绿色植物光合作用的教学改进

庞金仁

摘 要：绿色植物的光合作用是初中科学教学中十分重要的内容，也具有一定的难度，在实际教学中面临诸多问题。通过对光合作用两种传统教学设计的利弊分析过渡到在尊重学生认知规律基础上的全新教学设计，巧妙地利用实验解决了光合作用教学设计的难点，在循序渐进中培养了学生严密的逻辑思维能力和实验操作技能。

关键词：绿色植物；光合作用；教学改进

《光合作用》是浙教版科学八年级下册第三章第六节的内容，通过本节课的学习，要求学生了解光合作用的条件、原料、产物和意义。但光合作用是一个微观的生命活动，对初中生而言要准确全面地理解具有较大的难度，这就要教师在教学设计中多花心思，帮助学生理解光合作用的过程。光合作用的教学设计一般有以下两种传统方案：

一、验证式教学设计

按照教材编排，先给出光合作用的表达式，并详细介绍其原理再一一验证。

片段1：

引入新课：展示各种水果。

问：你知道水果中的有机物从何而来的吗？会不会是从土壤中吸收来的？若不是如何证明？

师：到底是不是从土壤中直接得来的呢？我们来做个实验。

实验1：分别在土壤浸出液和稀米汤中加入几滴碘液。

现象：土壤浸出液不变色，稀米汤变蓝（淀粉遇碘变蓝）。

结论：植物中的淀粉不是来自土壤，是来自绿色植物的光合作用。

问：什么是光合作用？其过程又怎样呢？

概念：绿色植物通过叶绿体利用光能，把二氧化碳和水等物质合成有机物，并释放氧气的过程叫光合作用。

问：从概念中你认为光合作用在物质方面和能量方面发生了什么变化？

结论：物质方面的转化：简单的无机物转化成复杂的有机物，并释放出氧气；能量方面的转化：光能转化成化学能。光合作用的条件是光，光合作用的场所是叶绿体。

问：光合作用过程中物质的转化及条件和场所能用实验来证明吗？

实验2：证明光合作用制造淀粉的实验。

第一步 将天竺葵在暗处进行饥饿处理一昼夜（24小时）；

第二步 用铝箔纸盖在叶片上，在阳光下放4小时；

第三步 在热的酒精中脱叶绿素（水浴加热）；

第四步 滴加碘液，观察颜色变化。

碘能使淀粉变蓝，可以利用碘液鉴定淀粉的存在。

现象：叶片照光的部分显蓝色，而遮光部分没有变蓝色。

结论：光合作用产生了淀粉，同时也说明光是光合作用的条件之一。

直接给出光合作用的概念，对于学生而言是很突然的，他们能从描述中体会到光合作用复杂的过程，但能真正理解的却很少。教材中安排了三个实验来验证光合作用的条件、原料和产物，其前提是知道光合作用的进行可以用淀粉来检验。其实八年级的学生对于光合作用并非一无所知，通过小学科学的学习以及生活中的熏陶，他们知道光合作用这个词，但对于光合作用能产生淀粉这个知识点是十分生疏的，一下子让他们利用这一点来验证光合作用的相关内容，既不符合学生的认知规律，也不利于科学思维的培养。

二、探究式教学设计

很多教师在实际教学中会更改教学顺序，先不直接给出光合作用的概念，而是先通过一些启发式教学引导学生提出光合作用这个词，然后师生配合一起开展实验探究光合作用的过程，最后总结光合作用的条件、原料和产物。

