基于核心素養的深度教學嘗試
——“探究影響光合作用的因素”案例分析

天津市武清區楊村第一中學 李紅娟 張玉玲

深度教學是讓學生深度參與教學過程且深刻把握學習內容的教學方式。“深度參與教學過程”屬于過程性特征，目的在于實現學生與學習內容的充分互動，可開展操作、體驗、批判、反思等學習活動；“深刻把握學習內容”屬于結果性特征，旨在實現學習內容與學生經驗體系的充分融合，即不僅記住知識的符號、含義，還必須把握知識背后的價值、邏輯、方法以及運用知識進行創造。

現階段，發展學生的核心素養和關鍵能力，是全面深化課程改革、落實立德樹人根本任務的現實要求。因此，提升課堂教學的發展性品質勢在必行，而實施深度教學則是課堂教學改革的根本基礎和方向。深度教學并不追求教學內容的深度和難度，而是相對于知識的內在構成要素而言，知識教學不停留在符號層面，豐富教學的層次，實現知識教學的豐富價值。有研究者指出，“學科素養的培育在很大程度上需要通過深度學習來實現”。本文中，筆者將通過“探究影響光合作用的因素”這一課例，進行基于核心素養的深度教學探索，以供廣大一線教師參考。

一、教學目標

（1）明確影響光合作用的內在因素和外在因素。（2）通過自主探究，初步認識不同環境因素對光合作用的影響，學會科學研究的一般方法，形成科學的理性思維和探究本領。（3）能夠將所學知識與實際生活相聯系，解決生產生活的實際問題，認識科學知識重要價值的同時，增強學習的使命感與責任感。

二、教學過程

（一）歌曲導入，溫故知新

以《青花瓷》為背景音樂，將光合作用過程編成“光合歌曲”，鼓勵學生一起哼唱，在熟悉的旋律中重溫光合作用過程。這一環節可有效激發學生學習熱情，以不同的方式迅速將學生帶入熟悉的情境，幫助學生完成已有知識體系的重新建構。教師進一步展示光合作用過程圖，引導學生自主分析討論影響光合作用的因素，完成引入環節。

（二）明確目的，分析變量

以“光照強度對光合作用的影響”為例，組織學生開展實驗探究。設置問題串引導學生思考實驗變量相關問題：實驗目的是什么？實驗的自變量是什么？依據所給材料如何控制自變量？實驗的因變量是什么？因變量的檢測指標有哪些？哪一指標更容易檢測？實驗的無關變量有哪些？如何控制無關變量？如何保證二氧化碳濃度相同且適宜？實驗的假設是什么？預期結果怎樣？通過一系列的問題串，引導學生運用已有知識解決新的情境問題，同時掌握科學研究的基本思維方式。

（三）知識拓展，模型建構

在上述分析的基礎上，教師給出一系列實驗材料、用具，要求學生以小組為單位設計實驗裝置。鼓勵學生通過“酶”和“細胞呼吸”有關實驗的學習，完成知識的拓展建構，培養學生的綜合運用能力。由“酶的高效性實驗”，學生提出運用水生植物開展實驗，觀察水中氣泡生成情況；由“探究細胞呼吸方式實驗”，學生改進實驗裝置，探究光合作用強度。還有的小組利用初中化學學習的排水法收集氣體，比較光合作用強度。最終通過組間評價交流，提出最佳實驗方案。

學生的有些思路確實超出了教師的預設，但這也是深度教學的精彩之處。給學生足夠的時間和空間，他們可以創造出無限可能。簡單的一個設計過程，反映了他們對原有知識的理解和應用能力，也培養了他們的想象力和創造力。這一環節的小組合作，可以實現集思廣益，有效降低活動的難度。

（四）科學探究，觀察記錄

給出“葉片排氣法”檢測光合作用強度的新方法，指導實驗小組利用此方法開展實驗探究。為保證實驗效果，教師提前做好預實驗，幫助學生確定最佳碳酸氫鈉濃度等無關變量條件。學生通過親自動手操作，感知葉肉細胞間隙排氣后小圓葉片會下沉的生命現象，體會實驗中嚴格控制變量的重要性，理解單位時間內小圓葉片上浮數量可表示光合作用強度的原理。當觀察到第一片葉片浮起來的時候，學生都異常興奮。教師則順勢指導學生做好定性和定量觀察。學生觀察到小葉片周圍有氣泡附著，氣泡逐漸增多，葉片上浮，記錄下相同時間內不同光照強度下燒杯中葉片上浮數量。教師通過Excel表格記錄各組數據，進而將結果轉換為更為直觀的曲線圖。學生可以更為直觀地認識到，在一定范圍內，隨光照增強光合作用增強的實驗結果。這一設計環節，不僅使學生在理解實驗原理的基礎上掌握了科學研究的一般方法，還有效激發了學生的探究興趣，有利于學生嚴謹科學態度的養成。

