教师资格高中生物说课：光合作用的发现

　　一、设计理念

　　以新课标“提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系”的课程理念来设计教与学的过程，变教材中经典实验的学习过程为探究过程，为学生创造“知识再发现”的探究情境，突出学生的主体性，学习的探究性和目标的完整性。

　　二、教材分析

　　《光合作用的发现》是人教版高中《生物》(必修)第三章第三节第一课时的内容，主要介绍了光合作用发现过程中的几个经典实验，在这其中蕴含这科学探究的一般方法，是培养学生科学素养和探究能力的好材料。

　　依据教材和课程标准的要求，我制定了知识、能力和情感的三维目标，注重知识发现的同时，更强调了科学探究能力的培养。基于此，我将“光合作用的概念、科学探究的一般方法和实验设计中的两个基本原则”作为本节课的教学重点。“单一变量原则中实验变量与无关变量的辨析”是难点所在。

　　三、学情分析

　　要引导学生学会学习，自主探究，“了解学生，分析学情”非常重要。通过初中阶段的学习，学生已经有了光合作用所需原料、条件等知识基础，对于光合作用发现史也有所了解，但对于“科学探究的一般方法”了解不多且不成系统。能力与思维方面，高中学生具备了一定的观察和认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步形成，但还很不完善，对新事物好奇，却又缺乏理性思考。

　　四、教学方法

　　根据以上分析，结合我校学生实际，我选用了这样的教学方法：引导探究法：依据高中学生的认知规律、通过知识的发现过程，促成知识的意义建构，能力的逐步形成。

　　互动讨论法：通过创设民主、平等、融洽的教学氛围，充分发挥学生主体地位和教师主导作用两方面的优势。

　　直观教学法：利用语言、实物、多媒体等多种直观形式，激发学习兴趣，让兴趣引领学生学习。

　　五、教学过程

　　为很好地达到既定的教学目标，优化教学过程，我设置了“课题引入——课题展开——课堂小结——巩固练习——课后延伸”五个紧密联系的环节。

　　(一)课题引入

　　我先从光合作用在物质合成、能量转换、环境保护三方面的重大意义入手，用数据来激发学生的兴趣，之后按年代顺序展示光合作用发现史中的著名实验，并配以相关图片，将学生的思维引入“光合作用发现史”的方向，这样自然导入新课。

　　(二)课题展开

　　我有选择有侧重地介绍了光合作用发现史中的几个经典实验，先以简单的普利斯特利实验启发学生思维，再用经典的萨克斯实验来调整思维，接着在精巧的恩格尔曼实验中完成思维的形成过程，最后通过鲁宾和卡门的实验使学生的应用思维得以发展，思维层次逐步上升。

　　1、简便易行的普利斯特利实验，我以演示法进行教学，向学生真实再现实验过程：光下，将燃烧的蜡烛置于密闭的玻璃钟罩内，一段时间后，蜡烛熄灭;而把一盆绿色植物与燃烧的蜡烛共同置于密闭的玻璃钟罩内，相同时间后，蜡烛未熄灭。

　　然后设置系列问题引导学生思考：根据以上实验，你能得出什么结论呢?在已知密闭环境能使蜡烛熄灭的情况下，去掉第一组的实验可以吗?他的实验有时成功有时失败，你能分析一下可能的原因吗?

　　学生探讨答案时，我从具体问题入手，逐步将学生思考的重心由对实验结论的推断转移到对实验过程的设计上来。

　　结合第二题答案(通过两组对比可以使结论更令人信服)适时点拨：设置对照实验是实验设计中一个重要的原则，该实验中未放置植物的即为对照组。因为两组实验中只存在植物有无这一变量，所以两组实验结果的差异便与这唯一的变量之间建立了因果关系，这在实验设计中叫单一变量原则。由实验者控制的变量也就称为实验变量。

