摘 要：核心素養(yǎng)充分體現(xiàn)生物學課程的學科特點和育人價值，在高中生物學“光合作用與能量轉化”一課中，以生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任為核心的教學策略，能深化學生對光合作用與能量轉化等生物學原理的理解，有效提升學生的生物學核心素養(yǎng).文章旨在探討基于核心素養(yǎng)的高中生物學教學策略，并以“光合作用與能量轉化”為例進行深入分析，從問題導向、跨學科整合、開展實驗、小組合作四方面出發(fā)，提出具體的教學思路，為教師提供參考.

關鍵詞：核心素養(yǎng)；高中；生物學；教學策略

中圖分類號：G632

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0333（2024）33-0137-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡介：顏雅雅（1984.9—），女，福建省石獅人，本科，中學一級教師，從事高中生物教學研究.

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提出“從生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等方面發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)”的要求^[1].“光合作用與能量轉化”是人教版高中生物學必修1教材中的重要內容之一，本課揭示了植物通過光合作用將光能轉化為化學能，以及為生命活動提供能量的過程.怎樣設計有效的教學策略以提升學生的生物學核心素養(yǎng)，成為當前高中生物學教學亟待解決的問題.

1 問題導向，引發(fā)對光合作用中生命現(xiàn)象的思考

在“光合作用與能量轉化”一課中，基于問題導向培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，能讓學生形成生命觀念，深入地理解生物學原理和意義，產生對生命科學的興趣.生命觀念的培養(yǎng)有助于增強學生的生命意識，可以激發(fā)學生的學習主動性和探索性，讓學生通過思考嘗試解答^[2].教師在學生解決問題中應起到關鍵的引導和輔助作用.

在“光合作用與能量轉化”一課中，第一節(jié)主題是“捕獲光能的色素和結構”，介紹了綠葉中的四種色素，具體如圖1所示.

由上圖可知，綠葉中的色素有四種，它們可以歸為“葉綠素”“類胡蘿卜素”兩大類.教師可以根據(jù)上圖設計問題：綠葉中有哪些色素？色素對光的吸收有什么差別？色素會對綠葉生命活動產生哪些影響？這些問題能激發(fā)學生的生活思考，使其運用生物學知識和生活經驗，分析光合作用中的生命現(xiàn)象.為了使學生了解光合作用對生命現(xiàn)象的影響，教師可以列舉“陽光穿過三棱鏡”的圖示，讓學生結合圖1進行分析，回答問題.由此，學生能明白：葉綠素a、葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，而四種色素吸收的光都可以用于光合作用.此外，教師還可以提問：植物細胞中的哪些結構參與了這一過程？通過提問，教師引導學生思考光合作用這一生命現(xiàn)象背后的科學原理.學生需要回顧已有的知識，同時思考新的問題，從而激發(fā)他們的好奇心和求知欲.學生通過思考和討論，可以更加深入地理解光合作用中捕獲光能的色素和結構的原理和功能，加深對生命現(xiàn)象的理解，形成生命觀念.

2 跨學科整合，分析生物能量轉化中的科學理論

跨學科整合教學有助于學生理解生命現(xiàn)象背后的科學本質，使其提升綜合應用知識的能力，發(fā)展跨學科思維和解決問題的能力.跨學科整合教學要求教師提升知識教學的系統(tǒng)性，將生物學、物理學、化學等多個學科的知識進行關聯(lián)，幫助學生完善知識體系.

在“光合作用與能量轉化”一課中，一方面，教師可以為學生演示綠葉中色素的提取實驗，提取綠葉中的色素.在演示過程中，教師可以運用物理學中的“光學”知識，分析葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜.同時，教師可以解釋光合作用中光子被葉綠體中的色素吸收過程，以及色素分子在吸收光子后被激發(fā)到更高能級的狀態(tài).這一過程涉及光的“波粒二象性”和“光子與物質的相互作用”知識.教師可以在闡述光合作用時，從能量轉化的角度解釋生物學與物理學之間的聯(lián)系，強調在光合作用過程中，光能是被轉換為化學能的過程，并解釋這一過程中能量的守恒和轉換效率.在跨學科知識整合中，學生能理解能量在自然界中的轉化和流動.

另一方面，教師可以列舉化學知識中的“化學反應式”，用反應式表示光合作用：CO₂+H₂O光能/葉綠體（CH₂O）+O₂.教師可以介紹光合作用中的光反應和暗反應階段所涉及的化學反應.針對這些化學反應，教師可以分析能量的變化和儲存過程，通過對化學方程式和反應機理的講解，幫助學生理解光合作用產生的能量在化學反應中的轉化和利用.由此，學生能在跨學科知識整合中明白光合作用的科學原理：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程.

教師從物理和化學的角度出發(fā)開展跨學科知識整合，可以讓學生在學習生物學知識的同時，全面理解光合作用中生物能量轉化的科學理論.在跨學科整合教學中，學生能提升跨學科思維能力，還能夠增強他們對生命科學的興趣和熱愛.同時，教師在實際教學中結合具體的實驗和案例來講解這些不同的生物學理論，能使學生直觀地理解光合作用的原理和過程，學會聯(lián)系其他學科知識分析生物能量轉化中的科學理論，有益于發(fā)展科學思維.

