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時間：2024-03-21 11:48:27
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇光合作用的重要性范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
1 教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)設(shè)計(jì)從學(xué)生的興趣和知識儲備出發(fā)，要讓學(xué)生真切地“看見”光合作用產(chǎn)生淀粉的過程，對光合作用產(chǎn)生淀粉有切身感受。然后教師依次發(fā)問，讓學(xué)生初步建立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路，最后完成實(shí)驗(yàn)過程。通過生生互動（小組討論）和師生互動（教師引導(dǎo)），可以最大限度地面向全體學(xué)生，讓每位學(xué)生充分參與課堂討論，教師進(jìn)一步點(diǎn)撥和總結(jié)，最終突破重難點(diǎn)，充分掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和過程，理解光合作用的實(shí)質(zhì)。
能力培養(yǎng)方面，教師要以該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程為載體，旨在引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的探究，使學(xué)生自主建立光合作用的模型，掌握控制實(shí)驗(yàn)變量、設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)和選擇實(shí)驗(yàn)材料等規(guī)則，進(jìn)而能創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)探究，領(lǐng)悟科學(xué)精神，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。
通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解光合作用是生物圈中有機(jī)物的根本來源，從理論上認(rèn)識到綠色植物光合作用的重要性，為培養(yǎng)愛護(hù)綠色植物和珍惜糧食的情感方面打下理性知識的基礎(chǔ)。
驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：植物光合作用的實(shí)質(zhì)――綠葉在光下制造淀粉。
2 教學(xué)流程
在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，教師提出問題，創(chuàng)設(shè)矛盾，學(xué)生小組討論解決矛盾；教師再提出問題創(chuàng)設(shè)矛盾，學(xué)生小組討論解決問題……反復(fù)循環(huán)，最終理解并設(shè)計(jì)出該實(shí)驗(yàn)的流程。
教師：光合作用產(chǎn)生淀粉，葉片中產(chǎn)生的淀粉用肉眼能看見么？如何才能看見？檢測方法是什么？
學(xué)生小組討論得出：淀粉遇碘液變藍(lán)。
教師演示，直接向葉片上滴加碘液，并提問變藍(lán)了沒有？碘液能否進(jìn)入葉片？如何解決？
教師提示：碘液能否進(jìn)入活細(xì)胞？如果染色成功，藍(lán)色能否顯示出來，為什么？如何解決？
學(xué)生小組討論得出：酒精脫色，既能殺死葉片細(xì)胞，讓碘液進(jìn)入葉片細(xì)胞中，又能使葉片中的葉綠素溶于酒精，葉片脫色顯示本來的灰白色。
教師演示實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證學(xué)生的結(jié)論。
教師發(fā)問：若看見了葉片顯藍(lán)色，是否能說明淀粉是綠葉光合作用產(chǎn)生的，而不是葉片中本來就有的？如果不能，說明原因，怎樣解決呢？
學(xué)生小組討論。
教師歸納并提示：只要我們?nèi)サ羧~片中原有的淀粉，就能說明淀粉是綠葉光合作用產(chǎn)生。如何去掉葉片中原有的淀粉？
學(xué)生小組討論，教師點(diǎn)撥，師生歸納總結(jié)：暗處理，消耗掉葉片中原有的淀粉。
教師：葉片中原有的淀粉被消耗掉，要不要檢測？
教師：通過酒精脫色碘液染色進(jìn)行檢測，這片葉片能不能再使用了？能不能再進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉？我們?nèi)绾谓鉀Q這個問題。
學(xué)生小組討論，教師點(diǎn)撥，師生歸納總結(jié)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的重要原則：部分遮光，形成對照實(shí)驗(yàn)。
教師：難道我們不怕天竺葵未遮光部分光合作用制造的淀粉，運(yùn)到遮光部分么？
教師強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中選材的重要性：天竺葵是陰生植物，葉片薄，葉脈不發(fā)達(dá)，運(yùn)送有機(jī)物速度緩慢。所以，光照0.5～1 h，未遮光部分光合作用制造的淀粉未運(yùn)到遮光部分。光照的時間不能太長，但能不能太短？原因是什么？
學(xué)生：光照時間不能太長，太長未遮光部分光合作用制造的淀粉運(yùn)到遮光部分，檢測時葉片全部顯藍(lán)色；光照時間不能太短，太短未遮光部分光合作用還沒制造淀粉，檢測時葉片均不顯藍(lán)色。
教師：既然，我們的設(shè)計(jì)思路明確了，實(shí)驗(yàn)過程能不能寫出來呢？下列問題能不能解決？
教師利用課件展示已解決和待解決的問題：
（1） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，說出該實(shí)驗(yàn)的步驟。
（2） 為什么要暗處理？暗處理的時間能不能太短？
（3） 部分遮光的目的是什么？
（4） 光照的目的是什么？為什么要對光照的時間進(jìn)行控制，光照時間過短和過長會對實(shí)驗(yàn)造成什么影響？
（5） 酒精脫色的目的是什么？為什么要進(jìn)行水浴加熱而不是直接給酒精加熱？
（6） 酒精脫色后要將葉片在清水中漂洗，滴加碘液染色后，也要將葉片進(jìn)行漂洗，兩次漂洗的目的分別是什么？
學(xué)生思考解決這些問題后，教師演示實(shí)驗(yàn)后三步：取下紙片、酒精脫色和碘液染色。并要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析：
（1） 取下黑紙片，遮光的部分和未遮光的部分顏色上有沒有什么明顯的變化？
（2） 酒精脫色的過程中，葉片的顏色如何變化？酒精的顏色呢？
（3） 碘液染色后，看到什么現(xiàn)象？
（4） 若整個葉片全部被染成藍(lán)色，試分析主要原因是什么？若整個葉片未被染成藍(lán)色，主要原因是什么？
3 課堂小結(jié)，并寫出板書
植物光合作用的實(shí)質(zhì)――綠葉在光下制造淀粉。
（1） 檢測：碘液遇淀粉變藍(lán)。
（2） 實(shí)驗(yàn)過程：① 暗處理；② 部分遮光；③ 照光；④ 取下黑紙片；⑤ 酒精脫色；⑥ 碘液染色。
（3） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：未遮光部分顯藍(lán)色。
（4） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：綠葉光下光合作用制造淀粉。
（5） 結(jié)果分析：① 葉片全染成藍(lán)色――暗處理時間不足；照光時間過長。
② 葉片未染上藍(lán)色――光照時間不足；葉片全遮光。
4 課堂評價
[習(xí)題]下面是探究“綠葉在光下制造淀粉”的實(shí)驗(yàn)步驟，請按要求作答：
① 照光 ② 部分遮光 ③ 暗處理 ④ 取下黑紙片 ⑤ 碘液染色 ⑥ 酒精脫色
（1） 該實(shí)驗(yàn)的正確順序是 ；
（2） 部分遮光的目的是 ，暗處理的目的是
；
（3） 碘液染色后，看到的現(xiàn)象是 ，因此我們得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ；
（4） 除了部分遮光失敗原因外，若整個葉片被染成藍(lán)色，最可能的原因是
；若整個葉片未被染上藍(lán)色，最可能的原因是
；
（5） 你能寫出光合作用的反應(yīng)式么？
。
5 分析與反思
中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-2851（2011）09-00-01
