摘要：光合作用是初中科學(xué)生物部分的核心內(nèi)容，從兩道中考題入手，對光合作用的教材內(nèi)容進(jìn)行了重新處理，進(jìn)行了教學(xué)實踐，力圖幫助學(xué)生構(gòu)建光合作用的概念，在講授歷史的過程中再現(xiàn)生物學(xué)家的實驗設(shè)計和操作，讓學(xué)生親自體驗和感受科學(xué)探究的過程，了解實驗設(shè)計的基本思路，掌握科學(xué)研究的一般方法，養(yǎng)成正確的科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：中考題；光合作用；科學(xué)探究

一年一度的中考又落下了帷幕，細(xì)細(xì)品味一道道中考題，讓人回味無窮。今年和去年臺州市兩道關(guān)于光合作用的試題尤令我記憶深刻，發(fā)人深省?！豆夂献饔谩肥钦憬贪娉踔锌茖W(xué)生物部分的核心內(nèi)容，但它一直是教師比較頭痛的課型，因為該課型兼有實驗探究和科學(xué)史的內(nèi)容，如何處理兩者的關(guān)系成為教師教學(xué)的一個難點(diǎn)。而這兩道中考題使我對光合作用的教學(xué)處理產(chǎn)生了新的啟發(fā)，直接激勵著我向著新課標(biāo)的方向奮力前行，堅定著我實行課改的信念。

一、原題再現(xiàn)

1.（2011年）對自然的認(rèn)識是一個不斷修正和完善的過程。請閱讀以下材料，回答問題：

材料一：2400多年前古希臘學(xué)者亞里士多德提出，植物生長發(fā)育所需的物質(zhì)全部來自土壤。

材料二：17世紀(jì)，比利時海爾蒙特把一棵2.5千克的柳樹種在裝有90千克泥土的木桶里，只澆水。經(jīng)過五年，再次稱量，柳樹質(zhì)量已達(dá)80多千克，而泥土減少卻不到100克，如圖甲所示。

材料三：18世紀(jì)，英國普利斯特利通過如圖乙實驗發(fā)現(xiàn)，A鐘罩內(nèi)的小鼠很快死亡，B鐘罩內(nèi)的小鼠卻可存活較長時間。

材料四：1864年，德國薩克斯發(fā)現(xiàn)綠色植物在光下還能合成淀粉等物質(zhì)。1897年，人們首次把綠色植物的上述生理現(xiàn)象稱為光合作用。

（1）如果亞里士多德的觀點(diǎn)成立，則海爾蒙特的實驗結(jié)果為 。

（2）普利斯特利實驗說明了 。

（3）如今，依據(jù)碘能使淀粉變 色的特點(diǎn)，常通過檢測淀粉來判斷植物是否進(jìn)行了光合作用；為了便于觀察，需進(jìn)行如圖丙的實驗，當(dāng)實驗結(jié)束取出小燒杯后，可觀察到酒精和葉片的顏色分別是 。

2.（2012年）某同學(xué)在網(wǎng)上查到了以下資料：溴百里酚藍(lán)是一種靈敏的酸堿指示劑，在酸性環(huán)境中呈黃色，中性環(huán)境中呈綠色，堿性環(huán)境中呈藍(lán)色。他用如圖裝置探究光合作用的原料和產(chǎn)物。實驗步驟如下：

（1）按圖甲所示安裝好實驗裝置，打開K1，關(guān)閉K2，用手捂住瓶壁后，觀察到導(dǎo)管口有氣泡冒出。此操作是為了 。

（2）將生長旺盛的沉水植物若干枝放入廣口瓶中，加滿蒸餾水，滴加溴百里酚藍(lán)酸堿指示劑，再向瓶內(nèi)通入二氧化碳，直到溶液變 色。

（3）按圖乙所示安裝好實驗裝置，放在 的環(huán)境中。

實驗現(xiàn)象：一段時間后，看到氣泡從植物表面冒出，導(dǎo)管①的管口處有水排出，溶液呈綠色。將帶火星的木條放在導(dǎo)管②的管口處，打開K2，木條復(fù)燃。