　　再由第三题答案(因为没有发现光在其中的关键作用，所以有光时做是成功的，无光时做则失败)引入无关变量的概念，强调实验中除实验变量外，还有其他的因素或条件会影响实验现象或结果，因其不作为实验的研究对象，所以称为无关变量。实验过程中要尽可能避免无关变量的干扰。

　　通过这样的教学，不仅突出了“实验设计中的两个基本原则——对照原则与单一变量原则”的教学重点，而且抽象知识在具体实例中的引入，符合了由感性到理性的认知规律，达到了启发思维的目的。

　　【过渡】接下来，沿着发现史的主线，通过梅耶的实验结论设疑(光能转换成化学能后，到底贮存于什么物质中呢?也就是植物在吸收水和二氧化碳，释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢?)由此引出萨克斯实验。

　　2、经典的萨克斯实验，我以生物兴趣小组同学模拟实验的图片为素材来介绍该实验过程，这样既拉近了与学生的距离，融洽了课堂气氛，又很好地调动了学生的积极主动性。

　　之后针对实验中的每一步操作，从实验设计的角度提出问题，并注重引导学生从实验设计本身和实验原则应用两个层面来思考。

　　第一步，把植物放在暗处24小时，这样做的目的是什么?

　　在学生答出“让叶片中的营养物质消耗掉”之后，我补充“这是为了消除原有营养物质这一无关变量”。

　　第二步，将同一叶片，一半曝光，一半遮光，在光下培养一段时间，这又是为什么?

　　学生在思考后，已能答出“一半曝光，一半遮光是为了进行对照，这遵循了对照原则”，我再强化“光照与否便是该实验的实验变量”。

　　第三步，剪下叶片，进行酒精隔水煮沸脱，这一步，教材中并未交待，有进行的必要吗?

　　这时学生已能得出完整答案“脱色后，可使最后的实验结果更清晰，这同样是为了消除无关变量”。

　　结合实验结果学生则很容易得出最后的结论“绿色叶片在光合作用中产生了淀粉”从而为光合作用概念的建构打下伏笔。

　　同时教师点明“实验结论的得出”与“实验变量的设置”间的必然联系，正是因为设置了光照与否这唯一的实验变量，得到了不同的实验结果(曝光一半叶变蓝，遮光一半不变蓝)，所以才得出了以上的实验结论。使学生从经典实验中加深了对本节重点内容的理解，内化知识的同时，也调整了思维。

　　【过渡】在萨克斯实验的基础上，我巧妙选材(花叶冷水)并再次设疑(该植物叶片曝光一半的白色部分经碘处理后也不变蓝，这样的结果意味着什么呢?能不能说光合作用的场所就是叶绿体呢?)学生思考后不难找出答案：能说明光合作用进行与叶绿体有关，但不能直接证明叶绿体就是光合作用的场所。紧接设问：怎样才能直接证明呢?培养学生科学求实态度的同时，自然过渡到恩格尔曼的实验。

　　3、恩格尔曼的实验中，我充分发挥多媒体动画在辅助教学中的优势，变微观为宏观，变抽象为形象，再现实验全貌。

　　“将水绵细胞临时装片置于黑暗无氧环境中，当极细的光束照射在叶绿体以外部位时，好氧细菌均匀分布，当光束照射到叶绿体时，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中;将临时装片完全暴露在光下时，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围”

　　学生观察后，我用更为理性的问题来引导学生的思考：

　　1、选水绵和好氧细菌为实验材料有什么优点?

　　2、实验中是怎样排除无关变量干扰的?

　　3、恩格尔曼设置了怎样的对照实验?得出什么结论?

