“光合作用的探究历程”复习课的教学设计

摘 要：将光合作用探究历程的经典实验和实验设计两部分内容有机整合，引导学生在利用教材资源进行探究学习、分析并设计实验的过程中，实现对相关知识的巩固和整合，体验科学研究的过程，发展科学思维。

关键词：光合作用 科学史 实验设计 教学设计

一、教材分析

光合作用的探究历程是人教版高中生物教材必修1第5章第4节的内容。本内容介绍了光合作用发现过程中的几个经典实验，在这其中蕴含着科学探究的一般方法，体现了科学家的严谨实验设计思维，是培养学生科学素养和探究能力的好材料。学生还未系统地复习实验设计的有关内容。高三一轮复习时，若分析经典实验的过程中，加入探究实验设计原理和过程的讨论讲解，则能开发学生思维，使学生更好理解实验设计的过程，体现课程标准中对发展学生科学探究能力的要求。

二、教学目标

1.知识目标 简述光合作用的反应式和过程；举例说明光合作用的探究历程；归纳光合作用探究历程中经典实验的设计要点。

2.能力目标 尝试在分析问题的過程中，构建探究实验的一般流程；尝试通过分析文字、表格、流程图等形式的信息获得结论，发展实验探究能力。

3.情感态度与价值观目标 体验科学探究过程，发展质疑、归纳、创新能力。

三、教学过程

1.光合作用的基础知识回顾 教师以草原生态系统中生产者光合作用的动画导入，引导学生回顾光合作用的概念与总反应式。要求学生将光合作用的总反应式填写在预先发的学案上。请学生尝试回答在已有的概念中概括了光合作用哪些方面的内容。而与科学史相联系，教师继续引导，生物学是一门实验学科，在概念中的这几点是否都能通过前人的实验来说明？引入到对光合作用探究历程的复习[1]。

2.光合作用的探究历程回顾 学案中配有光合作用探究历程的表格。学生六人一组，小组讨论。教师提示，请同学们按照时间的先后顺序理清光合作用的探究历程，并完成学案中的表格。理清各阶段各科学家的实验以及实验结论，并尝试将光合作用概念中的要点内容与相应实验进行匹配。在小组讨论交流汇总后，教师点评和分析学生的答案，使学生明确光合作用概念中各要点都是通过实验来阐释，并掌握各实验的结论以及先后顺序。

3.归纳实验设计的基本原则 教师引导学生根据已有实验知识，尝试列举在实验设计中需遵循哪些基本原则。学生分组讨论、思考，教师完善，归纳出实验设计五个基本原则：单一变量原则；对照原则；等量原则；平行重复原则；科学性原则。明确实验设计的基本原则，为后续实验探究和思维发散打下扎实基础。

4.结合科学史的分析，渗透生物学实验探究的流程 教师说明，现在来共同回顾课本上经典实验。课件展示普利斯特利的钟罩实验，该实验中，自变量和因变量是？在英格豪斯的钟罩实验进一步探究中，重复实验500多次，体现生物实验设计的什么原则？通过这两个实验的分析，巩固实验设计的基本原则。小组活动，引导学生在学案中自主建立生物学探究实验的一般流程。 即提出问题→作出假设→设计实验方案→实施实验方案→分析实验结果→假设成立/不成立→得出实验结论。

将此流程应用于具体的经典实验中，首先，对1864年萨克斯半叶实验进行分析，学生小组讨论，完成学案上的问题。提出问题、作出假设、实验步骤、实验现象、实验结论这五个方面分别是什么？本实验的自变量是什么，是如何控制的；对照类型是什么；实验组是哪一组；叶片饥饿处理的目的；实验改进策略（先用酒精对叶片作脱色处理，再用碘液检测）。接着，教师对对照实验的对照组和实验组具体讲解，便于学生知识体系的构建。

随后，课件展示1880年恩格尔曼实验，引导学生分组讨论、完成学案上有关问题：选择的实验材料（水绵和好氧细菌）的优点；没有空气的黑暗环境排除了什么因素的干扰；本实验如何形成对照（用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验）；最后将临时装片暴露在光下的实验具有什么意义（再一次验证实验结果）。教师总结。

接着，课件展示1939年鲁宾和卡门的实验和实验结论，引导学生分析本实验的自变量和因变量，尝试写出鲁宾和卡门实验的实验设计。

在每次讨论过程中，教师均随机通过电脑展示一两个组学生的答案，请其他组同学评价。最后教师对怎样提出问题、怎样做出假设、怎么使实验步骤具有可执行性、如何控制变量等问题进行具体点拨。

5. 后续探究与思考 教师引出后续思考，请课下设计实验，验证CO2是光合作用必需的原料。教师提示：在设计实验时，围绕如何设置实验的自变量，如何设计实验装置，如何对实验现象进行检测，如何说明实验结论等方面进行考虑。课后练习，对本节课复习的内容进行反馈和评价。

四、教学反思

本课尝试将两者进行有机整合，突破难点，旨在扎实基础的前提下发展探究能力。通过挖掘教材已有内容，引导学生进行小组自主合作和探究，构建知识体系，发展知识迁移能力和理论联系实际的能力[2]。实践证明，学生在分组讨论交流完成学案的过程中，产生了此前未有的疑问，这些问题能进一步调动学生的学习热情，提高教学成效。

参考文献

[1]周建良.2014.例谈生物复习教学问题情境的创设.教学管理

[2]张卫，郭淑斌.1997.问题解决的类比迁移.华南师范大学学报（社会科学版）

作者简介

刘怡晴，硕士研究生 研究方向：生物学教学