趙曉燕 徐益苗

摘 要：知識發(fā)生過程教學(xué)即揭示知識的來龍去脈，還原知識生產(chǎn)的原始背景，讓學(xué)生親身體驗和感受知識發(fā)生和發(fā)展的全過程。在生物重要概念教學(xué)中進行知識發(fā)生過程教學(xué)的內(nèi)涵是：讓學(xué)生追溯生物學(xué)概念的形成過程，讓學(xué)生親歷生物學(xué)概念的建立過程，讓學(xué)生體驗生物學(xué)實驗的設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：知識發(fā)生過程；生物重要概念；光合作用

2011版生物學(xué)課程標(biāo)準提出了50個重要概念，光合作用的概念是學(xué)生習(xí)得的第一個復(fù)雜的重要概念。在傳統(tǒng)的生物學(xué)概念教學(xué)中，側(cè)重對概念定義的解釋，明確概念的內(nèi)涵、外延以及相關(guān)概念間的聯(lián)系與區(qū)別，而對概念的形成與發(fā)展過程，則輕描淡寫。這種做法強化了學(xué)習(xí)的結(jié)果，卻弱化了學(xué)習(xí)的過程，不僅對學(xué)生立體地把握概念的實質(zhì)是不利的，也有礙于對學(xué)生能力的培養(yǎng)。本文以“光合作用”這一重要概念為例，談?wù)勅绾位谥R發(fā)生過程開展概念教學(xué)。

一、追溯歷史，讓學(xué)生體驗概念的形成過程

生物學(xué)重要概念是從大量的生物現(xiàn)象和過程中抽象出來的，它深刻地反映了事物的共同特征和本質(zhì)屬性。因此可以說，概念是濃縮的理論知識。人們對概念的認識是一個不斷深入的發(fā)展過程，它從感性直觀出發(fā)，達到抽象概括，進而發(fā)展到理論水平。在教材中“光合作用”只有結(jié)論性的描述，考慮到人們對“光合作用”的認識是隨著生物學(xué)的發(fā)展不斷豐富和清晰的，教師在教學(xué)中如若能重現(xiàn)“光合作用”概念的形成過程，必然能促進學(xué)生更加立體地認知“光合作用”。

兩千多年前，亞里士多德認為：植物體是由“土壤汁”構(gòu)成的，即植物生長發(fā)育所需的物質(zhì)完全來自土壤；1648年荷蘭人范·海爾蒙特的柳苗實驗得出了“構(gòu)成植物體的物質(zhì)來自水，土壤只供給極少量物質(zhì)”這一結(jié)論；1771年英國普里斯特萊通過實驗證實了植物能更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而污濁的空氣；1779年荷蘭英格豪斯在實驗后發(fā)現(xiàn)，只有在光照條件下，植物才能更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而污濁的空氣；1782年瑞士謝尼伯的實驗揭示了在陽光作用下，植物依靠著二氧化碳的“營養(yǎng)”，釋放氧氣；1804年瑞士索熱爾通過定量測定發(fā)現(xiàn)：在光合作用過程中，植物制造有機物和氧釋放量之和，遠遠超過二氧化碳吸收量，由此明確了水是光合作用的原料之一；1864年德國薩克斯實驗證明了綠葉在光合作用時形成淀粉；1880年美國恩吉爾曼通過水綿實驗證實葉綠體在光下可以產(chǎn)生氧氣；1941年美國魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記技術(shù)揭示了光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于水；1945年美國卡爾文用同位素示蹤法得知光合作用中間產(chǎn)物和環(huán)節(jié)，確定暗反應(yīng)過程。

通過對光合作用發(fā)現(xiàn)史的學(xué)習(xí)，學(xué)生如科學(xué)家一般經(jīng)歷探索光合作用的“心路歷程”，有助于更加全面了解光合作用的實質(zhì)。實踐表明，由一定的教學(xué)過程孕育和發(fā)展而形成的生物學(xué)概念，才會使學(xué)生感到有血有肉，清晰豐滿，從而內(nèi)化于自己的原有認知結(jié)構(gòu)之中。