合作學(xué)習(xí)是我國基礎(chǔ)教育課程改革極力倡導(dǎo)的三大學(xué)習(xí)方法之一，也是當(dāng)今世界學(xué)習(xí)研究的重要方式之一，它開辟了現(xiàn)代教學(xué)研究的新領(lǐng)域，發(fā)展了課堂教學(xué)互動理論，強(qiáng)調(diào)協(xié)作、分享精神，能夠?yàn)閷W(xué)生在社會性的群體中的適應(yīng)和發(fā)展做準(zhǔn)備，因此正被廣泛地應(yīng)用于課堂教學(xué)中。但在具體操作過程中，由于一些教師沒能很好地培養(yǎng)學(xué)生掌握一定的合作技能，從而使合作學(xué)習(xí)流于形式，達(dá)不到預(yù)期的效果。筆者在最初的實(shí)施過程中也曾迷茫徘徊過，甚至也曾步入流于形式的誤區(qū)，沒有真正發(fā)揮小組合作的作用，但在教學(xué)實(shí)踐過程中經(jīng)過不斷的探索和嘗試，并閱讀大量有關(guān)合作學(xué)習(xí)方面的書籍，逐漸悟出許多合作課堂難以達(dá)到預(yù)期的效果，一個很重要的原因就是在于學(xué)生沒有掌握一定的合作技能，不會交流，從而不會合作。那么在實(shí)施合作學(xué)習(xí)的過程中學(xué)生要掌握哪些合作技能呢？約翰遜兄弟等研究后認(rèn)為在小組活動的不同階段學(xué)生應(yīng)掌握的合作技能是不同的。
在這里我以高中生物“影響光合作用的因素”的合作學(xué)習(xí)為例來闡述學(xué)生應(yīng)掌握的技能，教師在提出“前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了光合作用的過程，那么哪些因素能夠影響光合作用的速率，又是怎樣影響的呢？”的合作問題后，將學(xué)生分成若干個異質(zhì)性小組，為保證小組成員在合作學(xué)習(xí)中人到心到，首先應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生“形成規(guī)范”這一技能，即要求小組成員應(yīng)遵守紀(jì)律，不要吵鬧，說話要輕聲細(xì)語，能輪流發(fā)言，不要輕易打斷其他小組成員的發(fā)言，不要說一些與所談問題的話。因此剛開始實(shí)施時最好專門設(shè)立一位監(jiān)督員來控制聲響，維持秩序。在學(xué)生形成規(guī)范后就要培養(yǎng)學(xué)生的第二個技能――“發(fā)揮功能”，要求小組成員人人參與，都能提出自己的見解。在進(jìn)行“影響光合作用的因素”合作學(xué)習(xí)的過程中，不同的學(xué)生提出的問題不同，有的學(xué)生提出“光能影響光合作用的速率”，有的學(xué)生提出“二氧化碳能影響光合作用的速率”，還有的學(xué)生提出“溫度也能影響光合作用的速率”等等，小組成員之間彼此能分享材料、觀點(diǎn)或意見。對于不同的觀點(diǎn)或意見，小組成員可以提問、質(zhì)疑，請求小組同伴的幫助和協(xié)同，如有的學(xué)生提出“溫度怎么會影響光合作用的速率呢？我不太理解，你能不能給我解釋一下？”那么被質(zhì)疑的成員應(yīng)進(jìn)行解釋和說明：“因?yàn)闇囟饶軌蛴绊懨傅幕钚?，而光合作用過程中有很多的酶參與，特別是暗反應(yīng)階段。”等等。這樣小組的成員之間都能分享觀點(diǎn)和想法，深層把握思維過程，而這正是小組成功的基礎(chǔ)。同時小組的成員應(yīng)通過陳述和重申活動的任務(wù)或要求、建議有效完成任務(wù)的程序等來引導(dǎo)幫助小組活動向正確的方向發(fā)展。
是不是掌握上面兩種技能就可以了呢？當(dāng)然不行，要想加深對學(xué)習(xí)材料和所討論問題的理解，形成高質(zhì)量的合作學(xué)習(xí)過程，就必須培養(yǎng)學(xué)生掌握第三種技能,即“確立程式”，這種技能要求學(xué)生能夠?qū)倓傞喿x或討論過的材料在不看的情況下進(jìn)行口頭總結(jié)，小組其他成員要適當(dāng)?shù)赜枰匝a(bǔ)充乃至正完善，使小組對學(xué)習(xí)材料的概括和總結(jié)更加準(zhǔn)確可靠。例如學(xué)生剛才已經(jīng)通過閱讀一些有關(guān)光合作用方面的材料，并通過思考提出了一些自己的觀點(diǎn)，那么這時就要在不看課本和筆記材料的情況下口頭表達(dá)出來，如某學(xué)生是這樣說的：“光能影響光合作用的速率是因?yàn)樵诠夥磻?yīng)中葉綠體中的色素可以吸收光能，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，因此光通過影響光合作用的光反應(yīng)來影響光合作用的，因此光照的強(qiáng)弱能夠影響光合作用的速率，光照越強(qiáng)，光合作用的速率就越快，光照越弱，光合作用的速率就越慢?！贝藭r小組的其他成員就會提出：“我覺得光對光合作用速率的影響不僅僅只有光照的強(qiáng)弱，可能還有其他的，比如光照時間的長短?！边@樣小組成員就繼續(xù)圍繞這個問題進(jìn)行討論，有的成員此時可能就會想到前面學(xué)習(xí)過的葉綠體中的色素主要吸收紅橙光和藍(lán)紫光，也就是在合作學(xué)習(xí)過程中要注意把學(xué)習(xí)的材料和所討論的問題同以前學(xué)過的知識經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來。這樣學(xué)生通過討論就會得出除了光照的強(qiáng)弱（即光照強(qiáng)度）能影響光合作用的速率外，光質(zhì)，光照時間的長短都能夠影響光合作用的速率。小組成員間通過補(bǔ)充正逐漸完善了某一成員的總結(jié)，使小組對學(xué)習(xí)材料的概括和總結(jié)更加可靠。為加深光對光合作用速率的影響的理解和記憶，小組同伴繪制了光照強(qiáng)度對光合作用速率影響的坐標(biāo)圖。當(dāng)然在其他的合作小組中還可以采用制表、口訣、公式、關(guān)鍵詞、提綱、摘要、小結(jié)、改寫、復(fù)述等其他方法。
要促進(jìn)小組成員對已有學(xué)習(xí)材料的再認(rèn)識，保證小組成員充分發(fā)揮自己的思維能力，從多角度出發(fā)分析解決問題，要培養(yǎng)學(xué)生掌握“思維發(fā)酵”這一技能。學(xué)生在討論、總結(jié)、制圖后，有的小組成員思考后發(fā)現(xiàn)并不是光照越強(qiáng)，光合作用的速率越快，這時他就要表明自己的不同觀點(diǎn)，當(dāng)然規(guī)則是就事論事，不出現(xiàn)人格貶損或出言不遜的做法。然后小組成員查明思考問題時的差異所在，在充分討論的基礎(chǔ)上，將全組的觀點(diǎn)進(jìn)行概括、提煉和整合，最后得出“在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用的速率隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增快，超過一定光照強(qiáng)度后，光合作用的速率不再隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增快”。小組成員要互相求證事實(shí)與推理的可靠性，澄清答案或結(jié)論的合理性，“為什么光照強(qiáng)度超過一定范圍后光合作用的速率就不再隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增快呢？什么原因？”學(xué)生通過提出這樣一些深度問題來推進(jìn)理解光照強(qiáng)度對光合作用速率的影響這一過程。
當(dāng)然要使學(xué)生掌握合作技能，首先要確保學(xué)生明白合作技能的重要性，通過講解使學(xué)生理解每項(xiàng)技能的確切含義，通過安排一些要完成具體任務(wù)的活動角色，提供練習(xí)機(jī)會，使學(xué)生的技能得到鍛煉，要為學(xué)生做出示范，并定期對技能進(jìn)行提示、提醒、監(jiān)督。教會學(xué)生能對技能的運(yùn)用情況展開討論、反思，以便能更有效地運(yùn)用這些技能。絕大多數(shù)技能的形成都有一個緩慢學(xué)習(xí)的過程，要確保每個學(xué)生時常進(jìn)行技能練習(xí)，只有充足的練習(xí)才能使技能成為他的行為習(xí)慣。這樣他們就會自然而然地、很樂意地在合作學(xué)習(xí)中運(yùn)用了。
中圖分類號：G623 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0180-01
人教版必修1《分子與細(xì)胞》第5章第4節(jié)“能量之源――光與光合作用”，是“細(xì)胞的代謝”單元的重點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容不僅有利于深入理解代謝的本質(zhì)，還為后面生態(tài)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中對本節(jié)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求是：“說明光合作用以及對它的認(rèn)識過程”“研究影響光合作用速率的環(huán)境因素”，分別屬于理解水平和應(yīng)用水平，在多年來的全國及各地高考中，光合作用是必考的，其重要性可想而知。筆者就自己多年生物教學(xué)中對課 本圖1“光合作用過程的圖解”（以下簡稱圖解）的理解與應(yīng)用談?wù)勛约旱男牡谩?/p>
1 利用圖解，總結(jié)光合作用中的物質(zhì)變化和能量變化及兩個階段的聯(lián)系
教學(xué)中，我先讓學(xué)生仔細(xì)觀察圖解，然后提出一系列問題讓學(xué)生思考：光合作用分幾個階段？各個階段的場所在哪兒？光反應(yīng)階段的需要的原料及產(chǎn)物各是什么？光能被吸收后到哪兒去了？光反應(yīng)階段的物質(zhì)變化的反應(yīng)式該怎樣書寫？暗反應(yīng)階段需要的原料及產(chǎn)物各是什么？暗反應(yīng)階段的物質(zhì)變化的反應(yīng)式該怎樣書寫？光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段有什么聯(lián)系？通過對以上問題的思考，學(xué)生不難得出光合作用的物質(zhì)變化及能量變化過程。即：