3 開展實驗，探究光合作用與能量轉化之間關系

在“光合作用與能量轉化”一課中，實驗教學是通過實驗操作，讓學生直接觀察和探究光合作用與能量轉化之間關系的活動.教師通過開展實驗教學，能幫助學生了解光合作用的原理和過程，讓其掌握科學研究的基本方法，培養(yǎng)科學精神和創(chuàng)新意識.生物學實驗活動具有直觀性和實踐性特點，需要教師引導學生在規(guī)范操作的過程中深化對生物學理論知識的理解，提升實踐能力和科學探究能力.教師可以在“綠葉中色素的分離”實驗中，讓學生觀察不同色素在光合作用中的作用，根據(jù)實驗成果理解光合作用與能量轉化之間的關系.

比如，教師可以引導學生按照以下步驟進行實驗操作：①選取新鮮的綠葉，去除粗大的葉脈并剪碎；②將剪碎的綠葉放入研缽中，加入少許石英砂和碳酸鈣，再加入適量無水乙醇進行研磨；③將研磨液倒入漏斗中，用濾紙過濾，得到色素提取液，在濾紙的一端剪去兩個角，并在距這一端1 cm處用鉛筆畫一條細的橫線；④用毛細管吸取色素提取液，在濾紙條上畫出一條細線；⑤待濾液干后，再重復畫一至兩次；⑥將濾紙條放入裝有層析液的試管中，不要讓濾液細線觸及層析液；⑦用試管塞塞緊試管口，將試管放在盛有少量清水的大燒杯中，用酒精燈加熱大燒杯，使層析液在試管內沿濾紙條向上擴散.

在以上實驗操作步驟中，學生需要仔細觀察濾紙條上色素的分離情況，并記錄下不同色素的擴散速度和顏色，具體參考圖2.

由上圖可知，在濾紙上重復畫線，是為了確保色素在濾紙上分布均勻，便于后續(xù)的分離和觀察.教師要提醒學生仔細觀察濾紙條上色素的分離情況，并記錄下不同色素的擴散速度和顏色.在實驗結束后，教師可以引導學生對比和分析得到的數(shù)據(jù)，總結不同色素在光合作用中的吸收光譜和能量轉化效率.同時，教師要提醒學生之間分享實驗心得，討論不同色素在光合作用中的作用以及能量轉化機制，幫助學生理解光合作用與能量轉化之間的關系.

4 小組合作，運用實踐培養(yǎng)學生的社會責任意識

小組合作模式在培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)方面意義深遠，旨在提高學生的團隊合作能力，提升核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果.教師可以通過分組合作的方式，讓學生在“光合作用與能量轉化”實踐中共同完成學習任務，強化學生的社會責任感和團隊合作意識.在小組合作中，教師可以要求各組分析光合作用的重要性，研究保護植物的方案，根據(jù)光合作用的基本過程填充圖3.

基于以上任務要求，學生需要共同討論和規(guī)劃合作實踐的內容，在充分理解光合作用的原理及其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用后，設計保護植物、維護生態(tài)平衡的方案，完成圖3“光合作用的基本過程圖”填寫.

在小組合作實踐活動中，學生需要明確分工，共同完成任務.教師可以向各個小組推薦“光反應階段”“暗反應階段”光合作用的實踐案例，讓小組長帶領組員分析光合作用的重要性，研究保護植物的方案.在各組合作學習的過程中，教師可以鼓勵學生結合社區(qū)服務和環(huán)?；顒舆M行實踐.比如，各組學生可以分別進行植樹活動、種花活動、參與農產品環(huán)境改善項目等.在這些活動中，學生不僅能親身體驗到為社會作貢獻的快樂，也能在實踐中分析綠色植物的光合作用，運用所學生物學知識解決實際問題，從而認識到自己作為社會一員所應承擔的責任和義務.

在合作學習活動結束后，教師要根據(jù)各組“光合作用的基本過程圖”的填寫情況，開展交流活動.在交流環(huán)節(jié)，各組可以分別發(fā)表觀點，結合小組實踐經歷，闡述光合作用的重要性，分享保護植物的方案.交流結束后，各組可以共同對比“光合作用的基本過程圖”中填寫的信息，交流學習心得，繼而深刻體會個人行為對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響，從而增強對社會責任的感知和承擔.

5 結束語

綜上所述，基于核心素養(yǎng)的高中生物學教學符合《課程標準》要求，有助于學生提高綜合素質和能力水平.通過研究“光合作用與能量轉化”一課教學案例，從設計問題、融合跨學科知識、實驗探究、合作教學的角度提出教學思路，發(fā)現(xiàn)在生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，能為其未來的深入學習和可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎.

參考文獻：

[1] 吳婷.基于核心素養(yǎng)的高中生物單元學習教學設計及策略：以“基因突變及其他變異”為例[J].新課程研究，2023（36）：51-53.

[2] 許加俊.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動：核心素養(yǎng)在高中生物教學方式中的展現(xiàn)[J].山東教育，2023（35）：47-49.

[責任編輯：季春陽]