實驗結(jié)論： 。

二、基于兩道中考題的“光合作用”的教學(xué)實踐

這兩道中考題考查了光合作用的科學(xué)史及光合作用有關(guān)實驗的改進(jìn)，根據(jù)這兩道中考題的啟發(fā)，教學(xué)“光合作用”時，我們計劃以體驗科學(xué)探究歷程為基點(diǎn)，以實驗探究光合作用的方法為主線，滲透實事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)質(zhì)疑、創(chuàng)新及勇于科學(xué)實踐的精神，確定的教學(xué)三維目標(biāo)、重點(diǎn)、難點(diǎn)如下：

[知識與能力目標(biāo)]

1.能正確描述植物光合作用的原料、產(chǎn)物、條件，并能設(shè)計相關(guān)實驗方案進(jìn)行驗證。

2.能用反應(yīng)式表達(dá)光合作用的原理。

[過程與方法目標(biāo)]

1.結(jié)合光合作用的科學(xué)探究歷程，進(jìn)一步學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，能分析問題，提出假設(shè)，設(shè)計實驗方案，處理實驗結(jié)果。

2.分析科學(xué)史上的相關(guān)典型案例，領(lǐng)悟當(dāng)時科學(xué)家研究光合作用的科學(xué)方法，從而建構(gòu)科學(xué)的光合作用的概念。

[情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)]

1.在科學(xué)史學(xué)習(xí)過程中體驗科學(xué)家探究光合作用奧秘的艱辛和實事求是的科學(xué)態(tài)度。

2.認(rèn)識到光合作用的科學(xué)知識是不斷發(fā)展的，并受到當(dāng)時社會背景和科學(xué)技術(shù)的限制，產(chǎn)生質(zhì)疑的勇氣。

[教學(xué)重點(diǎn)]

建構(gòu)光合作用概念。

[教學(xué)難點(diǎn)]

光合作用發(fā)現(xiàn)過程中，各實驗如何巧妙連接，如何過渡，如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究從而得出正確結(jié)論。

[教學(xué)設(shè)計]

探究一：植物生長與空氣的關(guān)系

首先教師展示帶來的水培花蝴蝶植株，問：這株植物能凈化空氣嗎？或給空氣補(bǔ)充嗎？（能）有辦法證明嗎？教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計，介紹1779年英格豪斯的實驗。此環(huán)節(jié)通過問題情境的創(chuàng)設(shè)和學(xué)生實驗的設(shè)計，變學(xué)生被動接受為主動參與。進(jìn)一步追問蠟燭燃燒需要什么？小老鼠呼吸需要什么？（氧氣）普利斯特利的實驗結(jié)果說明了什么？蠟燭的燃燒和生物的呼吸消耗了氧氣，產(chǎn)生了什么氣體？二氧化碳有沒有被植物吸收？怎么證明呢？學(xué)生回答設(shè)計的方案。教師引導(dǎo)學(xué)生借鑒普利斯特利的對照實驗，逐步完善實驗方案。裝置改進(jìn)如右圖。

點(diǎn)評：該裝置就來自2012年的試題。對課本的實驗進(jìn)行了整合和改進(jìn)，體現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)方式的要求和對學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。

探究二：植物的葉子能產(chǎn)生淀粉

回顧檢驗淀粉的方法，提問如何檢驗出葉中也存在淀粉。與學(xué)生共同得出如何從葉中萃取葉綠素的方法，目的是排除實驗的干擾。我們現(xiàn)在要做的這個實驗，在1864年的時候，德國科學(xué)家薩克斯就已經(jīng)做過了（薩克斯實驗即2011年試題中的圖丙）。讓葉片在酒精中水浴加熱，不僅能除去葉片中的葉綠素，還可以殺死葉表皮細(xì)胞，能夠讓碘酒進(jìn)入葉肉。再來看看我們煮的葉子，有什么變化？（生：葉子的綠色變淡了，酒精變綠了）這樣的一個實驗現(xiàn)象會給學(xué)生留下深刻的印象，學(xué)生可能一輩子都不會忘。教師將葉子拿出于培養(yǎng)皿中，滴加碘酒，學(xué)生觀察顏色變化。師：你看到了什么？（生：葉子有一部分變色了）師：葉片變色了說明了什么？（植物的葉子能制造淀粉）

點(diǎn)評：該設(shè)計重視過程的啟發(fā)，層層遞進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣。強(qiáng)調(diào)知識的建構(gòu)過程，使學(xué)生真正體會到科學(xué)探究的過程。

