“光合作用的探究历程”中渗透科学探究的教学

董杰 杨雪

核心素养是公民科学素养的重要组成部分，生物学核心素养的教育目的是促进学生从学习生物学知识向素养的养成转变，促进学生终身发展。本文以光合作用的探究历程为例，落实科学探究在教学中的应用。

一、教学设计思路

《光合作用的探究历程》是人教版高中生物学必修一第5章第4节第2课时的教学内容。本节课以时间先后顺序为主线，利用科学史材料中所蕴含的人文精神和科学方法等，组织探究式教学，对学生掌握探究方法、提高探究技能具有重要意义。［1］教学目标要关注以下内容：引导学生体验经典实验的探究过程，认同科学概念是不断改进、完善和发展的；通过前后实验思路和设计的比较，引导学生勇于对前人的实验设计和结论提出质疑，并在前人的实验基础上进行创新，以达到理想的实验效果；通过对几个经典实验的学习，学生不仅要掌握实验结论，还要学会提出问题，对相关问题和现象做出合理的解释，同时要掌握实验设计的方法、思路，学会独立设计实验，并对实验进行预测；认同科学技术在生命科学发展中的促进作用。

二、围绕科学探究素养，设计教学活动

1.创设问题情境，营造课堂氛围 多媒体展示问题：一颗小树苗几年以后长成大树，其建构自己的原料从何而来？学生通过经验和想象自由表达，激发学生的学习兴趣。教师继续展示亚里士多德的观点和海尔蒙特实验，提问：他们的观点和实验是否严谨？学生很容易回答，不严谨，如海尔蒙特实验没有考虑到植物的光和作用等。

提出问题是探究的开始，教师首先要从情境的创设开始，引导学生积极发表自己的意见，创造具有激情的课堂氛围。

2.围绕科学发展史，推进科学探究过程 光和作用的探究历程是不断发展的，探究过程中教师要围绕科学史，引导学生进行探究活动。如学习了普利斯特利实验后让学生指出该实验的不足之处。英格豪斯实验是在普利斯特利实验基础上进行的，但是要比后者严谨，让学生指出巧妙之处。通过提出“光能转化为化学能，储存在什么物质中呢”引出萨克斯实验。在恩格尔曼实验中从选材、实验过程中黑暗条件下细光束照射、曝光及对照组的设置等方面体验科学家设计实验的思路和解决问题的方法。让学生根据前几个实验归纳总结光和作用的概念与化学方程式，过度到“光合作用产生的O2和淀粉中的C来自哪里”的话题，设计合作探究过程。

在教学过程中重视化学、物理等科学技术的发展在光合作用探究历程中的促进作用，让学生感受科学与技术的发展在自然科学发展历程中的重要意义。学生通过体验科学家发现问题，作出假设，解决问题的方法，养成探究的态度、方法和思维。［2］

3.方法与评价相结合，巧设探究环节 在探究性教学中设计小组讨论环节，通过有效性的问题设置，开展教学活动，有利于课堂教学的形成性评价［3］。如萨克斯实验中展示如下：

合作探究一：小组同学互相提出问题，然后互相解答。

就萨克斯的实验，在实验设计中有没有比较巧妙的地方，有没有注意单一变量、对照原则等。

学生提出：对植物暗处理的目的？叶片一半遮光一半曝光的目的？曝光部分为什么遇碘变蓝？实验的自变量和因变量是什么？本实验有无对照，是怎样体现对照原则的？等问题。通过相互作答的形式展开讨论体现了问题设置的趣味性和完整性，同时也兼顾了不同发展水平的学生在讨论过程中担任的不同角色。

恩格尔曼实验中给学生提供细致、具体和有效的问题，让学生展开如下讨论：

合作探究二：结合课本100页的资料分析，以小组为单位讨论以下问题：

（1）为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？

（2）为什么选用黑暗且没有空气的环境？

（3）先用极细光束照射水绵，目的是什么？后又让水绵完全暴露在光下，有什么作用？

（4）结论：产生氧气的场所在哪？

通过两种不同形式的合作探究任务，评价学生认识事物，解决问题的思维习惯和能力，培养学生对实验过程的认识和创造性思维，培养学生科学探究的态度和方法。

4.立足教材内容，重视实验设计 新课改重视实验的设计与实施，本节课可将部分经典实验改为实验设计环节。以鲁宾和卡门的实验为例，给学生提供信息，通过观察资料，从提出问题、作出假设、设计实验、预测实验结果等环节设计实验，小组讨论后进行展评。在实验过程中也可进一步追问：该实验的自变量、因变量和无关变量、本实验对你有什么启发？

选用操作性强的教材内容，让学生自主设计实验，不仅可以丰富教师多元化的创新教学；通过主动设计实验，进行组内交流和讨论等，也可培养学生的科学探究能力。

5.做好归纳，形成体系 在课堂教学最后以表格形式，通过比较各实验的结论、进步之处和不足，对学生进行总结性评价，同时将科学家的思想、方法、科学精神等传递给学生，促进学生生物学核心素养的提升。［4］

本节课将教学目标进行了细化，各环节渗透科学探究素养，打破教材编写的界限，以系统性和整体性的观念进行教学。同时也兼顾其他生物学核心素养，课堂教学通过体验科学家的思想和方法，树立生命观念；通过对各实验的详细分析，用问题、表格形式归纳和概括知识点，形成科学思维；让学生自主设计实验并对实验的结果进行交流，掌握科学探究的思路和方法；本节课的学习也有助于学生运用生物学知识解决与植物生长有关的问题，树立社会责任感。