片段2：

引入新课：大家好，今天老师来小露一手——制作蛋糕，看看有哪些主要原料？制造车间……

生：面粉、鸡蛋、牛奶等。（教师板书）

随着蛋糕的出炉，咱的问题也来了：面粉这样的有机物从何而来？

生：植物。

师：那原料中的牛奶和鸡蛋呢？（展示图片）

生：最终都是从植物而来。

师：以淀粉为例，会不会是植物直接从土壤中吸收而来？

演示实验1：土壤浸出液、淀粉液中分别滴加碘液。

学生观察、分析：淀粉并非是植物直接从土壤中吸收而来的。

引出本课主题：光合作用。

师：大家对光合作用了解多少？让我们一起通过实验来了解光合作用需要什么條件。（实验前请学生仔细观察，并做好相关记录）

演示实验2：取下一片叶子投影观察，再去掉遮光片展示（确认没有异常），展示道具（实验用品），热水加热……

师：这个过程需要一段时间，现在请同学们把刚才记录的问题提出来，我们一起来试着解决。

1.为什么要用铝箔纸在一片完整的叶片上进行部分遮光？

2.为什么要将叶片放入酒精中？

3.为什么要水浴加热？

4.为什么要将天竺葵放在黑暗处一昼夜？……

教师给出部分先前自己实验后的照片及资料（投影），让学生分析得出结论：

1.进行对照； 2.脱色处理；3.酒精易燃； 4.消耗原有的有机物（淀粉），避免干扰。

……

师：现在我们来看看实验的结果：通过叶片遮光与不遮光部分的颜色对比，引导学生分析得出光合作用的必要条件——光照（板书）。

师：那么光合作用发生在什么场所呢？是不是植物的所有部位都能进行光合作用呢？

展示图片：银边吊兰。

引导学生分析原因，得出结论：光合作用的场所——叶绿体。

在这个教学设计中没有先呈现光合作用复杂的原理，而是借用学生的前概念先引出光合作用，然后一一开展实验探究光合作用的产物、条件和原料，但仍离不开淀粉是光合作用的产物，以及我们可以通过检验淀粉验证光合作用的发生这一环节，学生心中的疑惑并没有得到疏通。显然这样的教学方法也不符合学生认识事物的规律，不利于培养学生的逻辑思维。

综合以上两种教学设计，在光合作用的教学中首先需要突破的应该是产物中有淀粉这一环节，且不宜采用直接告知的方式。只有让学生知道光合作用能产生淀粉这一事实，再开展后续的实验进行探究才会变得有意义，看似抽象的知识如果能建立在可见可操作的实验上，再借助学生原有的知识储备，就能轻而易举地破解难点。

三、尊重学生认知规律的教学设计

绿色植物的光合作用是微观的生命活动，内容抽象。对八年级初中学生来说，要正确、全面地理解具有较大的难度。如何从学生认知发展规律[1]出发，逐步呈现相关知识是值得探究的，為此我们有了片段3的设计：

片段3：

课前准备：在透明的玻璃瓶内装好绿色植物（黑藻或空心莲子草[2]），并加入适量碳酸氢钠（浓度为1%），装满水并且用一个橡皮塞密封，橡皮塞中插一根导管（可以用水性笔笔芯代替，取材方便）。将玻璃瓶放在阳光下，一段时间后就会看到瓶内叶片表面（主要是下表面）出现气泡，慢慢地导管口有水珠吐出，玻璃瓶内的水面下降。另外再设置两个一样的玻璃瓶，一个只装清水，另一个也装满绿色植物，但在外面套上黑色塑料袋，形成对照。

师：同学们，课前我们一起观察了三个神奇的瓶子，大家发现了什么现象呢？

生：看到导管口有水珠，叶片表面有气泡，液面下降……

师：每个瓶子都有这些现象吗？

生：不是，装清水的瓶子和用黑色塑料袋遮住的瓶子没有这些现象。

师：这说明什么呢？

生：说明绿色植物在光照下会产生一种气体。

师：大家猜想一下这种气体可能是什么气体呢？

生：氧气？二氧化碳？……

师：如果我们想知道这种气体是不是氧气，我们可以怎么检验呢？

生：用带火星的木条去检验。

实验1：打开橡皮塞，将带火星的木条放入瓶内，木条复燃。说明该气体是氧气。

板书：绿色植物在光照下能够产生氧气。

通过让学生在课前对“神秘瓶子”的观察，激发学生的求知欲，学生都能说出看到瓶子内有气泡，导管口出现水珠，同时瓶内水面下降，这是学生亲眼看到的现象，他们自然会思考瓶内的气体究竟是什么？根据学生的知识水平很容易考虑该气体可能是氧气，并且检验氧气也是他们能自行解决的问题。在这个环节中更重要的是渗透控制变量的思想和进行严密的逻辑推理的思维。实验1中三个玻璃瓶含有两组对照，通过遮光和见光的对照，让学生推断见光玻璃瓶中的物质能产生某种气体，又通过清水组与加绿色植物的对照排除清水中会产生气体的可能，从而确定是绿色植物在光照下产生了气体，再通过带火星的木条复燃验证该气体是氧气。

这样的设计前后逻辑严密，又能借助学生原有的知识，易于接受，同时又能激发学生继续思索：绿色植物在光照下除了能产生氧气外还能产生什么物质，教师可以借此很自然地过渡到下一个实验。