二、滲透方法，讓學(xué)生參與問題的解決過程

生物學(xué)重要概念不僅是人類認識世界的結(jié)論，更是人類的智慧結(jié)晶，其本身就蘊含著人類認識事物的方法和心智操作的方式。這種原始的認識過程是相當(dāng)復(fù)雜、曲折、豐富的，其中包含著知識初創(chuàng)者大量的直覺想象、猜測與假說、觀察與實驗、推理與建模等。生物學(xué)的研究方法和思維模式，是構(gòu)成這門學(xué)科的重要組成部分，是生物學(xué)最精彩的內(nèi)容。讓學(xué)生重溫科學(xué)家當(dāng)年發(fā)現(xiàn)光合作用的經(jīng)典實驗，教師要結(jié)合教材有取舍地選用科學(xué)史，將其與教材內(nèi)容有機結(jié)合。教師精心設(shè)計教學(xué)過程，同時充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，引導(dǎo)學(xué)生分析經(jīng)典實驗，理解這些實驗的原理和目的，以及科學(xué)家在實驗設(shè)計上的巧妙之處，學(xué)生可在此過程中主動獲取知識，獲得科學(xué)思維方法的熏陶和引導(dǎo)，提升科學(xué)素養(yǎng)。

光合作用概念的建構(gòu)離不開實驗教學(xué)，學(xué)生動手重復(fù)經(jīng)典實驗可在客觀實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上抽象概括光合作用的概念。如在學(xué)生動手重復(fù)1864年德國科學(xué)家薩克斯的實驗前，可設(shè)置問題引導(dǎo)分析薩克斯的關(guān)鍵步驟，啟發(fā)學(xué)生思考設(shè)計實驗應(yīng)考慮哪些重要問題。

1864年德國科學(xué)家薩克斯的實驗（下圖）：將一種植物的葉片放在暗處幾小時，再將這片葉片一半照光，一半遮光。一段時間后，用碘蒸汽處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光的一半葉片的顏色沒有發(fā)生變化，而照光的一半則呈深藍色。

思考：

（1）實驗前，為什么要將天竺葵進行暗處理？排除葉片中原有的淀粉對實驗結(jié)果的干擾。

（2）為什么要對葉片進行脫色處理呢？脫色處理，排除綠色對實驗結(jié)果中顏色觀察的干擾。

啟示1：實驗過程中要處理好實驗材料以消除材料自身因素對實驗結(jié)果的干擾，才能增強實驗結(jié)果的可信度。即控制單一變量原則。

（3）對一片葉子部分遮光的目的是什么？這樣的實驗設(shè)計有什么好處呢？設(shè)置對照，通過對照可排除無關(guān)變量對實驗的影響，又體現(xiàn)實驗變量的作用。

啟示2：通過對照增強了實驗結(jié)果的說服力，綠葉制造淀粉需要光。即設(shè)置對照實驗原則。

（4）往葉片上滴加碘液的目的是什么？檢驗淀粉。

（5）經(jīng)過碘液處理后，葉片發(fā)生了什么變化？如何解釋這一現(xiàn)象？遮光部分不變藍，未遮光部分變藍。說明綠葉在光下制造淀粉。

啟示3：實驗時，要選擇恰當(dāng)?shù)挠^測指標(biāo)使結(jié)果較易觀察。

通過對光合作用經(jīng)典實驗的分析和重復(fù)，學(xué)生在動手實踐中不僅獲取知識，還能體會科學(xué)家們開展科學(xué)研究的方法和思維。有時，學(xué)生持有的觀點會與科學(xué)概念不一致，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計實驗檢驗、探索知識。例如，有學(xué)生認為植物白天只進行光合作用，吸收二氧化碳，放出氧氣；而晚上只進行呼吸作用。為了消除學(xué)生“呼吸作用只能在（晚上）無光時進行”這一錯誤概念，可以讓學(xué)生自己設(shè)計補充實驗證明“植物在（白天）有光的條件下也進行呼吸作用”。實驗原理為黃化苗中不含葉綠體，在不能進行光合作用的情況下，呼吸作用顯著些，便于觀察。將綠豆幼苗進行遮光處理，形成黃化苗，轉(zhuǎn)入透明塑料瓶內(nèi)密封后光照8小時后作為實驗組，空瓶密封后同時進行光照8小時后作為對照組。分別用點燃的小木條迅速伸入兩個瓶內(nèi)，觀察火焰是否有變化，向兩個瓶內(nèi)注入50ml澄清石灰水，輕輕搖晃，然后倒入兩支試管中，觀察石灰水是否有變化。

參考文獻：

封晶晶.初中生物科學(xué)史有效教學(xué)的策略研究[J].教師，2010（8）：29.

編輯 趙飛飛