光反應(yīng)階段的物質(zhì)變化：
水的光解：H2OO2+2[H]
光合磷酸化：ADP+Pi+能量ATP
光反應(yīng)階段的能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能。
暗反應(yīng)階段的物質(zhì)變化：
CO2的固定：CO2+C52C3（注意，暗反應(yīng)達(dá)到平衡時：C5∶C3=1∶2）
C3化合物的還原：2C3+2[H]+ATP
C5+（CH2O）+ADP+Pi
暗反應(yīng)階段的能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)椋–H2O）中穩(wěn)定的化學(xué)能。
光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的關(guān)系：從圖解不難看出，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑[H]和能量ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi；沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行，沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成。
2 利用圖解，總結(jié)影響光合作用的外部因素及對圖解的標(biāo)注
光對光合作用的影響：從光的角度分析，影響因素包括了光照強(qiáng)度、光照時間、光照面積和光質(zhì)四個方面。從而對原圖進(jìn)行標(biāo)注。
CO2對光合作用的影響： CO2是光合作用的原料，CO2n濃度對光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)用表現(xiàn)為：施用有機(jī)肥；大棚作物可用CO2發(fā)生器等適當(dāng)提高棚內(nèi)CO2濃度；大田生產(chǎn)中的“正其行，通其風(fēng)”等。
水對光合作用的影響：植物缺水時，一方面使細(xì)胞的整體代謝速度降低；另一方面導(dǎo)致植物葉片氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，植物光合作用下降。生產(chǎn)上通過適時適量的合理灌溉來解決作物對水的需求。
3 利用圖解，解析高考真題，深化對圖解的把握
例1：（2011課標(biāo)，3）番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強(qiáng)度下降，原因是（ ）
A.光反應(yīng)強(qiáng)度升高，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低
B.光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低
C.光反應(yīng)強(qiáng)度不變，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低
D.光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度不變
解析：選B。學(xué)生頭腦中只要有光合作用的圖解，稍加分析，可發(fā)現(xiàn)鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂會導(dǎo)致葉綠素缺少而使光反應(yīng)強(qiáng)度降低，[H]和ATP合成不足而使暗反應(yīng)強(qiáng)度也降低。
例2：（2009海南單科，15）在其他條件適宜的情況下，在拱試植物正常進(jìn)行光合作用時突然停止光照，并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析，在短時間內(nèi)葉綠體中C3和C5化合物含量的變化是
A.C3和C5都迅速減少
B.C3和C5都迅速增加
C.C3迅速增加，C5迅速減少
D.C3迅速減少，C5迅速增加
解析：選C。突然停止光照后，光反應(yīng)供給暗反應(yīng)的[H]，ATP減少，C3的還原受阻而C5和CO2生成C3的速度短時間不變，所以C3積累C5減少。
例3：（2010海南單科，4）光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是（ ）
首先，為了很好地選擇和實(shí)施課堂教學(xué)方法，要了解學(xué)生的生活環(huán)境、心理狀況，以及學(xué)生熟悉的生物環(huán)境。其次，要備學(xué)生知道的生物基礎(chǔ)知識。
2.運(yùn)用科學(xué)的教學(xué)方法
激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣。學(xué)生對生物的學(xué)習(xí)，很大程度上，跟教師有關(guān)系，一個幽默風(fēng)趣的教師，可以喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也會激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。所以，在課堂上，要對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓他們根據(jù)教師提出的問題，去思考，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，不斷提高對生物的學(xué)習(xí)樂趣。
3.生物課堂要貼近學(xué)生生活
我們在講課本內(nèi)容時，把與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合起來。教師可以通過多媒體展示與生活相關(guān)的圖片，讓學(xué)生通過這些圖片，進(jìn)行思考，聯(lián)系生物知識，解釋出現(xiàn)的現(xiàn)象，學(xué)以致用。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)。讓學(xué)生在課堂中做自己的主人，學(xué)生自行安排自己的時間，發(fā)揮主觀能動性。
4.生物課堂多樣化
根據(jù)生物學(xué)科本身的特點(diǎn)，它是和人們的生產(chǎn)、生活、實(shí)踐聯(lián)系比較緊密的學(xué)科。因此，我們組織學(xué)生去野外觀察、學(xué)習(xí)來促進(jìn)生物課堂教學(xué)的成功。
二、發(fā)散思維在生物教學(xué)中的運(yùn)用
光合作用由于學(xué)生具有好奇心和求知的欲望，這就促進(jìn)學(xué)習(xí)、思考。根據(jù)這一特點(diǎn)，我們生物教師可以充分利用教學(xué)資源，即地圖，包括地圖冊、生物掛圖、生物插圖等，還可以用幻燈片、電視、錄相、多媒體等多種形式。下面我們以光合作用這一節(jié)課進(jìn)行具體的分析。植物有一項(xiàng)很重要的功能，即光合作用。對于這個概念的理解，教師要進(jìn)行講解，讓學(xué)生明白，人有沒有光合作用，光合作用是植物在白天進(jìn)行的一種能量轉(zhuǎn)化，即二氧化碳和水在光照的條件下，在葉綠體中進(jìn)行反應(yīng)，最后生成氧氣和有機(jī)物的過程。這一過程中，光合作用產(chǎn)生了氧氣，可以供給人和動物的呼吸，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，晚上能不能把很多植物房子屋子里面呢？學(xué)生通過思考，晚上植物沒有光合作用，主要是呼吸作用，那么呼吸作用就要吸收氧氣，與人爭奪氧氣。所以，在晚上，最好將植物放在室外。而光合作用的一組探索性實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒?，則是教學(xué)中突出重點(diǎn)和突破難點(diǎn)的關(guān)鍵。
（一）課堂教學(xué)先學(xué)后教的方法
教師在講這一節(jié)的內(nèi)容時候，可以讓學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行資料的搜集、整理，等上課的時候，讓中學(xué)生以小組的形式，進(jìn)行代表發(fā)言，將你們搜集到的知識講給其他同學(xué)聽，其他組內(nèi)針對這一組同學(xué)的匯報，提出自己的質(zhì)疑，教師寫到黑板上，分條進(jìn)行解釋。最后利用多媒體展示光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。這樣，可以讓學(xué)生在主動探究過程中，體會最后獲得真理的感動。通過多媒體動畫，教師展示“光合作用需要二氧化碳”和“光合作用產(chǎn)生氧氣”兩個演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更加深刻的明白了原理。同時，讓學(xué)生分組進(jìn)行有關(guān)光合作用的一組探索性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過自己做實(shí)驗(yàn)，更加明白了實(shí)驗(yàn)的重要性，通過實(shí)驗(yàn)，可以得出真理性的知識結(jié)論，從而學(xué)會了光合作用這節(jié)課的主要內(nèi)容。然后，教師在通過一些相關(guān)的練習(xí)題，將學(xué)會這部分內(nèi)容?？傊?，通過學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)去探究，這樣對光合作用的概念有了更深刻的理解，同時培養(yǎng)了他們認(rèn)識問題，主動探究的能力，還有對創(chuàng)新能力的思維的培養(yǎng)也起到了很重要的作用，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用知識來說明或解決實(shí)際問題，在分析和說明問題過程中領(lǐng)悟光合作用在生物界乃至整個自然界中的重要意義。不斷提高學(xué)生的自身的各方面的能力，更好地為學(xué)習(xí)新的內(nèi)容做好鋪墊。
