“光合作用的探究歷程”中滲透科學(xué)探究的教學(xué)

董杰 楊雪

核心素養(yǎng)是公民科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，生物學(xué)核心素養(yǎng)的教育目的是促進(jìn)學(xué)生從學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)向素養(yǎng)的養(yǎng)成轉(zhuǎn)變，促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展。本文以光合作用的探究歷程為例，落實(shí)科學(xué)探究在教學(xué)中的應(yīng)用。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

《光合作用的探究歷程》是人教版高中生物學(xué)必修一第5章第4節(jié)第2課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容。本節(jié)課以時(shí)間先后順序?yàn)橹骶€，利用科學(xué)史材料中所蘊(yùn)含的人文精神和科學(xué)方法等，組織探究式教學(xué)，對(duì)學(xué)生掌握探究方法、提高探究技能具有重要意義。［1］教學(xué)目標(biāo)要關(guān)注以下內(nèi)容：引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程，認(rèn)同科學(xué)概念是不斷改進(jìn)、完善和發(fā)展的；通過(guò)前后實(shí)驗(yàn)思路和設(shè)計(jì)的比較，引導(dǎo)學(xué)生勇于對(duì)前人的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)論提出質(zhì)疑，并在前人的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，以達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果；通過(guò)對(duì)幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅要掌握實(shí)驗(yàn)結(jié)論，還要學(xué)會(huì)提出問(wèn)題，對(duì)相關(guān)問(wèn)題和現(xiàn)象做出合理的解釋，同時(shí)要掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法、思路，學(xué)會(huì)獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)；認(rèn)同科學(xué)技術(shù)在生命科學(xué)發(fā)展中的促進(jìn)作用。

二、圍繞科學(xué)探究素養(yǎng)，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)

1.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，營(yíng)造課堂氛圍 多媒體展示問(wèn)題：一顆小樹(shù)苗幾年以后長(zhǎng)成大樹(shù)，其建構(gòu)自己的原料從何而來(lái)？學(xué)生通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和想象自由表達(dá)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師繼續(xù)展示亞里士多德的觀點(diǎn)和海爾蒙特實(shí)驗(yàn)，提問(wèn)：他們的觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)是否嚴(yán)謹(jǐn)？學(xué)生很容易回答，不嚴(yán)謹(jǐn)，如海爾蒙特實(shí)驗(yàn)沒(méi)有考慮到植物的光和作用等。

提出問(wèn)題是探究的開(kāi)始，教師首先要從情境的創(chuàng)設(shè)開(kāi)始，引導(dǎo)學(xué)生積極發(fā)表自己的意見(jiàn)，創(chuàng)造具有激情的課堂氛圍。

2.圍繞科學(xué)發(fā)展史，推進(jìn)科學(xué)探究過(guò)程 光和作用的探究歷程是不斷發(fā)展的，探究過(guò)程中教師要圍繞科學(xué)史，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)。如學(xué)習(xí)了普利斯特利實(shí)驗(yàn)后讓學(xué)生指出該實(shí)驗(yàn)的不足之處。英格豪斯實(shí)驗(yàn)是在普利斯特利實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，但是要比后者嚴(yán)謹(jǐn)，讓學(xué)生指出巧妙之處。通過(guò)提出“光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中呢”引出薩克斯實(shí)驗(yàn)。在恩格爾曼實(shí)驗(yàn)中從選材、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中黑暗條件下細(xì)光束照射、曝光及對(duì)照組的設(shè)置等方面體驗(yàn)科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路和解決問(wèn)題的方法。讓學(xué)生根據(jù)前幾個(gè)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)光和作用的概念與化學(xué)方程式，過(guò)度到“光合作用產(chǎn)生的O2和淀粉中的C來(lái)自哪里”的話題，設(shè)計(jì)合作探究過(guò)程。

