張云亭

摘 要 在“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”一節(jié)的教學(xué)中，對實驗內(nèi)容進行優(yōu)化、整合和開發(fā)，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和自主創(chuàng)造性，改進實驗材料和關(guān)鍵性步驟，增加實驗的可操作性，保證了在一節(jié)課內(nèi)能有效實施探究實驗，為廣大師生提供新課標下探究實驗課的新思路和新方法。

關(guān)鍵詞 環(huán)境因素 光合作用強度 實驗優(yōu)化 教學(xué)設(shè)計

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”是“光合作用”一節(jié)中可以開展的一個探究實驗。該實驗與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密，是高中生物學(xué)實驗教學(xué)的好素材，能培養(yǎng)和提高學(xué)生實驗設(shè)計的能力。然而在實際教學(xué)中，如果教師按課本內(nèi)容進行操作，該實驗過程復(fù)雜、耗時長、很難在一節(jié)課內(nèi)完成。筆者通過改進實驗材料和操作方法、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，克服了上述困難，將探究實驗融入課堂教學(xué)，快速獲得實驗結(jié)果，收到了良好的效果。

1 原實驗不足及改進

實驗材料及實驗步驟的不足及改進：教材建議選用菠菜葉作為實驗材料，但菠菜葉片較薄，用直徑為1 cm的打孔器制取的葉圓片多會卷邊或破損，很難保證葉圓片大小一致，且其葉片較小，若全年級開展相關(guān)實驗，需要大量實驗材料，延長了材料制備的時間，影響了實驗進程。真空滲水法的原理是通過抽動活塞的方式降低注射器內(nèi)氣壓，使常壓下隱匿于葉圓片中的氣泡變大，最后逃逸出來，而留下的空隙就會被水所占據(jù)，從而達到排除葉肉細胞間隙中空氣的目的。教材建議采用此方法時，需用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，重復(fù)幾次使葉圓片內(nèi)的氣體逸出。實際操作時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生一手堵緊注射器前端并握緊注射器，另一手很難同時拉動注射器活塞，常常是堵不緊、拉不動，無法快速抽除葉圓片內(nèi)的氣體，影響課堂實驗的進程。

經(jīng)過多次摸索和試驗，用黑藻代替菠菜葉，將黑藻倒置，用排水法觀察（圖1），無須再準備打孔器與注射器。改進后的實驗裝置可以一次探究多種外界因素對光合作用強度的影響，包括光照強度、二氧化碳濃度、光質(zhì)和溫度四個因素。

2 教學(xué)設(shè)計

2.1 教學(xué)目標

（1） 知識目標：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響。

（2） 能力目標：制定可行的實驗方案并進行實驗操作；運用數(shù)學(xué)分析方法處理實驗數(shù)據(jù)。

（3） 情感、態(tài)度與價值觀目標：體驗實驗探究的基本過程，形成尊重事實的科學(xué)態(tài)度。

2.2 教學(xué)重點和難點

（1） 重點：設(shè)計可行的實驗方案及對實驗數(shù)據(jù)的整理和分析。

（2） 難點：變量分析；根據(jù)控制變量原則和對照原則，設(shè)計探究影響植物光合作用強度的環(huán)境因素的實驗。

2.3 教學(xué)策略

本節(jié)課旨在讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程，掌握科學(xué)探究的基本方法，最終能夠設(shè)計出“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”實驗。但對于高一學(xué)生來說，一節(jié)課中既要能獨立選材，又要學(xué)會控制變量和設(shè)計實驗是具有一定難度的。因此，興趣小組在課前先開展“不同光照強度對光合作用強度影響”的探究活動，在活動中發(fā)現(xiàn)問題，修訂探究方案，改進實驗器材和實驗方法。正式上課時，教師再將小組活動成果進行匯報，并引導(dǎo)學(xué)生分析的“探究不同濃度CO2對光合作用強度的影響”的實驗思路，放手讓學(xué)生進行自主設(shè)計、實施操作，借助現(xiàn)代化手段快速完成數(shù)據(jù)與圖形的轉(zhuǎn)換，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，在探究活動中獲得知識，達到知識內(nèi)化和實驗?zāi)芰Φ酿B(yǎng)成。

2.4 教學(xué)過程

2.4.1 創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣

播放當前全球糧食危機的視頻，教師提出問題：如何解決糧食危機問題，怎樣提高糧食產(chǎn)量？教師引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識，從光合作用發(fā)生條件和反應(yīng)原料上分析影響光合速率的因素及影響糧食產(chǎn)量的過程，讓學(xué)生從原有認知基礎(chǔ)出發(fā)，構(gòu)建新知識。

2.4.2 明確探究要求，突破重點（進一步探究二氧化碳濃度對光合作用強度的影響）

（1） 背景資料：

材料與工具：長勢和生理狀況基本相同的黑藻，10、20、30、40、50、60、70 mmol/L的NaHCO3溶液，長頸漏斗，試管，臺燈等。

（2） 問題探討：

① 自變量、因變量、無關(guān)變量分別是什么？如何排除無關(guān)變量對實驗現(xiàn)象的影響？

② 為黑藻提供不同濃度的NaHCO3，目的是什么？

③ 通過哪種氣體產(chǎn)生量來檢測黑藻的光合作用強度？

（2） 實驗方案的設(shè)計：

① 分別取 不同NaHCO3溶液，依次加入到1～7號燒杯中。

② 取 的黑藻，分別放入7只燒杯中，使黑藻與液面距離及在燒杯內(nèi)靜止姿態(tài)相同，將燒杯置于臺燈下5 cm處呈扇形擺放。

③ 待黑藻在臺燈下適應(yīng)1 min后，開始計數(shù)5分鐘內(nèi)產(chǎn)生的氧氣數(shù)量；將數(shù)據(jù)記錄在實驗結(jié)果記錄表中；匯報實驗數(shù)據(jù)。

（4） 實驗結(jié)果分析：根據(jù)表1中實驗數(shù)據(jù)，在圖1中繪制曲線。

（5） 實驗結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著 增加，光合作用強度也在 ，超過一定濃度，光合作用強度 。

2.5 教學(xué)反思

實驗教學(xué)中，許多教師認為“做實驗不如講實驗”。筆者對教材資源進行合理改進，有效解決了教學(xué)實際中的若干問題，使取材更加容易、操作更為簡單，實驗效果直觀，較好地達到了教學(xué)目標。在課堂上，學(xué)生親歷材料選擇、方法改進、實驗設(shè)計、實驗操作和結(jié)果分析等一系列探究活動過程，任何一個學(xué)習(xí)目標，均是通過學(xué)生自己觀察、探索和總結(jié)達成的，這樣的學(xué)習(xí)過程自覺主動、充滿樂趣，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用。

參考文獻：

[1] 陳閱增.普通生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1997：56.

[2] 毛安福.探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響實驗設(shè)計例析[J].生物學(xué)教學(xué)，2010.35（10）：48-50.