（二）學(xué)生逆向思維能力的訓(xùn)練
1.通過例題示范,克服思維定勢。在做練習(xí)題的過程中，教師要給學(xué)生舉一些與生活相關(guān)的實(shí)際事情，這樣，學(xué)生在面對自己在日常生活中就能遇到的事情時，就會覺得很熟悉，理解起來也很容易，從而打開學(xué)生逆向思維的能力，引導(dǎo)他們對問題的思考方式的轉(zhuǎn)變，防止固定在一種思維上去思考問題，這樣就造成了思維定勢了。
教材在光合作用一節(jié)中首先通過幾個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)講述了光合作用發(fā)現(xiàn)的過程。教學(xué)時，我重點(diǎn)介紹了科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和方法。例如，在介紹1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼用水綿做實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學(xué)生自己閱讀“實(shí)驗(yàn)過程”，然后提出問題：此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處何在？大部分學(xué)生都是從實(shí)驗(yàn)操作過程上找答案，惟獨(dú)忽略了“選擇實(shí)驗(yàn)材料的重要性”這個問題。我就引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合水綿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細(xì)胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究，并且強(qiáng)調(diào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的選擇是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素之一。聯(lián)系前不久剛做過的“觀察細(xì)胞質(zhì)流動”實(shí)驗(yàn)，觀察不到細(xì)胞質(zhì)流動的原因，主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)材料選擇不當(dāng)造成的。這樣使學(xué)生認(rèn)識到選擇一種理想的實(shí)驗(yàn)材料，可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯可靠，也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學(xué)生的思路，而且使學(xué)生清醒地意識到選擇實(shí)驗(yàn)材料的重要性。接著提問：恩吉爾曼設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時，為何要把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環(huán)境里呢？學(xué)生經(jīng)過討論，一致認(rèn)為：排除了氧氣和光線的影響，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。為什么要選用極細(xì)的光束照射，并且用好氧細(xì)菌檢測？ 學(xué)生回答：這樣能夠準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧氣的部位。再問為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實(shí)驗(yàn)？ 學(xué)生回答：可明確結(jié)果全是由光照引起的。這樣學(xué)生就自然得出氧是葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所的結(jié)論。
通過啟發(fā)誘導(dǎo)使學(xué)生明確：提出問題創(chuàng)立假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果再實(shí)驗(yàn)再觀察，直到找出事物內(nèi)在的必然聯(lián)系，這不僅是光合作用發(fā)現(xiàn)的基本過程，而且還是生物科學(xué)研究的基本過程。從科學(xué)的角度看生物學(xué)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)，可訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力、思維能力和分析能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，從而達(dá)到提高其綜合素質(zhì)的目的。
二、利用色素的提取分離實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力
物學(xué)是落實(shí)素質(zhì)教育的極好時機(jī)，如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實(shí)驗(yàn)中，毛細(xì)吸管劃濾液細(xì)線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實(shí)驗(yàn)效果。后來學(xué)生自己想辦法，不用毛細(xì)吸管，而是把濾紙?jiān)阢U筆線處折疊，直接在濾液上劃。這樣的濾液細(xì)線不僅細(xì)齊，而且沾上的色素多，在濾紙上析出的色素帶明顯，學(xué)生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量，鞏固強(qiáng)化了課本知識，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、觀察能力和思維能力，使教學(xué)質(zhì)量明顯提高。
三、利用同位素標(biāo)記法，了解學(xué)科間的滲透作用
隨著科學(xué)的發(fā)展和人們研究的深入，各學(xué)科之間的聯(lián)系越來越密切，在教學(xué)中客觀地把握它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的思維能力，而且能促進(jìn)知識的發(fā)散。生物學(xué)的發(fā)展與物理、化學(xué)的發(fā)展關(guān)系密切。也正是由于理化知識的介入，才使人們對生命本質(zhì)的認(rèn)識深入到分子水平。例如，光合作用關(guān)于產(chǎn)物之一的O2究竟來自反應(yīng)物中的H2O還是CO2，就是利用物理學(xué)方法――同位素標(biāo)記法來解決的。再如，葉綠體中色素的分離是利用化學(xué)方法――紙層析法來達(dá)到目的的。
另外，在生物教學(xué)中我還經(jīng)常運(yùn)用哲學(xué)原理。哲學(xué)似乎與生物學(xué)毫不相干，事實(shí)上量變與質(zhì)變、運(yùn)動與靜止、內(nèi)因與外因、對立與統(tǒng)一辯證的觀點(diǎn)在生物學(xué)中隨處可見。例如，介紹光合作用過程時，我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程，但是其中也伴隨著物質(zhì)和能量釋放即異化作用。如暗反應(yīng)中ATPADP+Pi+能量，我從對立統(tǒng)一規(guī)律這一角度介紹說：矛盾是一切事物發(fā)展的源泉，世界上任何事物都充滿著矛盾。生物體的生命活動正是在物質(zhì)的合成與分解這對矛盾的對立統(tǒng)一中不斷完成新陳代謝等生命活動，實(shí)現(xiàn)自我更新的。
這樣處理教材的目的是通過教材具體的事例向?qū)W生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學(xué)生對生物知識及辯證唯物主義的理解，更重要的是有助于學(xué)生科學(xué)世界觀的形成。