（五）深度思考，改進完善

在展示學生實驗結果的同時，教師展示預期的實驗結果曲線進行比較，形成新的認知沖突。

圖1 光照影響光合作用強度實驗結果

圖2 預期實驗結果

學生分析結果與預期不相符的原因：設置光照強度梯度太大，實驗組數太少等。引導學生思考如何改進實驗，如何更好地檢測光照強度，記錄實驗結果。在學生討論的基礎上，展示利用手機光敏元件檢測光照強度，細化實驗變量梯度的實驗記錄結果，與預期結果吻合。就此，學生不僅明確了光照強度對光合作用的影響，而且也在活動中認識到科學實驗的開展既需要科學嚴謹的實驗設計思路，也需要嚴格規范的實驗操作過程，更離不開實驗結果的準確記錄和理性分析。其中，利用曲線圖展示實驗結果雖然更為直觀，但實驗組數過少時易出現偏差。這一教學環節有效培養了學生的理性思維和科學探究能力。

（六）思維碰撞，觀念養成

興趣小組同學展示自己設計的實驗裝置，用以“探究二氧化碳濃度對光合作用影響”并解釋實驗原理、過程及結果。將興趣小組的實驗結果與二氧化碳的實際影響曲線進行對比展示。

圖3 二氧化碳濃度影響光合作用的實驗結果

圖4 預期實驗結果

學生比較兩組曲線的起點、折點、走勢及終點的不同，并逐一分析原因。其中包括：二氧化碳碳濃度梯度過大，細化濃度梯度才能準確顯示環境二氧化碳達到一定濃度才開始光合作用；在一定濃度范圍內，也應該存在二氧化碳飽和現象；興趣小組的第四組實驗并不是錯誤數據，有可能是碳酸氫鈉濃度過高導致細胞失水，影響了光合作用強度；等等。教師對學生的分析及時給予肯定，同時引出無機鹽、水、溫度等其他因素對光合作用的影響，以及它們在農業生產中的控制與應用。學生通過這一環節的學習，明確植物生長同時受到多種環境因素的影響，認真學習理論知識和先進的科學技術，未來才可以更好地改善植物生長環境、改良作物自身品質，也才能像袁隆平爺爺那樣更好地造福全人類。

三、教學反思

（一）借鑒發揚之處

本節課以實驗教學內容為載體，以深度教學理論為支撐，開展教學嘗試。一方面打破了常規課堂只講實驗、看實驗的做法，設法讓學生深度參與整個實驗教學，使其能夠以研究者的姿態親歷整個探究過程，并在規劃設計、動手操作和結果分析的完整過程中形成科學的思維方式，掌握科學探究的一般方法。另一方面，在教學中教師注重引導學生采用多樣化的方式進行學習。運用歌曲的哼唱回顧知識，運用元認知在新的情境中完成模型建構，運用實驗結果的偏差形成認知沖突，進而對其進行合理解釋和進一步完善。這些過程使學生既能獲得對學科知識的深刻認識，又能發展“批判性思維”和“創新能力”等核心素養。

（二）推敲改進之處

本節課中“其他影響光合作用的因素”這一教學環節時間有些倉促，沒有給學生足夠的思考和活動的空間，建議可以采用導學案的方式，讓學生通過預習提前查找一些相關資料，以彌補課上時間的不足。

綜上所述，深度教學倡導課堂教學立足于真實情境之中，以解決實際問題為出發點，引導學生采用多樣化的方式進行學習，使其獲得高階思維和探究能力。正如有關研究指出的，不同類型的活動與人的不同方面的發展之間存在明顯的相關對應性，特定內容的需要、價值取向、智能發展、情感體驗、審美感受等，需要以特定形態的活動去培養。用多樣化的方式進行學習，就會增加對知識理解的豐富性、靈活性，就能使知識學習超越知識本身，獲得多種素養。