“光合作用”教學(xué)單元的長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

張燕

摘? ? 要：“光合作用”教學(xué)單元的長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)，以BBC紀(jì)錄片《植物之歌》為活動(dòng)資源，在跨學(xué)科運(yùn)用英語(yǔ)、信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，圍繞“光合作用”的核心概念開(kāi)展微紀(jì)錄片剪輯譯制，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：光合作用;長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)活動(dòng);紀(jì)錄片;跨學(xué)科

“光合作用”是上海高中《生命科學(xué)》基礎(chǔ)型教材第四章第二節(jié)的內(nèi)容，包括了光合作用的研究歷史、葉綠體及其色素、光合作用過(guò)程、影響光合作用的因素4課時(shí)內(nèi)容以及葉綠體中色素的提取和分離、探究影響光合作用的因素2課時(shí)實(shí)驗(yàn)。“光合作用”一節(jié)的知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)完整，教學(xué)時(shí)長(zhǎng)適中，因此將它單獨(dú)作為一個(gè)教學(xué)單元進(jìn)行長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)。

一、單元長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)活動(dòng)的資源

《植物之歌》是英國(guó)BBC拍攝的一部經(jīng)典紀(jì)錄片，其中第一集“生命之光”介紹了植物的起源及生命機(jī)理，主要內(nèi)容包括了植物如何在進(jìn)化的過(guò)程中逐步具備了光合作用的能力，以及光合作用為地球生態(tài)帶來(lái)的改變。

二、單元長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)活動(dòng)的目標(biāo)

通過(guò)剪輯譯制《植物之歌》制作一部有關(guān)光合作用的微紀(jì)錄片，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)光合作用過(guò)程的再認(rèn)識(shí)和再表達(dá)，進(jìn)一步理解光合作用在分子水平的物質(zhì)變化和相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)變，形成物質(zhì)與能量觀、結(jié)構(gòu)和功能觀等生命觀念;通過(guò)了解紀(jì)錄片中科學(xué)家對(duì)光合作用的實(shí)驗(yàn)研究，歸納出與教材實(shí)驗(yàn)相同的思維方式，比較不同的研究方法，進(jìn)一步提升科學(xué)思維和科學(xué)探究能力;在學(xué)科專業(yè)術(shù)語(yǔ)的翻譯表達(dá)和微記錄片的加工剪輯過(guò)程中，鍛煉學(xué)生英語(yǔ)、信息技術(shù)等學(xué)科的綜合應(yīng)用能力。

三、單元長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)施

（一）提出任務(wù)

教師為學(xué)生提供原版紀(jì)錄片《植物之歌》，對(duì)影片做簡(jiǎn)要介紹。要求學(xué)生以小組合作的形式，以“光合作用”為核心概念，將其中第一集“生命之光”剪輯譯制出一部5～10分鐘的微紀(jì)錄片。

（二）形成方案

學(xué)生在先行觀看紀(jì)錄片片段后進(jìn)行討論，匯總出了兩類問(wèn)題：①技術(shù)問(wèn)題：專業(yè)詞匯的學(xué)習(xí)和翻譯;影片的剪輯工具和技術(shù)。②學(xué)科類問(wèn)題：哪些是“光合作用”一節(jié)的主要知識(shí)？紀(jì)錄片中相關(guān)的內(nèi)容有哪些？如何將二者進(jìn)行整合和表達(dá)？

針對(duì)上述問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)小組討論和組間交流，確定方案：觀看紀(jì)錄片，了解內(nèi)容梗概，記錄其中的專業(yè)詞匯并翻譯;對(duì)教材“光合作用”一節(jié)的內(nèi)容以概念圖的形式梳理出主干知識(shí);對(duì)紀(jì)錄片中與光合作用有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行分段摘要;“光合作用”主干知識(shí)與影片片段進(jìn)行關(guān)聯(lián)和匹配;上網(wǎng)搜索和下載適合的視頻編輯軟件，學(xué)習(xí)如何使用;整合影片內(nèi)容和“光合作用”主干知識(shí)進(jìn)行旁白的撰寫(xiě)，完成剪輯和配音。

（三）活動(dòng)實(shí)施

1.紀(jì)錄片中“光合作用”相關(guān)內(nèi)容的梳理

各小組在按照既定方案實(shí)施兩周后進(jìn)行第一次組間交流，完成對(duì)紀(jì)錄片中光合作用有關(guān)內(nèi)容的梳理和整合。主要包括以下內(nèi)容：

研究光合作用的實(shí)驗(yàn)：①將25億年前的紅鐵礦進(jìn)行電離產(chǎn)生了氧氣，證明25億年前生物已經(jīng)能光合作用釋放氧氣;②人與大量植物共處密閉低氧空間內(nèi)，在提供水和光照的條件下監(jiān)測(cè)空間氧含量變化和人體氧飽和度等生理指征變化;③同位素示蹤法追蹤C(jī)O2在植物體內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)變及去向。