“綠葉就像個來料加工廠，原料、產(chǎn)品我們都清楚，然而這個工廠的大門一直緊閉，我們不知道工廠內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，也不知道工人們?nèi)绾喂ぷ鳌！敝袊茖W(xué)院院士、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家常文瑞，這樣比喻光合作用機(jī)理的“神秘感”。
“地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億～2200億噸，其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10倍～20倍，但目前的利用率不到3％?！彼嬖V《望東方周刊》，光合作用是高效利用太陽能的最好榜樣，破解光合作用神秘機(jī)制，將為建立“人工光合作用系統(tǒng)”，繼而開發(fā)清潔、高效的新能源提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
主持測定了我國第一個膜蛋白晶體結(jié)構(gòu)的常文瑞，向本刊記者展示了一幅高等植物(菠菜)捕光復(fù)合物在原子水平上的三維結(jié)構(gòu)圖，圖中，一些紅色、綠色、黃色的“色素分子”，附著在一條條白色的“飄帶”上，精巧而鮮艷。
“白色的飄帶代表蛋白質(zhì)，彩色的是葉綠索、胡蘿卜素等色素分子，它們是植物吸收太陽光的‘天線’。”常文瑞解釋說，色素分子的定位并非雜亂無章，而是很巧妙地組成了一個高效吸收和傳遞太陽光能的網(wǎng)絡(luò)?？疾焐胤肿酉鄬Φ姆轿?、距離和排布規(guī)律，為認(rèn)識和模擬植物捕光機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，人類在“跟著菠菜捕捉陽光”的道路上又往前邁進(jìn)了一步。
“高效捕光”的靈感
誰是最大的資源消費(fèi)國?常文瑞向記者展示了美國國防部的氣象衛(wèi)星拍攝的人造夜空圖片：擁有世界4.6％人口的美國生產(chǎn)了16.8％的能源，消耗了23.4％的能源。
“十幾年前，中國的領(lǐng)土上，只有上海、北京附近的夜空有一點(diǎn)光亮，現(xiàn)在整個東部地區(qū)也都亮起來了?！彼f，“已經(jīng)亮起燈光的地方我們不希望它熄滅，我們要做的是讓中國的廣大中西部地區(qū)也亮起來。中國需要更多的能源!”
但按照現(xiàn)有世界能源消費(fèi)水平計(jì)算，能源儲備僅夠用100年，樂觀點(diǎn)，200年。而且隨著社會的發(fā)展，能源需求量逐年增加，到2025年，世界各國對電力的需求將翻一番。
能源枯竭的同時，大氣中二氧化碳的濃度災(zāi)難性地持續(xù)增高。有研究表明，即使通過節(jié)能減排等人為方式把空氣中的二氧化碳水平降下來，其影響還是會持續(xù)幾百年。
“結(jié)論就是，節(jié)能減排和開發(fā)新的、可再生的清潔能源?！背Ｎ娜鹫J(rèn)為，太陽能無疑將是最主要的新能源。
太陽每小時灑向地球表面的能量，相當(dāng)于地球每年消耗的能量總和；太陽每天灑向地球表面的能量，相當(dāng)于地球現(xiàn)有能源儲備的總和，會不會利用、怎樣高效利用就成了關(guān)鍵。
常文瑞肯定地告訴記者：“植物的光合作用為高效利用太陽能提供了最好的榜樣?！?/p>
“到2050年，光合作用的最重要突破將與能源有關(guān)?！敝灰獙⑻柲芨行У乩闷饋?，未來的能源危機(jī)便可望迎刃而解，全球變曖也可得到有效控制。因此，光合作用已成為開發(fā)新一代清潔能源的重要方向。世界主要國家都已充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，光合作用在未來清潔能源發(fā)展中的戰(zhàn)略地位空前提高。
揭示光合作用神秘機(jī)制，打開“綠色工廠”的大門，一探工廠內(nèi)的生產(chǎn)機(jī)制，成了模擬天然綠葉的光合作用、生產(chǎn)清潔燃料解決未來能源問題的開局之戰(zhàn)。
開啟“綠色工廠”大門
常文瑞帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過6年時間，成功測定了“菠菜主要捕光復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)”，從而率先破解了這一國際公認(rèn)的、具有高度挑戰(zhàn)性的科技前沿難題。
“主要捕光復(fù)合物是什么?它有怎樣的重要性?”面對記者的疑問，常文瑞解釋說，如果把葉片的一角切下來放大，發(fā)現(xiàn)綠葉由葉綠體組成；再放大，發(fā)現(xiàn)葉綠體內(nèi)由一層層的類囊體膜組成；再放大，就會發(fā)現(xiàn)膜里鑲嵌著一團(tuán)團(tuán)由色素和蛋白組成的復(fù)合體。
“光合作用過程中的光反應(yīng)，就是通過一系列這樣的由色素分子和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合體協(xié)作完成的。”常文瑞說，其中參與光能吸收、傳遞和光能轉(zhuǎn)換的兩類最基本的色素一蛋白復(fù)合體是：反應(yīng)中心和捕光天線復(fù)合物。捕光天線復(fù)合物吸收太陽能并將其傳遞給反應(yīng)中心；反應(yīng)中心是光誘導(dǎo)的電荷分離引起的能量轉(zhuǎn)換的“工廠”。
“捕光是光合作用中最原初的過程，它包含了光能的吸收以及激發(fā)能向引起電荷分離的反應(yīng)中心傳遞的過程?！背Ｎ娜鸶嬖V記者。
媲美“登月工程”的“人工葉”
基于目前對光合作用機(jī)理的認(rèn)識，常文瑞告訴本刊記者：“利用光合作用中水裂解的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)從水中獲得氫能源的理想，在2050年有望實(shí)現(xiàn)?！?/p>
最近，英國倫敦帝國學(xué)院啟動了一項(xiàng)金額達(dá)100萬英鎊的“人工葉”計(jì)劃，他們試圖創(chuàng)造一個可以模擬天然綠葉光合作用的人工系統(tǒng)，產(chǎn)生清潔燃料氫和甲醇，為燃料電池或環(huán)保汽車提供能量。
常文瑞告訴記者，歐洲科學(xué)基金會預(yù)計(jì)到2050年，在歐洲和一些別的地區(qū)大部分的燃料都將會從人工葉片中獲得，“他們認(rèn)為，如果人工葉片計(jì)劃成功實(shí)現(xiàn)，意義可以媲美登月工程?！?/p>
“利用光合作用原理可以實(shí)現(xiàn)從光能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)變，通過截流電子流直接生產(chǎn)電能，可以制造生物光伏電池?！彼榻B，2004年，美國科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室把葉綠素光電池變成了現(xiàn)實(shí)?？茖W(xué)家把菠菜的色素蛋白復(fù)合體做成“三明治”，當(dāng)光線照射在這個“三明治”結(jié)構(gòu)上時就會釋放電子，傳到下面的金屬層形成電流，其測得的太陽能轉(zhuǎn)化效率達(dá)到12％。
找到最合適、最有效的利用光源的微生物，或者制造培養(yǎng)出專門用來吸收光源的微生物，也是未來光合作用研究的突破點(diǎn)。
40多年前，人們發(fā)現(xiàn)在無氧條件下，植物會激活細(xì)胞內(nèi)部一種可生成氫氣的酶――氫酶。如果這時讓這些藍(lán)藻照射陽光，便會產(chǎn)生氫氣。據(jù)估計(jì)，如果藻類光合作用的產(chǎn)氫效率能達(dá)到10％，那么5萬平方公里藻類接受太陽能放出的氫氣就可滿足美國的全部燃料需要。
新課改下的安徽省高考自主命題也已有多年了，綜觀這幾年的理綜生物試題，我們不難發(fā)現(xiàn)生物學(xué)作為一門理科學(xué)科所具有的理科思維特質(zhì)的重要性日益被重視，而這使傳統(tǒng)的生物課堂教學(xué)更多的注意知識點(diǎn)的識記顯得背道而馳，這就給我們一線的生物教師以警示，課改真的不能只流于形式，而要實(shí)實(shí)在在的在教學(xué)上下工夫，真正意義上的落實(shí)好課程標(biāo)準(zhǔn)中的三維目標(biāo)，把生物學(xué)的特色在課堂上充分的展示給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。生物學(xué)作為一門理科科學(xué)，更是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)對于提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)是非常重要的一個環(huán)節(jié)。當(dāng)然科學(xué)探究并不只局限于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，人教版新教材上的“資料分析”“模型建構(gòu)”“技能訓(xùn)練”等等都意在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。《普通高中生物課程（實(shí)驗(yàn)）》在“課程目標(biāo)”部分，對發(fā)展高中學(xué)生的科學(xué)探究能力提出的11項(xiàng)要求：①客觀地觀察和描述生物現(xiàn)象②通過觀察或從現(xiàn)實(shí)生活中提出與生物學(xué)相關(guān)的可以探究的問題③分析問題，闡明與研究該問題相關(guān)的知識④確認(rèn)變量⑤作出假設(shè)和預(yù)期⑥設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案⑦實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，收集證據(jù)⑧利用數(shù)學(xué)方法處理、解釋數(shù)據(jù)⑨根據(jù)證據(jù)作出合理判斷⑩用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表介紹研究方法和結(jié)果，闡明觀點(diǎn)；最后一點(diǎn)就是聽取他人的意見，利用證據(jù)和邏輯對自己的結(jié)論進(jìn)行辯護(hù)以及作必要的反思和修改。而這些要求在高考題中都有所體現(xiàn)，如2011安徽高考理科綜合生物29-Ⅰ就對上述多項(xiàng)能力進(jìn)行了考察。
