梁微

“光合作用的過程”是高中生物學(xué)課程必修模塊“分子與細(xì)胞”中的重要內(nèi)容。本節(jié)知識(shí)點(diǎn)較多，既有探究實(shí)驗(yàn)，也有演示實(shí)驗(yàn)，是落實(shí)生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任四大核心素養(yǎng)的優(yōu)秀載體。以“學(xué)科核心素養(yǎng)”為導(dǎo)向，以“學(xué)講方式”為切入點(diǎn)，進(jìn)行指向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)是讓生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地生根的實(shí)踐探索。

1教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)及策略

本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)以培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以“學(xué)講方式”為路徑，通過研究課標(biāo)、鉆研教材、了解學(xué)情，制定科學(xué)合理的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)思路。

1.1教材分析

本節(jié)課選自生物《必修1·分子與細(xì)胞》第四章第二節(jié)。在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，對這一內(nèi)容的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求是至少達(dá)到水平2，即“能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，物質(zhì)與能量觀等觀念，舉例說明光合作用和呼吸作用中的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換”。換言之，學(xué)生需要了解植物細(xì)胞的葉綠體從太陽中獲得能量，并將其轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可利用的化學(xué)能儲(chǔ)存到有機(jī)分子中，能夠動(dòng)手完成如“綠葉在陽光下制造有機(jī)物”等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

本節(jié)課安排在細(xì)胞的分子組成、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)、酶、ATP和葉綠體色素、光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程后。選擇性必修模塊提到生態(tài)系統(tǒng)的兩大功能能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)都離不開生產(chǎn)者的光合作用，它是生物界最基本的代謝過程。學(xué)習(xí)光合作用能夠幫助學(xué)生更深刻地理解酶和ATP在新陳代謝中的作用、葉綠體的功能以及呼吸作用中有機(jī)物的能量來源等。

通過對本章節(jié)內(nèi)容的探索和學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠具備觀察生命現(xiàn)象和對相關(guān)關(guān)系進(jìn)行解釋的能力，并能深入地認(rèn)識(shí)光合作用過程中的物質(zhì)基礎(chǔ)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)，熟練運(yùn)用科學(xué)原理分析、推理、判斷和說明有關(guān)問題，從而鍛煉科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。學(xué)生理解光合作用中物質(zhì)的變化、能量的轉(zhuǎn)換，形成結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量相統(tǒng)一的生命觀和科學(xué)的世界觀，并承擔(dān)起利用生命活動(dòng)規(guī)律，解決實(shí)際問題的社會(huì)責(zé)任。當(dāng)今社會(huì)面臨的糧食、環(huán)境、資源等問題也與光合作用有著密切聯(lián)系。教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)用理論知識(shí)解決提高糧食產(chǎn)量、保護(hù)環(huán)境等實(shí)際問題，有利于學(xué)生樹立結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一、局部與整體相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點(diǎn)和理論聯(lián)系實(shí)際的思維。

1.2學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了酶、細(xì)胞呼吸和ATP等內(nèi)容，并對光反應(yīng)與碳反應(yīng)、物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)變有了初步的掌握，而且在生活實(shí)踐中也對光合作用有所了解。但是，學(xué)生并沒有真正領(lǐng)會(huì)光反應(yīng)與碳反應(yīng)之間的關(guān)系。此外，學(xué)生對模塊內(nèi)知識(shí)的認(rèn)識(shí)是非連貫的、割裂的，對這些知識(shí)所涵蓋和折射的生物學(xué)思想也缺乏深層次的思考。

高中生有較強(qiáng)的求知欲望，思維活躍，具有一定的自學(xué)能力，同時(shí)也具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，思考分析的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對事物的探索好奇又往往缺乏目的性，并對探索科學(xué)的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。這些都導(dǎo)致學(xué)生不能在細(xì)胞代謝與生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)之間建立實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，更無法從生態(tài)學(xué)的高度領(lǐng)悟光合作用的實(shí)質(zhì)和依據(jù)。

1.3教學(xué)重難點(diǎn)

光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程，二者之間的聯(lián)系以及光合作用中的物質(zhì)和能量變化。