片段4：

师：绿色植物在阳光下除了能产生氧气，还会产生什么呢？为此，老师准备了一盆植物。

展示：黑色塑料袋包裹的一盆马尾巴草。

师：这盆植物已经在暗处放了24小时，课前老师还请一位同学从校园里采了同一品种的一株植物。展示学生采来的另一株马尾巴草。

师：这两株马尾巴草一个处于暗处（已经饥饿处理24小时），另一个处于正常光照下，形成对照，如果我们能找到一种物质是光照下马尾巴草有的，但在暗处的马尾巴草所没有的，那么这种物质就是绿色植物在光照条件下产生的。

实验2：

1.分别取暗处条件下和光照条件下的两张叶片，放入酒精中，并置于烧杯内水浴加热。

师：为什么要用水浴加热的方法，而不是直接加热酒精呢？加热一会儿后，大家看到了什么？

生：酒精易燃，直接加热危险；酒精由无色变成绿色。

2.大约3分钟后叶片绿色慢慢褪去，将叶片取出放在清水中漂洗一遍，在白瓷板上展平。[3]

3.在两张叶片上分别滴加碘液，显色后在清水中再漂洗一遍。

4.观察。

师：大家看到两张叶片有什么不同呢？

生：光照下的叶片呈现深蓝色，暗处的叶片呈现黄棕色（与原来颜色一样，没有变色）。

师：对，那是什么物质遇到碘液会呈现蓝色呢？

生：淀粉。

师：总结绿色植物在光照条件下还能产生淀粉。

实验2比实验1更挑战学生的观察力和思维力，为了探究绿色植物在光照下会产生什么新物质，需要严格控制实验条件，选择相同品种的两株植物，一株经过24小时的暗处理[4]，另一株生长在阳光充足处，经过一系列实验检验出两株植物叶片内所含物质的差异。本实验于学生而言是全新的过程，有好几处拓展思维的地方，如：为什么要将叶片在酒精中水浴加热进行脱色？为什么要对植物进行24小时黑暗处理？教师可在实验中启发学生一一化解这些难题，加深学生对实验的理解。通过设置见光和不见光两盆植物间的对照，检验出见光植物叶片中含有不见光植物所没有的淀粉，从而得出绿色植物在光照下还可以产生淀粉。在本实验中演示的实验技能也为下个环节的小组实验做好铺垫。

到此，学生就能自然地接受光合作用能产生淀粉的事实，也能理解用淀粉的合成来证明光合作用的发生[5]，这对于后续光合作用场所和原料的研究意义重大。教学中又能把对照实验的方法渗透在其中，学生能循着教师的足迹寻找到实验中的变量，从而通过单一变量的方法一一揭示光合作用的相关知识，为下一步学生自己开展实验探究打下基础。

片段5：

师：通过实验我们知道绿色植物在光照下能产生氧气和淀粉，大家知道这个过程叫什么吗？

生：光合作用。

师：是的，对光合作用的探究我们仍要继续下去，但老师想把这个重要的任务交给同学们自己去完成，老师在一旁协助大家（光合作用需要叶绿体，光合作用需要光照等）。

……

教师在教室里来回观察，指正学生操作中的问题，关注课堂生成。

如上的教学设计巧妙地利用实验解决了光合作用产生淀粉的难点，不用先介绍光合作用的原理，避免给学生的理解带来沉重的负担，也不会因为学生对淀粉相关知识的陌生对后续的研究带来困难。

总的说来，光合作用的教学应该巧妙地利用实验代替复杂的原理介绍，必须尊重学生的认知规律，循序渐进地培养学生严密的逻辑思维能力。在教学设计中要关注学生的认知障碍，并且利用实验降低学生理解概念、原理的难度，帮助其顺利地内化书本知识。

参考文献：

[1]时海清.从尊重学生认知发展规律谈绿色植物光合作用的教学[J].教研论坛，2010（8）：49-50.

[2]李朝木.改进植物光合作用实验教具的尝试[J].实验教学与仪器，2000（2）：12-13.

[3]周传伟.绿叶快速褪色法[J].生物学教学，2004（7）：35.

[4]姜中相.对初一两个实验的改进[J].中学生物教学，1997（6）：14.

[5]徐惠芬.光合作用实验教学的改进[J].中国现代教育装备，2004（9）：26-27.