1 原題再現(xiàn)
29.Ⅰ.（10分）保水劑是一類高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物興趣小組為探究“保水劑和氮肥對小麥光合作用的影響”，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
材料用具：相同土壤基質(zhì)栽培的小麥幼苗若干，保水劑，氮肥等。
方法步驟：①選取長勢一致的小麥幼苗若干，平均分為A、B、C三組，分別施用適量的保水劑（60kg?hm-2）、氮肥（255kg?hm-2）、保水劑（60kg?hm-2）+氮肥（255kg?hm-2），置于相同的輕度干旱條件下培養(yǎng)，其它培養(yǎng)條件相同且適宜。 ②在小麥灌漿期選擇晴朗無風(fēng)的上午，于10：00～11：00從每組選取相同數(shù)量的葉片，進(jìn)行CO2吸收量及葉綠素含量的測定。結(jié)果（均值）如下表：
組號 CO2吸收量/μmol?m-2?s-1 葉綠素含量/mg?g-1
A 10.66 3.07
B 13.04 3.02
C 15.91 3.05
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：適量的保水劑與氮肥配施有利于提高小麥光合作用強(qiáng)度。
（1）請指出上述方法步驟的缺陷并改正：步驟① ；步驟② 。
（2）如不考慮方法步驟中的缺陷，從影響光合作用的內(nèi)在因素分析，保水劑與氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是 。
實(shí)驗(yàn)測得的CO2 吸收量 （大于、等于、小于）光合作用過程中CO2實(shí)際消耗量，理由是 。光合作用強(qiáng)度可通過測定CO2吸收量，也可以通過測定 釋放量計(jì)算。
2 學(xué)生答題情況簡析
本題考察實(shí)驗(yàn)探究能力，對其要求④和⑧著重進(jìn)行考察。具體來說，實(shí)驗(yàn)中要遵循對照原則和單一變量原則，所以步驟①應(yīng)該增加正常生長，不做特殊處理的對照試驗(yàn)， 步驟②要保證無關(guān)變量相同，所以取相同部位的葉片。影響光合作用的內(nèi)在因素有色素和酶。根據(jù)題目表格信息，葉綠素含量幾乎沒有差別，所以是影響酶的數(shù)量和活性。實(shí)驗(yàn)測得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2消耗量與呼吸作CO2用釋放量之差，實(shí)驗(yàn)測得的CO2 吸收量小于光合作用過程中CO2實(shí)際消耗量。根據(jù)光合作用的反應(yīng)式，光合作用強(qiáng)度可以用單位時間反應(yīng)物CO2的消耗量或生成物O2的釋放量來表示。
二、教學(xué)目標(biāo)
（1）知識目標(biāo)：能說明光合作用及對它的認(rèn)識過程。（2）能力目標(biāo)：初步學(xué)會科學(xué)探究的一般方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的兩個基本原則，并能進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（3）情感目標(biāo)：學(xué)習(xí)科學(xué)家實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和堅(jiān)忍不拔的意志品質(zhì)。
基于此，我將“光合作用的概念”作為本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)?！翱茖W(xué)探究的一般方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的兩個基本原則”是難點(diǎn)所在。
三、教學(xué)設(shè)想
變教材中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程為探究過程，以角色體驗(yàn)法為學(xué)生創(chuàng)造“知識再發(fā)現(xiàn)”的探究情境，通過分層教學(xué)和引導(dǎo)探究突出學(xué)生的主體性、學(xué)習(xí)的探究性。最后以合作探究和互動討論保證教學(xué)目標(biāo)得以完整實(shí)現(xiàn)。
四、教學(xué)過程
在布置課前內(nèi)容的時候，教師將分層教學(xué)和角色體驗(yàn)相結(jié)合，面向全體學(xué)生安排了較為簡單的任務(wù)：重現(xiàn)普利斯特里的實(shí)驗(yàn)，而安排生物學(xué)習(xí)小組展開經(jīng)典薩克斯實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)。
（一）課題引入
先以一首小詩將學(xué)生帶入情景并引出光合作用概念，進(jìn)而轉(zhuǎn)入光合作用探究歷程。
（二）新課展開
了解環(huán)節(jié)：以時間為順序，利用問題驅(qū)動法將各個事件連接起來，每個實(shí)驗(yàn)都從提出問題開始，以新的問題結(jié)束，學(xué)生在一連串的問題中體驗(yàn)過程，探究本質(zhì)。
（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(zhì)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(shí)驗(yàn)為什么會失??？（5）梅耶：光能哪里去了？（6）薩克斯：光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在哪？（7）恩格爾曼：光合作用在哪里發(fā)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(jī)物是怎樣合成的？（10）胡貝爾等：光合作用的反應(yīng)中心是什么樣呢？
理解環(huán)節(jié)：重點(diǎn)介紹光合發(fā)現(xiàn)史中的四個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。先以普利斯特利實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生思維，再用薩克斯實(shí)驗(yàn)來調(diào)整思維，接著在恩格爾曼實(shí)驗(yàn)中完成思維的形成過程，最后通過魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的應(yīng)用思維得以發(fā)展，思維層次逐步上升。
在按時間順序介紹前三個實(shí)驗(yàn)時，教師分別展示了視頻、圖片和精美課件，并引導(dǎo)學(xué)生思考下表內(nèi)容。
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教師在處理上表時要注意都從實(shí)驗(yàn)原則和無關(guān)變量的處理兩個方面設(shè)置相似的問題引導(dǎo)學(xué)生思考，并逐步將學(xué)生思考的重心由對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的推斷轉(zhuǎn)移到對實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)上來。并結(jié)合答案適時點(diǎn)撥：強(qiáng)調(diào)對照原則和單一變量原則的重要性，及無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)的影響。
最后我把三個實(shí)驗(yàn)還原到具體的科學(xué)探究方法中，安排學(xué)生填寫下邊的表格。使學(xué)生全面系統(tǒng)地理解與領(lǐng)悟，最終形成思維模式。
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見解環(huán)節(jié)：提出新問題（光合作用中產(chǎn)生的氧氣到底來自于水還是二氧化碳？），由此轉(zhuǎn)入魯賓、卡門的實(shí)驗(yàn)。
教學(xué)過程以“分組討論方案―自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)―組間交流整合―教師總結(jié)驗(yàn)證”的形式展開。
分組討論中，隨著標(biāo)記元素的選擇、實(shí)驗(yàn)變量的確定、對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出等一系列問題的提出與共同解決，學(xué)生新形成的思維在應(yīng)用中得到了提升。