探究三：植物產(chǎn)生淀粉和氧氣需要葉綠體和光照

師進(jìn)一步提問：為什么只是某些部位變色比較明顯呢？變色越明顯，說明這些部位制造的淀粉就……（生：越多）師：同一片葉子，在同樣的光照下為什么葉片制造的淀粉會不一樣多呢？說明了什么？（生：植物合成淀粉需要葉綠素）植物合成淀粉還需要什么條件？（生：光照）通過一系列的問題串引出英格豪斯實驗，用PPT展示英格豪斯實驗圖。師：現(xiàn)在，根據(jù)我們剛才的實驗結(jié)果，你有辦法證明植物體的綠葉要在光照下才能制造淀粉嗎？學(xué)生分組討論后回答。教師在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上逐漸引導(dǎo)，如：實驗中要改變的是什么因素？要通過觀察什么現(xiàn)象來確定假設(shè)是否成立？是否要設(shè)置對照實驗，如何設(shè)置？選取幾片葉子對照？為什么要選一片葉子進(jìn)行對照？將植物的葉片遮光，該怎么遮？

點(diǎn)評：該環(huán)節(jié)組織學(xué)生討論，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，設(shè)計實驗的能力，引導(dǎo)學(xué)生在原有基礎(chǔ)上設(shè)計實驗方案，增進(jìn)學(xué)習(xí)自信心，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

探究四：植物產(chǎn)生淀粉和氧氣的原料來源

教師針對黑板上的板書提問：植物的綠葉在光照時要制造氧氣和淀粉，需要二氧化碳，還需要什么？（生：水）師：怎么證明植物體的光合作用需要水？在1629年的時候，科學(xué)家海爾蒙特就做了這樣的實驗（PPT展示海爾蒙特的柳樹實驗。）師：你認(rèn)為海爾蒙特的實驗?zāi)艿贸鲞@一結(jié)論嗎？（生：不能。還有可能來自于空氣、雨水有礦物質(zhì)等）師：今天這節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了從海爾蒙特開始的兩百多年里，人們對光合作用機(jī)理的研究。但是，光合作用的研究結(jié)束了嗎？師：是的，不僅我們的研究并沒有結(jié)束，科學(xué)家的研究也還沒有結(jié)束。到目前為止，人們對植物的綠葉是如何把二氧化碳和水制成有機(jī)物的機(jī)理還并不清楚，還有許多未解之謎期待著大家。

點(diǎn)評：光合作用科學(xué)觀念的產(chǎn)生是許多科學(xué)家共同智慧的結(jié)晶，現(xiàn)有的科學(xué)認(rèn)識也許還存在著可質(zhì)疑的地方和繼續(xù)探究的地方，但限于初中生的認(rèn)知程度和課程目標(biāo)，不可能也沒有必要給出所有的相關(guān)知識，告訴學(xué)生還有未解之謎以及相關(guān)學(xué)習(xí)資料，有助于學(xué)生好奇心的維持和升華。

以上教學(xué)處理讓學(xué)生以研究者的身份進(jìn)入光合作用的學(xué)習(xí)，開始通過問題情境的創(chuàng)設(shè)和學(xué)生實驗的設(shè)計，變學(xué)生被動接受為主動參與，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。改變單一以科學(xué)史教學(xué)的沉悶感，代之以全新的視角，容易激發(fā)學(xué)生的挑戰(zhàn)性，讓他們體驗到探究成功的愉悅，有利于激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力。光合作用的科學(xué)史料有很多，不可能也沒必要將所有相關(guān)的史料都呈現(xiàn)在課堂里。這節(jié)課所選擇的科學(xué)史料具有典型性，和知識與能力目標(biāo)、過程與方法目標(biāo)相符。這些科學(xué)史上的典型探究案例可以使教師在講授歷史的過程中再現(xiàn)生物學(xué)家的實驗設(shè)計和操作，讓學(xué)生親身體驗和感受科學(xué)探究的過程，有助于了解實驗設(shè)計的基本思路，掌握科學(xué)研究的一般方法，養(yǎng)成正確的科學(xué)態(tài)度。

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（作者單位 浙江省臺州市白云學(xué)校）