　　着重培养学生分析问题，解决问题和知识迁移能力。

　　因此教学组织上也更突出了学生间的讨论、交流。

　　学生探讨出答案后，点拨时我则从深层次逐个剖析：

　　“从本实验恩格尔曼巧选水绵和好氧细菌再联系花叶冷水的例子，我们不难看出实验选材的重要性，它有时甚至直接决定了实验的成败。”

　　“第二题答案告诉我们，研究光合作用时，从单一变量原则出发，凡是能影响光合作用进行或实验结果的因素，则都应加以合理控制，如光照、大气中的氧气和二氧化碳，材料的存活状态，原有营养物质等。”

　　“解决这类问题，可以实验变量的施加为突破口，确定实验变量的同时也就确定了对照实验。如本实验中的有光与无光，光照部位的不同。”

　　最后把整个实验还原到具体的科学探究方法的模式中，即“提出问题——做出假设——设计、实施实验——分析结果、得出结论，而且在设计实验时必须遵循对照原则，单一变量原则等”，使学生全面系统地理解与领悟，最终形成思维。

　　【过渡】学生的思维在由启发到调整，再到逐步形成的上升过程中，我通过创设新情境(同位素标记法的引入)，提出新问题(光合作用中产生的氧气到底来自于水还是二氧化碳?或是两者兼而有之呢?)进一步激起学生利用新知解决新问题的欲望，也由此转入鲁宾、卡门的实验。

　　4、为了在运用中检验所学，鲁宾、卡门的实验，我以“分组讨论方案——自主设计实验——组间交流整合——教师总结验证”的师生互动形式来组织教学。

　　(播放视频)

　　分组讨论中，随着标记元素的选择、实验变量的确定、对照实验的设置、实

　　验结果的预期、实验结论的得出等一系列问题的提出与共同解决，学生新形成的思维在应用中得到了提升。

　　自主设计实验既是对组内讨论的合理汇总，又是对科学探究方法的系统再现，旨在培养学生思维的逻辑性与严密性。

　　组间交流为学生提供了一个勇于创新、敢于展示的平台，同时也能够发现学生在认识上的不足与思维上的漏洞。

　　这是学时实验设计中的一些常见问题和错误做法：

　　(将实验分为三组，分别为植物提供: H2O和CO2、H218O和CO2、H2O和C18O2，第一组为对照组)……有的是因为对对照原则理解不深造成的失误。

　　(为植物提供H218O和CO2，一组置于光下，另一组置于黑暗环境中)……有的是实验变量的设置上出了问题。

　　(为一组植物提供H218O和CO2，并置于光下，另一组提供H2O和C18O2，置于暗处)……这种的做法则违背了单一变量原则。

　　在思维整合中，对常见问题的失误归因与归类解决，使学生的思维在应用中得到了完善。

　　最后，教师用科学家们的实验设计及结论来验证他们的实验设想，更使其感受到成功的喜悦。

　　在学生对光合作用发现史有了清晰系统的认识后，我让他们自己去归纳总结科学家们的实验结论，进而完成对光合作用概念的知识建构。

　　结课时，我再次把目光拉回到光合作用研究的方向，让学生体味科学探索艰辛与快乐的同时，也对其提出殷殷希望。http://www.akqp.com

　　(三)课堂小结与板书设计相结合，并突出知识与能力两条主线。

　　(四)巩固练习这一环节上，我精选了有梯度的练习，题型富于变化，为学生提供了一个充分认识自己思维改变的机会。

　　(五)课后延伸作为课堂的重要补充，我设置了操作性较强的自主探究课题，并提供相关的信息和技术支持，让学生自己动脑动手去解决实际问题。这就是生物兴趣小组同学开展的有关光合作用需要二氧化碳的实验图片。

　　六、教学感悟

　　最后我想谈谈对本节课的一点感想：新课程理念下的生物教学，真正还原了生命科学的本质，知识与能力并重，课内与课外并行。学生在这其中更多的是积极主动，合作交流，体会更深的是分享的快乐和成功的喜悦。

　　教师在这其中更多的是积极引导，肯定评价，“发现闪光点，激励自信心”。既鼓励学生参与合作的精神敢于展示自我的勇气，又让其感受到“从挫折中学会反思，进而提高能力完善思维”带来的满足。

　　我想说，我更要说感谢新课程。

　　以上是我对本节课的处理，不足之处，切盼各位专家，同仁多多指教，谢谢!

      本文选自新东方在线论坛。