自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)既是對組內(nèi)討論的合理匯總，又是對科學(xué)探究方法的系統(tǒng)再現(xiàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性與嚴(yán)密性。
組間交流能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生在認(rèn)識上的不足與思維上的漏洞。
這是學(xué)時實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的一些常見問題和錯誤做法：
將實(shí)驗(yàn)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(huán)境中。（設(shè)置實(shí)驗(yàn)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(jìn)行歸因與歸類解決，使學(xué)生的思維在應(yīng)用中得到了完善。
最后，教師用科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)論來驗(yàn)證他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，更使其感受到成功的喜悅。
教材在光合作用一節(jié)中首先通過幾個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)講述了光合作用發(fā)現(xiàn)的過程。教學(xué)時,我重點(diǎn)介紹了科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和方法。例如,在介紹1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼用水綿做實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)時,我簡要介紹了水綿的生理特征之后,先請學(xué)生自己閱讀“實(shí)驗(yàn)過程”,然后提出問題:此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處在哪里?大部分學(xué)生都是從實(shí)驗(yàn)操作過程上找答案,惟獨(dú)忽略了“選擇實(shí)驗(yàn)材料的重要性”這個問題。我就引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合水綿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):具有細(xì)而長的帶狀葉綠體,葉綠體在細(xì)胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大,也便于觀察、分析和研究,并且強(qiáng)調(diào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料的選擇是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素之一。聯(lián)系前不久剛做過的“觀察細(xì)胞質(zhì)流動”實(shí)驗(yàn),觀察不到細(xì)胞質(zhì)流動的原因,主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)材料選擇不當(dāng)造成的。這樣使學(xué)生認(rèn)識到選擇一種理想的實(shí)驗(yàn)材料,可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯可靠,也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學(xué)生的思路,而且使學(xué)生清醒地意識到選擇實(shí)驗(yàn)材料的重要性。接著提問:恩吉爾曼設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時,為何要把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環(huán)境里呢?學(xué)生經(jīng)過討論,一致認(rèn)為:排除了氧氣和光線的影響,保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。為什么要選用極細(xì)的光束照射,并且用好氧細(xì)菌檢測?學(xué)生回答:這樣能夠準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧氣的部位。再問:為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實(shí)驗(yàn)?學(xué)生回答:可明確結(jié)果全是由光照引起的。這樣學(xué)生就自然得出氧是葉綠體釋放的,葉綠體是光合作用的場所的結(jié)論。
通過啟發(fā)誘導(dǎo)使學(xué)生明確:提出問題創(chuàng)立假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果再實(shí)驗(yàn)再觀察,直到找出事物內(nèi)在的必然聯(lián)系,這不僅是光合作用發(fā)現(xiàn)的基本過程,而且還是生物科學(xué)研究的基本過程。從科學(xué)的角度看生物學(xué)教學(xué)的實(shí)驗(yàn),可訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力、思維能力和分析能力,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法,從而達(dá)到提高其綜合素質(zhì)的目的。
二、利用色素的提取分離實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的動手能力
前蘇聯(lián)教育學(xué)家蘇霍姆林斯基說:“讓學(xué)生體驗(yàn)到一種自己在親身參與掌握知識的情感,乃是喚起少年特有的對知識興趣的重要條件?！倍飳W(xué)正是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科,許多生物學(xué)知識都是在實(shí)踐中得到的。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課給學(xué)生提供了一個很好的實(shí)踐機(jī)會,也是培養(yǎng)他們的探索精神、動手能力的有效渠道。更是落實(shí)素質(zhì)教育的極好時機(jī)。如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實(shí)驗(yàn)中,毛細(xì)吸管劃濾液細(xì)線不是太粗就是不齊,要不就是把紙劃破,直接影響實(shí)驗(yàn)效果。后來學(xué)生自己想辦法,不用毛細(xì)吸管,而是把濾紙?jiān)阢U筆線處折疊,直接在濾液上劃。這樣的濾液細(xì)線不僅細(xì)齊,而且沾上的色素多,在濾紙上析出的色素帶明顯,學(xué)生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量,鞏固強(qiáng)化了課本知識,更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、觀察能力和思維能力,發(fā)展了他們愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的志趣,提高了他們探索未知世界的勇氣,使教學(xué)質(zhì)量明顯提高。
三、利用同位素標(biāo)記法,了解學(xué)科間的滲透作用
隨著科學(xué)的發(fā)展和人們研究的深入,各學(xué)科之間的聯(lián)系越來越密切,在教學(xué)中客觀地把握它們之間的內(nèi)在聯(lián)系,不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,提高學(xué)生的思維能力,而且能促進(jìn)知識的發(fā)散。生物學(xué)的發(fā)展與物理、化學(xué)的發(fā)展關(guān)系密切。也正是由于理化知識的介入,才使人們對生命本質(zhì)的認(rèn)識深入到分子水平。例如,光合作用關(guān)于產(chǎn)物之一的氧究竟來自反應(yīng)物中的水還是二氧化碳,就是利用物理學(xué)方法可―同位素標(biāo)記法來解決的。再如,葉綠體中色素的分離是利用化學(xué)方法――紙層析法來達(dá)到目的的。
另外,在生物教學(xué)中我還經(jīng)常運(yùn)用哲學(xué)原理。哲學(xué)似乎與生物學(xué)毫不相干,事實(shí)上量變與質(zhì)變、運(yùn)動與靜止、內(nèi)因與外因、對立與統(tǒng)一辯證的觀點(diǎn)在生物學(xué)中隨處可見。例如,介紹光合作用過程時,我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程,但是其中也伴隨著物質(zhì)和能量釋放即異化作用。這樣處理教材的目的是通過教材其體的事例向?qū)W生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學(xué)生對生物知識及辯證唯物主義的理解,更重要的是有助于學(xué)生科學(xué)世界觀的形成。
