黃葳

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出，既要讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識，又要讓學(xué)生領(lǐng)悟到生物學(xué)家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法，以培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。下面以“光合作用發(fā)現(xiàn)史”一節(jié)課為例，以學(xué)生“質(zhì)疑-答辯”的形式開展教學(xué)活動，使學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考”，用科學(xué)思維解釋某些現(xiàn)象或解決某些問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1教材分析與設(shè)計思路

“光合作用發(fā)現(xiàn)史”是滬科版《生命科學(xué)》第四章第二節(jié)的內(nèi)容。教材中幾個經(jīng)典的實驗不僅讓學(xué)生了解了光合作用的發(fā)現(xiàn)過程，顯示了人類對生命的認(rèn)識是螺旋式的發(fā)展，同時也啟發(fā)了學(xué)生對實驗設(shè)計原理和方法的思考，旨在重點培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，同時也為后續(xù)學(xué)習(xí)“光合作用的過程”作好知識鋪墊。

本節(jié)教材中提供了大量關(guān)于實驗的文字內(nèi)容，教師可指導(dǎo)學(xué)生課前進(jìn)行有效自學(xué)，課堂上再以“角色扮演”的形式還原實驗的方法和過程，通過質(zhì)疑-答辯的形式，使學(xué)生初步學(xué)會如何提出假設(shè)、控制實驗變量、設(shè)置對照等，在合作交流中培養(yǎng)科學(xué)思維，樹立“質(zhì)疑、創(chuàng)新”的批判性科學(xué)精神。課堂設(shè)計思路如圖1所示。

2教學(xué)目標(biāo)

①分析光合作用發(fā)現(xiàn)的資料，培養(yǎng)獲取整合信息的能力。

②學(xué)會科學(xué)實驗的設(shè)計原則和研究方法，尊重事實和證據(jù)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，培養(yǎng)科學(xué)的思維方法。

③認(rèn)識生命科學(xué)基本概念是在觀察的實驗中逐漸建立起來起來的，樹立勇于質(zhì)疑和實踐的科學(xué)精神。

3教學(xué)重點和難點

重點：了解實驗設(shè)計原則和研究方法在生命科學(xué)探索中的作用

難點：運用實驗原則進(jìn)行實驗分析和設(shè)計。

4教學(xué)準(zhǔn)備

課前教師布置預(yù)習(xí)任務(wù)，發(fā)放預(yù)習(xí)表格（表1）；將全班分為10組，其中6個小組隨機認(rèn)領(lǐng)“科學(xué)家”角色，余下4個小組為質(zhì)疑組，可以對實驗過程提出質(zhì)疑。

5教學(xué)過程

5.1創(chuàng)設(shè)情境，切入主題

教師播放一棵小樹苗成長為參天大樹的短視頻，啟發(fā)學(xué)生思考：“植物是如何進(jìn)行生長的？靠的是什么？”聯(lián)系已有知識，學(xué)生答出光合作用?！澳敲垂夂献饔檬侨绾伪话l(fā)現(xiàn)的？它的發(fā)現(xiàn)過程中又經(jīng)過了哪些曲折的故事？光合作用又包括哪些過程呢？”教師通過問題驅(qū)動，直接切入主題。

5.2角色扮演，質(zhì)疑答辯

教師制作發(fā)現(xiàn)史時間軸（圖2），以6組經(jīng)典實驗為主線。6組“科學(xué)家”組依次到講臺上來，分別用PPT進(jìn)行展示實驗過程和實驗結(jié)果。在每組展示結(jié)束后，其他同學(xué)可對該實驗提出自己的質(zhì)疑，展示小組進(jìn)行答辯。

本環(huán)節(jié)對學(xué)生的能力要求較高，例如課前需要根據(jù)教材文字內(nèi)容找出核心信息，理清科學(xué)家實驗設(shè)計思路和實驗設(shè)計原則（完成預(yù)習(xí)表格）；將文字信息轉(zhuǎn)化成簡潔的圖像信息（PPT制作）；需要具備較強的語言組織能力和表達(dá)能力（課堂展示），能將科學(xué)思維進(jìn)行內(nèi)化（答辯過程）。教師可在課前先給學(xué)生一定時間進(jìn)行演練，并加以指導(dǎo)，注意學(xué)生思維的邏輯性；同時觀察學(xué)生的表現(xiàn)，對表現(xiàn)不活躍的學(xué)生加以鼓勵，對于活躍的學(xué)生可靜默觀察其主觀能動性，適時給予一定的點撥。

（1）“柳苗成長之謎”實驗。在小組成員展示完實驗過程和實驗結(jié)論后，其他學(xué)生提出了2個質(zhì)疑：①為什么最開始稱量土壤的質(zhì)量必須是干燥的？②與前人相比，實驗的進(jìn)步之處在哪？由于海爾蒙特的實驗比較簡單，所以學(xué)生的質(zhì)疑較少、難度不大，匯報的學(xué)生可以通過以往所學(xué)知識進(jìn)行作答。教師可滲透如何在實驗中控制無關(guān)變量的方法，讓學(xué)生領(lǐng)會實驗設(shè)計原則。