在教學(xué)過(guò)程中重視化學(xué)、物理等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在光合作用探究歷程中的促進(jìn)作用，讓學(xué)生感受科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展在自然科學(xué)發(fā)展歷程中的重要意義。學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，作出假設(shè)，解決問(wèn)題的方法，養(yǎng)成探究的態(tài)度、方法和思維。［2］

3.方法與評(píng)價(jià)相結(jié)合，巧設(shè)探究環(huán)節(jié) 在探究性教學(xué)中設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，通過(guò)有效性的問(wèn)題設(shè)置，開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，有利于課堂教學(xué)的形成性評(píng)價(jià)［3］。如薩克斯實(shí)驗(yàn)中展示如下：

合作探究一：小組同學(xué)互相提出問(wèn)題，然后互相解答。

就薩克斯的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中有沒(méi)有比較巧妙的地方，有沒(méi)有注意單一變量、對(duì)照原則等。

學(xué)生提出：對(duì)植物暗處理的目的？葉片一半遮光一半曝光的目的？曝光部分為什么遇碘變藍(lán)？實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量是什么？本實(shí)驗(yàn)有無(wú)對(duì)照，是怎樣體現(xiàn)對(duì)照原則的？等問(wèn)題。通過(guò)相互作答的形式展開(kāi)討論體現(xiàn)了問(wèn)題設(shè)置的趣味性和完整性，同時(shí)也兼顧了不同發(fā)展水平的學(xué)生在討論過(guò)程中擔(dān)任的不同角色。

恩格爾曼實(shí)驗(yàn)中給學(xué)生提供細(xì)致、具體和有效的問(wèn)題，讓學(xué)生展開(kāi)如下討論：

合作探究二：結(jié)合課本100頁(yè)的資料分析，以小組為單位討論以下問(wèn)題：

（1）為什么選用水綿和好氧細(xì)菌做為實(shí)驗(yàn)材料？

（2）為什么選用黑暗且沒(méi)有空氣的環(huán)境？

（3）先用極細(xì)光束照射水綿，目的是什么？后又讓水綿完全暴露在光下，有什么作用？

（4）結(jié)論：產(chǎn)生氧氣的場(chǎng)所在哪？

通過(guò)兩種不同形式的合作探究任務(wù)，評(píng)價(jià)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物，解決問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的態(tài)度和方法。

4.立足教材內(nèi)容，重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 新課改重視實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，本節(jié)課可將部分經(jīng)典實(shí)驗(yàn)改為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。以魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)為例，給學(xué)生提供信息，通過(guò)觀察資料，從提出問(wèn)題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果等環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，小組討論后進(jìn)行展評(píng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也可進(jìn)一步追問(wèn)：該實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量、本實(shí)驗(yàn)對(duì)你有什么啟發(fā)？

選用操作性強(qiáng)的教材內(nèi)容，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不僅可以豐富教師多元化的創(chuàng)新教學(xué)；通過(guò)主動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行組內(nèi)交流和討論等，也可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

5.做好歸納，形成體系 在課堂教學(xué)最后以表格形式，通過(guò)比較各實(shí)驗(yàn)的結(jié)論、進(jìn)步之處和不足，對(duì)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，同時(shí)將科學(xué)家的思想、方法、科學(xué)精神等傳遞給學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的提升。［4］

本節(jié)課將教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化，各環(huán)節(jié)滲透科學(xué)探究素養(yǎng)，打破教材編寫(xiě)的界限，以系統(tǒng)性和整體性的觀念進(jìn)行教學(xué)。同時(shí)也兼顧其他生物學(xué)核心素養(yǎng)，課堂教學(xué)通過(guò)體驗(yàn)科學(xué)家的思想和方法，樹(shù)立生命觀念；通過(guò)對(duì)各實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)分析，用問(wèn)題、表格形式歸納和概括知識(shí)點(diǎn)，形成科學(xué)思維；讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行交流，掌握科學(xué)探究的思路和方法；本節(jié)課的學(xué)習(xí)也有助于學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解決與植物生長(zhǎng)有關(guān)的問(wèn)題，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感。