中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）13-185-01
素質(zhì)教育是一種全新的教育思想和教育觀念，它以提高全民族整體素質(zhì)為目標(biāo)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體意識、充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動精神為切入點(diǎn)，挖掘?qū)W生的內(nèi)在潛能，發(fā)展學(xué)生的個性特長。在高中生物教學(xué)中不僅要重視生物學(xué)知識的教學(xué)，更要通過科學(xué)探究過程的教學(xué)，通過科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀的滲透，通過科學(xué)、技術(shù)與社會關(guān)系的深入剖析等諸方面來對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素質(zhì)教育。結(jié)合《能量之源――光與光合作用》一節(jié)內(nèi)容，我將自己在生物課堂教學(xué)中探索貫徹素質(zhì)教育的體會，淺談如下：
一、通過光合作用發(fā)現(xiàn)史教學(xué)，培養(yǎng)科研能力
教材在《能量之源――光與光合作用》一節(jié)中是通過幾個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)講述了光合作用發(fā)現(xiàn)的過程。這一歷時200多年的科學(xué)探索發(fā)現(xiàn)史，充分揭示了生物科學(xué)是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科。觀察、分析、實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)科的基本研究方法。教學(xué)時，我用精美的多媒體動畫、簡明的圖表式板書及一個個精彩的小故事“追根溯源”，引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的研究歷程，循著科學(xué)家的思維方式和研究方法去接受、理解和掌握知識。以此激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生的思考力、判斷力、表現(xiàn)力等。而教學(xué)的重點(diǎn)是經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家的設(shè)計(jì)思路和方法。例如，在介紹恩格爾曼用水綿做實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學(xué)生自己閱讀“實(shí)驗(yàn)過程”，然后提出問題：此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處在哪？學(xué)生們馬上就聯(lián)系先前所學(xué)的對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則等知識，指出對照組和實(shí)驗(yàn)組設(shè)計(jì)的意圖，但卻忽略了“實(shí)驗(yàn)材料選擇的重要性”這個問題。我繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合水綿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)一步思考，學(xué)生馬上考慮到：水綿具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細(xì)胞中又呈螺旋狀分布，這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究。這樣，不僅拓寬了學(xué)生的思路，而且使學(xué)生清醒地意識到選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料也是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素之一。除此之外，通過了解光合作用發(fā)現(xiàn)史中諸位科學(xué)家成功的實(shí)驗(yàn)探究過程，也引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納出生物科學(xué)研究的基本過程：提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果再實(shí)驗(yàn)再觀察，直到找出事物內(nèi)在的規(guī)律。把生命科學(xué)史引入生物學(xué)教學(xué)，能使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識同時，感悟到科學(xué)家們的探索精神、科學(xué)方法和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，體驗(yàn)到科學(xué)是一個開放的、不斷發(fā)展和創(chuàng)新的過程。
二、利用能量守恒定律和同位素標(biāo)記法，培養(yǎng)多學(xué)科的綜合能力
在《能量之源――光與光合作用》一節(jié)內(nèi)容中，充分體現(xiàn)出生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)、化學(xué)以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展關(guān)系密切。例如，早在英格豪斯實(shí)驗(yàn)中就揭示了光照是光合作用的必要條件，但是光能被綠色植物吸收后，到哪里去了呢？這一問題一直困擾著生物學(xué)家們。直到1845年，物理學(xué)上能量轉(zhuǎn)換和守恒定律被揭示之后，德國的科學(xué)家梅耶才幫助人們解開這個謎團(tuán)，原來光能是轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲存在光合作用的產(chǎn)物中了。而核素的研究和發(fā)展也為生物學(xué)提供了一個非常好的技術(shù)手段――同位素標(biāo)記法，例如，光合作用產(chǎn)生的O2究竟來自H2O還是CO2，以及暗反應(yīng)中C的轉(zhuǎn)移途徑就是利用這種方法來研究確定的。隨著科學(xué)的發(fā)展和人們研究的深入，各學(xué)科之間的聯(lián)系越來越密切，學(xué)科交叉和相互滲透也日益明顯。在教學(xué)中客觀地把握它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，不僅可以提高學(xué)生的思維能力，而且能促進(jìn)學(xué)生對多學(xué)科知識的理解、發(fā)散和遷移能力的提升。
三、通過色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力
生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主的自然科學(xué)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素質(zhì)的重要途徑。在光合作用教學(xué)中安排了“葉綠體中色素的提取及分離”實(shí)驗(yàn)。我在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)：雖然教材介紹了實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法步驟，但是學(xué)生在真正操作的過程中會遇到許多問題。我通過安排學(xué)生分組合作，討論在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題，探討原因，作出改進(jìn)，鼓勵學(xué)生進(jìn)一步探索、實(shí)驗(yàn)。如很多學(xué)生不明白為什么濾紙條要減去兩角，為什么層析液不能沒及濾液細(xì)線，于是我就鼓勵學(xué)生自主思考、自主探究，學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)這樣是為了保證層析液在濾紙條上擴(kuò)散速度均衡以及色素能在層析液經(jīng)過的時候能溶解并在濾紙上分離。還有很多小組在操作時用毛細(xì)吸管劃濾液細(xì)線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實(shí)驗(yàn)效果，我就鼓勵學(xué)生自主改進(jìn)。而巧妙的是有學(xué)生想到用頭發(fā)絲沾上濾液直接印在濾紙條上，這樣的濾液細(xì)線非常的細(xì)、直、勻，而且色素帶分離效果特別明顯。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅直觀地了解到葉綠體中色素的種類及含量，更重要的是培養(yǎng)了他們的動手能力、觀察能力和思維能力。