（2）“綠色植物可以更新空氣”實驗。在小組成員展示完實驗過程和實驗結(jié)論后，有學(xué)生提出質(zhì)疑：①你們?yōu)槭裁磿氲嚼貌Ａх娬?，活的小鼠和燃著的蠟燭做這個實驗?zāi)兀竣谖艺J(rèn)為你們的實驗不夠嚴(yán)謹(jǐn)，有可能小鼠和蠟燭本身就有問題，小鼠死亡和蠟燭熄滅可能是因為自身的原因，而不是你推測的空氣消耗盡？③為什么你們的這個實驗既要做蠟燭的，又要做小鼠的呢？通過學(xué)生發(fā)散思維式的提問，本來很簡單的實驗變得“不簡單”了，也將教師平時易忽略的知識點點出來：利用小鼠和燃燒的蠟燭可以使難以檢測到的實驗現(xiàn)象顯性化；實驗只控制單一變量，其他無關(guān)變量應(yīng)適宜且保持一致，所以在實驗前已經(jīng)確定小鼠、蠟燭狀況良好，且生理狀況、燃燒情況保持一致；實驗結(jié)論的歸納是從個體到整體，從特殊到一般。

（3）“光是綠色植物更新空氣的必要條件”實驗。有學(xué)生對該實驗提出質(zhì)疑：①既然是光照就可以使植物更新空氣，那在第二組中，燭光也可以作為綠色植物的光源，為什么蠟燭反而熄滅了呢？②與普利斯特利的實驗相比，你組的成功之處在哪里？第一個問題提出來，課堂氣氛立馬活躍了。此時教師可抓住問題，進(jìn)一步引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，鼓勵學(xué)生主動拓展思路，開展自主探究過程。同時，通過這個實驗，教師在總結(jié)時繼續(xù)使學(xué)生關(guān)注實驗設(shè)計中的單一變量原則。

（4）“光合作用產(chǎn)生淀粉”實驗。學(xué)生提出質(zhì)疑：①請問為什么對葉片進(jìn)行暗處理？②你們是如何知道，這個綠葉經(jīng)過饑餓處理12h，它自身的有機物被全部消耗完的呢？③為什么要多加一步，用酒精除去色素呢？④為什么讓一片葉子，一半曝光，另一半遮光？為什么不用兩片葉子？⑤有沒有可能是在除去色素一步中，酒精進(jìn)入了葉子，轉(zhuǎn)化為了淀粉，而不是光合作用產(chǎn)生的淀粉呢？對于較難的實驗，教師可以先對答辯的學(xué)生給予適當(dāng)?shù)狞c撥，幫助學(xué)生理清實驗脈絡(luò)和重難點。同時在課上，教師對有價值的問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖穯?，鼓勵學(xué)生課后繼續(xù)進(jìn)行探究；點明實驗中的對照原則、單一變量原則。

（5）“魯賓和卡門”實驗及“卡爾文循環(huán)”實驗。小組成員展示完實驗過程和實驗結(jié)論后，學(xué)生無質(zhì)疑。對于無質(zhì)疑的實驗，教師可通過分析實驗的成功之處，幫助學(xué)生搭建科學(xué)的思維過程。

5.3歸納總結(jié)。習(xí)題鞏固

6個學(xué)習(xí)小組學(xué)生展示結(jié)束，教師歸納、總結(jié)光合作用的反應(yīng)物、產(chǎn)物、反應(yīng)條件、反應(yīng)原理，科學(xué)探究的一般過程和實驗設(shè)計原則，并利用習(xí)題進(jìn)行鞏固，及時調(diào)整教與學(xué)。

6教學(xué)反思

隨著新課標(biāo)的推進(jìn)，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)的課堂教學(xué)形式呈現(xiàn)多樣化，不斷將新的方法、新的手段與課堂教學(xué)進(jìn)行結(jié)合。本節(jié)課通過角色扮演的形式還原科學(xué)家實驗研究的方法和過程，讓學(xué)生體會到科學(xué)家都是帶著問題和解決問題的思路走進(jìn)實驗室的。通過質(zhì)疑一答辯，讓學(xué)生學(xué)會實驗設(shè)計的基本原則和思路，從而達(dá)到培養(yǎng)其科學(xué)思維的教學(xué)目標(biāo)。

看似輕松愉快的課堂學(xué)習(xí)氛圍，實際上需要教師具有更強把控課堂、駕馭課堂的能力，達(dá)到“形”散“神”不散。在本節(jié)課中，學(xué)生針對課堂內(nèi)容提出一些具有研究價值的問題。這些問題也是學(xué)生感興趣并且對此有強烈探究欲望的問題，教師要及時抓住問題，進(jìn)一步引導(dǎo)和啟發(fā)，調(diào)動學(xué)生思考的積極性和主動性，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)、提出、探索、解決問題的能力，不斷拓展學(xué)生的思維廣度與深度，使生物課堂真正體現(xiàn)新課標(biāo)的理念。