1.4設(shè)計(jì)教學(xué)策略

在教學(xué)過程中，教師要盡量創(chuàng)設(shè)學(xué)生活動(dòng)的機(jī)會(huì)，采用“學(xué)講方式”的課堂設(shè)計(jì)，即自主先學(xué)、合作探究、小組展示、質(zhì)疑拓展、課堂檢測等方式讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體。本節(jié)課主要通過播放視頻演示光合作用全過程與學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究相結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生自主歸納整理光合作用過程的知識(shí)板塊，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和主動(dòng)探索新知識(shí)的技能、技巧;并針對學(xué)生年齡特點(diǎn)，鼓勵(lì)他們多提問題，分析問題，解決問題，得出結(jié)論。通過自主學(xué)習(xí)、啟發(fā)和探究、學(xué)生展示等多種教學(xué)方式相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

1.5教學(xué)目標(biāo)

①能夠認(rèn)識(shí)到光合作用概念的形成源于對科學(xué)事實(shí)的歸納概括和演繹推理，能提出與光合作用相關(guān)的生物學(xué)問題，在科學(xué)探究中發(fā)展科學(xué)思維。

②能夠說明葉綠體的結(jié)構(gòu)如何與其功能相適應(yīng)以及光合作用的物質(zhì)與能量之間的轉(zhuǎn)換，形成結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀。

③能夠闡述光合作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用及原理，充分意識(shí)到生物科學(xué)的價(jià)值，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

2教學(xué)過程與組織

2.1新課導(dǎo)入

師生共同回顧“光合作用的探究歷程”。教師演示葉綠體的3D結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生仔細(xì)觀察并思考：①葉綠體的結(jié)構(gòu)組成是什么？②葉綠體的成分是什么？

設(shè)計(jì)意圖：教師承上啟下，引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確本節(jié)課的探究內(nèi)容——光合作用的過程。教師利用葉綠體的結(jié)構(gòu)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入微觀世界，檢驗(yàn)學(xué)生的已學(xué)知識(shí)。

2.2新課探究

2.2.1自主學(xué)習(xí)光合作用的概念

教師先請學(xué)生提煉出光合作用概念中的關(guān)鍵詞，然后請學(xué)生寫出光合作用的總反應(yīng)式。學(xué)生依據(jù)關(guān)鍵詞：書寫光合作用總反應(yīng)式，一名學(xué)生到黑板板演，教師集中訂正，其他同學(xué)組內(nèi)互評。

設(shè)計(jì)意圖：教師培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、分析、歸納的能力，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。

2.2.2小組合作探究光合作用的過程和實(shí)質(zhì)

學(xué)生觀看光反應(yīng)和暗反應(yīng)的動(dòng)畫演示，探究光合作用的兩個(gè)階段，加強(qiáng)對光反應(yīng)與暗反應(yīng)概念的理解。在學(xué)生觀察完光合作用的3D動(dòng)畫演示后，教師提出問題：①光合作用分為哪兩個(gè)階段？②光反應(yīng)與暗反應(yīng)的劃分依據(jù)是什么？

教師利用問題突破學(xué)生容易忽視和混淆的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)。例如，光反應(yīng)發(fā)生的必要條件是什么？暗反應(yīng)是只能在黑暗中進(jìn)行的反應(yīng)嗎？

2.2.2.1合作探究任務(wù)一：光合作用的過程

教師逐步演示光反應(yīng)的動(dòng)畫過程，引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)的場所、條件、過程（重點(diǎn)是物質(zhì)變化、能量變化）去觀察總結(jié)。

學(xué)生通過小組合作探究得出結(jié)論。學(xué)生代表結(jié)合動(dòng)畫演示，邊演示、邊歸納：水分子被分解為O：和[H]，ADP和Pi合成ATP（物質(zhì)變化）;在此階段，光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能（能量變化）。其他小組給予補(bǔ)充，師生共同點(diǎn)評。

教師接著分步演示暗反應(yīng)的動(dòng)畫過程，引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)的場所、過程（重點(diǎn)是物質(zhì)變化、能量變化）去觀察總結(jié)。

學(xué)生通過小組討論，得出結(jié)論，學(xué)生代表總結(jié)發(fā)言：暗反應(yīng)中，CO2被固定為C3，再被還原為糖類，并重新生成C5 ATP被利用，水解為ADP和H;[H]被利用，生成糖類等有機(jī)物;活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)存在有機(jī)物中的穩(wěn)定的化學(xué)能。其他小組給予補(bǔ)充，師生共同點(diǎn)評。教師在點(diǎn)評過程中提示學(xué)生容易忽視的幾個(gè)要點(diǎn)，如暗反應(yīng)整個(gè)過程需酶，C5可以重新形成等。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生觀察光合作用過程的動(dòng)態(tài)變化，將微觀、抽象的過程形象化，并通過小組合作討論，培養(yǎng)分析、歸納以及科學(xué)探究的能力，鍛煉科學(xué)思維。

