的過程中，加入探究實驗設計原理和過程的討論講解，則能開發學生思維，使學生更好理解實驗設計的過程，體現課程標準中對發展學生科學探究能力的要求。

二、教學目標

1.知識目標 簡述光合作用的反應式和過程；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典實驗的設計要點。

2.能力目標 嘗試在分析問題的過程中，構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論，發展實驗探究能力。

3.情感態度與價值觀目標 體驗科學探究過程，發展質疑、歸納、創新能力。

三、教學過程

1.光合作用的基礎知識回顧 教師以草原生態系統中生產者光合作用的動畫導入，引導學生回顧光合作用的概念與總反應式。要求學生將光合作用的總反應式填寫在預先發的學案上。請學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容。而與科學史相聯系，教師繼續引導，生物學是一門實驗學科，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習[1]。

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

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

4.結合科學史的分析，滲透生物學實驗探究的流程 教師說明，現在來共同回顧課本上經典實驗。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，重復實驗500多次，體現生物實驗設計的什么原則？通過這兩個實驗的分析，鞏固實驗設計的基本原則。小組活動，引導學生在學案中自主建立生物學探究實驗的一般流程。 即提出問題→作出假設→設計實驗方案→實施實驗方案→分析實驗結果→假設成立/不成立→得出實驗結論。

將此流程應用于具體的經典實驗中，首先，對1864年薩克斯半葉實驗進行分析，學生小組討論，完成學案上的問題。提出問題、作出假設、實驗步驟、實驗現象、實驗結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，便于學生知識體系的構建。

隨后，課件展示1880年恩格爾曼實驗，引導學生分組討論、完成學案上有關問題：選擇的實驗材料（水綿和好氧細菌）的優點；沒有空氣的黑暗環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（再一次驗證實驗結果）。教師總結。

接著，課件展示1939年魯賓和卡門的實驗和實驗結論，引導學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生的答案，請其他組同學評價。最后教師對怎樣提出問題、怎樣做出假設、怎么使實驗步驟具有可執行性、如何控制變量等問題進行具體點撥。

5. 后續探究與思考 教師引出后續思考，請課下設計實驗，驗證CO2是光合作用必需的原料。教師提示：在設計實驗時，圍繞如何設置實驗的自變量，如何設計實驗裝置，如何對實驗現象進行檢測，如何說明實驗結論等方面進行考慮。課后練習，對本節課復習的內容進行反饋和評價。

四、教學反思

本課嘗試將兩者進行有機整合，突破難點，旨在扎實基礎的前提下發展探究能力。通過挖掘教材已有內容，引導學生進行小組自主合作和探究，構建知識體系，發展知識遷移能力和理論聯系實際的能力[2]。實踐證明，學生在分組討論交流完成學案的過程中，產生了此前未有的疑問，這些問題能進一步調動學生的學習熱情，提高教學成效。

參考文獻

[1]周建良.2014.例談生物復習教學問題情境的創設.教學管理

[2]張衛，郭淑斌.1997.問題解決的類比遷移.華南師范大學學報（社會科學版）

作者簡介

劉怡晴，碩士研究生 研究方向：生物學教學