光合作用的進(jìn)化歷程：①早期地球的生物類型從紫色細(xì)菌到藍(lán)藻，光合色素的產(chǎn)生提高了生物對(duì)光能的利用率;②化石顯示4億年前植物登陸后進(jìn)化出了根以獲得水分進(jìn)行光合作用;③植物進(jìn)化出葉以最大程度吸收當(dāng)時(shí)空氣中稀少的CO2，同時(shí)也有利于吸收光能;④水、CO2和陽(yáng)光給予巨杉生長(zhǎng)充分的物質(zhì)和能量需求，是巨杉對(duì)抗恐龍啃食進(jìn)化出高大樹(shù)形的基礎(chǔ)。

光合作用的過(guò)程：①分子水平的光反應(yīng)動(dòng)畫(huà)過(guò)程;②暗反應(yīng)的部分過(guò)程及糖類被運(yùn)輸儲(chǔ)存至根部的動(dòng)畫(huà)。

光合作用與地球環(huán)境：①植物登陸后進(jìn)化出根來(lái)解決光合作用需要水的問(wèn)題，根的出現(xiàn)促進(jìn)了土壤層的形成;②光合作用產(chǎn)生并釋放的氧氣改變了大氣組成，其中一部分氧氣在紫外線的作用下形成了臭氧層。

2.資源整合及配音剪輯

每個(gè)小組確定各自的微紀(jì)錄片主題，如植物光合作用功能的進(jìn)化歷程、光合作用的過(guò)程、光合作用與地球環(huán)境變化等，選用編輯軟件（如愛(ài)剪輯、iMovie）整合相關(guān)視頻片段，再對(duì)這些片段的內(nèi)容在翻譯的基礎(chǔ)上圍繞既定主題進(jìn)行表述和配音。

以光合作用過(guò)程的暗反應(yīng)為例：紀(jì)錄片中用動(dòng)畫(huà)演示了暗反應(yīng)中糖類的合成并配以簡(jiǎn)單的過(guò)程描述，而后用碳的同位素實(shí)驗(yàn)證明了植物能利用二氧化碳合成糖類。原文旁白如下：

Plants make this sugar from water， carbon dioxide from the air， and energy from the sun. And again it all happens in those tiny chloroplasts. Weve seen how light splits water into oxygen and hydrogen. Well， the plant takes that hydrogen and combines it with carbon dioxides to make sugar. By exposing a plant to carbon dioxide tagged with a radioactive marker， you can see the sugar being created.

學(xué)生在編輯此段視頻時(shí)，將同位素實(shí)驗(yàn)的視頻前置編輯后，做了如下配音：

將一株植物置于含有放射性標(biāo)記的CO2環(huán)境下，我們能清晰地捕獲到植物用這些CO2生產(chǎn)出了糖類。在極短的時(shí)間內(nèi)，糖類的放射性葉開(kāi)始不斷向下運(yùn)輸儲(chǔ)存于根部，以至于我們能看到畫(huà)面上如熒光般閃爍的植物根部。那么糖類究竟是怎樣被制造出來(lái)的呢？植物制造糖類需要水分，空氣中的CO2，還間接地需要陽(yáng)光。光反應(yīng)的產(chǎn)物之一H+，在葉綠體基質(zhì)中還原了CO2被固定后的第一個(gè)產(chǎn)物三碳化合物，并合成了糖類。與此同時(shí)，ATP所攜帶的能量也被轉(zhuǎn)移到糖類中，以穩(wěn)定的化學(xué)能的形式儲(chǔ)存了起來(lái)。這也是為什么我們會(huì)食用一些植物的根（比如紅薯、山藥），因?yàn)檫@里儲(chǔ)存著最初來(lái)自于太陽(yáng)的能量呀。

這段剪輯和旁白體現(xiàn)了學(xué)生的實(shí)證思路：以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為先，首先證明了從CO2到糖類的轉(zhuǎn)變，再對(duì)具體過(guò)程加以解釋。與原文相比，旁白在講解物質(zhì)變化的同時(shí)兼顧了暗反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)移，可見(jiàn)學(xué)生對(duì)物質(zhì)與能量觀這一生命觀念有了較為準(zhǔn)確的理解。

3.小組交流與評(píng)價(jià)

完成微紀(jì)錄片后，教師組織學(xué)生進(jìn)行小組展示和交流，并設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量表，由學(xué)生完成自評(píng)和互評(píng)。以微紀(jì)錄片“光合作用的過(guò)程”評(píng)價(jià)量表為例（如表1）。

四、學(xué)習(xí)活動(dòng)效果與反思

學(xué)生的微紀(jì)錄片作品能充分表達(dá)他們對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)，不同的剪輯視角展示了本單元的不同學(xué)習(xí)重點(diǎn)：有的作品在運(yùn)用物質(zhì)與能量觀等生命觀念闡釋問(wèn)題的同時(shí)，嘗試用進(jìn)化觀解釋植物的結(jié)構(gòu)與功能;有的作品運(yùn)用已學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究原理和方法展示紀(jì)錄片中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論，比較了不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案;還有的作品關(guān)注了植物光合作用對(duì)地球環(huán)境的影響，從學(xué)科角度理解了“綠水青山就是金山銀山”的含義。總之，長(zhǎng)周期學(xué)習(xí)活動(dòng)有效落實(shí)了本單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，有助于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。