2.2.2.2合作探究任務(wù)二：建模說明光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系

教師出示合作探究的主題：建立模型說明光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的區(qū)別與聯(lián)系。學(xué)生通過小組合作建模并展示設(shè)計(jì)的成果。學(xué)生作品大致分為：①表格形式，列表比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系;②圖解形式，結(jié)合葉綠體結(jié)構(gòu)進(jìn)行畫圖，即圖解的形式簡明扼要地介紹光合作用的兩個(gè)重要過程，即光反應(yīng)和暗反應(yīng);③思維導(dǎo)圖形式，將光反應(yīng)包括水的光解和ATP的形成、暗反應(yīng)包括C02的固定和C。的還原及產(chǎn)生的場所具體呈現(xiàn)。

教師在學(xué)生展示講解作品的過程中，對一些好作品給予表揚(yáng)，對于一些不足作品的給予鼓勵(lì)，并由其他學(xué)生補(bǔ)充修正。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生展示自己的小組成果，通過各自對光合作用過程的理解回答問題，相互修正和補(bǔ)充，逐步加深對光合作用過程的的認(rèn)識(shí)。在此討論交流環(huán)節(jié)，教師要注意及時(shí)給予學(xué)生肯定和表揚(yáng)，激發(fā)學(xué)生討論的熱情，鼓勵(lì)學(xué)生科學(xué)探究的精神。

2.3學(xué)生質(zhì)疑拓展

通過前面模型的建立，學(xué)生對光合作用的兩個(gè)階段有了更深的理解。接著，教師請學(xué)生歸納光合作用的圖解。學(xué)生根據(jù)光合作用過程圖解，嘗試解決問題：光照停止，CO2供應(yīng)不變時(shí)，其葉綠體內(nèi)的ATP和[H]、C3化合物、C5化合物的含量瞬間如何變化？若光照不變，停止CO2供應(yīng)，則結(jié)果如何？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生小組合作分析解答，激發(fā)動(dòng)手、動(dòng)腦、綜合應(yīng)用能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，激發(fā)深度學(xué)習(xí)，提高探究能力。

2.4課堂檢測，升華教學(xué)

學(xué)生完成導(dǎo)學(xué)案的課堂練習(xí)，教師巡視學(xué)生做題情況，并對結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。教師利用由課堂檢測第5題題干“綠水青山就是金山銀山”，提出問題，引發(fā)學(xué)生思考：光合作用的實(shí)質(zhì)和意義是什么？

教師聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際，播放環(huán)保宣傳片——心靈的震撼、愛護(hù)森林，請學(xué)生分享課前收集的關(guān)于當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料。學(xué)生小組內(nèi)相互交流。

教師圍繞光合作用的生態(tài)意義，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到“光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝”和與生產(chǎn)、環(huán)境的聯(lián)系。珍愛大自然的關(guān)鍵在于保護(hù)綠色環(huán)境，其實(shí)質(zhì)是發(fā)揮自然界光合作用的最大潛能，為人類的生存和發(fā)展提供最根本的條件。

設(shè)計(jì)意圖：通過對綠色植物光合作用的意義和實(shí)質(zhì)的理解，學(xué)生增強(qiáng)了保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)，培養(yǎng)了社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

3教學(xué)反思

“學(xué)講方式”主張把課堂交給學(xué)生，教師的職責(zé)是更多地引導(dǎo)學(xué)生思考探究并從中獲得新知。本節(jié)設(shè)計(jì)就是以學(xué)生為本，在學(xué)法上，改變了傳統(tǒng)灌輸知識(shí)的教學(xué)模式，以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和小組討論代替教師的“教”，學(xué)生學(xué)會(huì)自主和合作交流，勇于展示。教師在課堂中起到“引導(dǎo)、助學(xué)、鼓勵(lì)、評價(jià)”等作用。

整個(gè)教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)了如下轉(zhuǎn)變：①教師從講授者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鷮W(xué)者;②學(xué)生從被動(dòng)的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的參與者;③媒體從演示工具轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的認(rèn)知工具;④教學(xué)模式從教師講授式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主與合作探究的結(jié)合;⑤教師的教學(xué)行為轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的學(xué)習(xí)行為。

本節(jié)課學(xué)生課堂活躍，師生互動(dòng)較好，改變了傳統(tǒng)灌輸知識(shí)的教學(xué)模式。學(xué)生通過自主先學(xué)、合作探究、小組展示等活動(dòng)，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了科學(xué)的思維方式，發(fā)展了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。