基于兩道中考題的教學設計

摘要：光合作用是初中科學生物部分的核心內容，從兩道中考題入手，對光合作用的教材內容進行了重新處理，進行了教學實踐，力圖幫助學生構建光合作用的概念，在講授歷史的過程中再現生物學家的實驗設計和操作，讓學生親自體驗和感受科學探究的過程，了解實驗設計的基本思路，掌握科學研究的一般方法，養成正確的科學態度。

關鍵詞：中考題；光合作用；科學探究

一年一度的中考又落下了帷幕，細細品味一道道中考題，讓人回味無窮。今年和去年臺州市兩道關于光合作用的試題尤令我記憶深刻，發人深省。《光合作用》是浙教版初中科學生物部分的核心內容，但它一直是教師比較頭痛的課型，因為該課型兼有實驗探究和科學史的內容，如何處理兩者的關系成為教師教學的一個難點。而這兩道中考題使我對光合作用的教學處理產生了新的啟發，直接激勵著我向著新課標的方向奮力前行，堅定著我實行課改的信念。

一、原題再現

1.（2011年）對自然的認識是一個不斷修正和完善的過程。請閱讀以下材料，回答問題：

材料一：2400多年前古希臘學者亞里士多德提出，植物生長發育所需的物質全部來自土壤。

材料二：17世紀，比利時海爾蒙特把一棵2.5千克的柳樹種在裝有90千克泥土的木桶里，只澆水。經過五年，再次稱量，柳樹質量已達80多千克，而泥土減少卻不到100克，如圖甲所示。

材料三：18世紀，英國普利斯特利通過如圖乙實驗發現，A鐘罩內的小鼠很快死亡，B鐘罩內的小鼠卻可存活較長時間。

材料四：1864年，德國薩克斯發現綠色植物在光下還能合成淀粉等物質。1897年，人們首次把綠色植物的上述生理現象稱為光合作用。

（1）如果亞里士多德的觀點成立，則海爾蒙特的實驗結果為 。

（2）普利斯特利實驗說明了 。

（3）如今，依據碘能使淀粉變 色的特點，常通過檢測淀粉來判斷植物是否進行了光合作用；為了便于觀察，需進行如圖丙的實驗，當實驗結束取出小燒杯后，可觀察到酒精和葉片的顏色分別是 。

2.（2012年）某同學在網上查到了以下資料：溴百里酚藍是一種靈敏的酸堿指示劑，在酸性環境中呈黃色，中性環境中呈綠色，堿性環境中呈藍色。他用如圖裝置探究光合作用的原料和產物。實驗步驟如下：

（1）按圖甲所示安裝好實驗裝置，打開K1，關閉K2，用手捂住瓶壁后，觀察到導管口有氣泡冒出。此操作是為了 。

（2）將生長旺盛的沉水植物若干枝放入廣口瓶中，加滿蒸餾水，滴加溴百里酚藍酸堿指示劑，再向瓶內通入二氧化碳，直到溶液變 色。

（3）按圖乙所示安裝好實驗裝置，放在 的環境中。

實驗現象：一段時間后，看到氣泡從植物表面冒出，導管①的管口處有水排出，溶液呈綠色。將帶火星的木條放在導管②的管口處，打開K2，木條復燃。

實驗結論： 。

二、基于兩道中考題的“光合作用”的教學實踐

這兩道中考題考查了光合作用的科學史及光合作用有關實驗的改進，根據這兩道中考題的啟發，教學“光合作用”時，我們計劃以體驗科學探究歷程為基點，以實驗探究光合作用的方法為主線，滲透實事求是的科學態度，培養質疑、創新及勇于科學實踐的精神，確定的教學三維目標、重點、難點如下：

[知識與能力目標]

1.能正確描述植物光合作用的原料、產物、條件，并能設計相關實驗方案進行驗證。

2.能用反應式表達光合作用的原理。

[過程與方法目標]

1.結合光合作用的科學探究歷程，進一步學習科學探究的方法，能分析問題，提出假設，設計實驗方案，處理實驗結果。

2.分析科學史上的相關典型案例，領悟當時科學家研究光合作用的科學方法，從而建構科學的光合作用的概念。

[情感態度與價值觀目標]

1.在科學史學習過程中體驗科學家探究光合作用奧秘的艱辛和實事求是的科學態度。

2.認識到光合作用的科學知識是不斷發展的，并受到當時社會背景和科學技術的限制，產生質疑的勇氣。

[教學重點]

建構光合作用概念。

[教學難點]

光合作用發現過程中，各實驗如何巧妙連接，如何過渡，如何引導學生進行實驗探究從而得出正確結論。

[教學設計]

探究一：植物生長與空氣的關系

首先教師展示帶來的水培花蝴蝶植株，問：這株植物能凈化空氣嗎？或給空氣補充嗎？（能）有辦法證明嗎？教師根據學生的設計，介紹1779年英格豪斯的實驗。此環節通過問題情境的創設和學生實驗的設計，變學生被動接受為主動參與。進一步追問蠟燭燃燒需要什么？小老鼠呼吸需要什么？（氧氣）普利斯特利的實驗結果說明了什么？蠟燭的燃燒和生物的呼吸消耗了氧氣，產生了什么氣體？二氧化碳有沒有被植物吸收？怎么證明呢？學生回答設計的方案。教師引導學生借鑒普利斯特利的對照實驗，逐步完善實驗方案。裝置改進如右圖。

點評：該裝置就來自2012年的試題。對課本的實驗進行了整合和改進，體現探究式學習方式的要求和對學生創新精神和實踐能力的培養。

探究二：植物的葉子能產生淀粉

回顧檢驗淀粉的方法，提問如何檢驗出葉中也存在淀粉。與學生共同得出如何從葉中萃取葉綠素的方法，目的是排除實驗的干擾。我們現在要做的這個實驗，在1864年的時候，德國科學家薩克斯就已經做過了（薩克斯實驗即2011年試題中的圖丙）。讓葉片在酒精中水浴加熱，不僅能除去葉片中的葉綠素，還可以殺死葉表皮細胞，能夠讓碘酒進入葉肉。再來看看我們煮的葉子，有什么變化？（生：葉子的綠色變淡了，酒精變綠了）這樣的一個實驗現象會給學生留下深刻的印象，學生可能一輩子都不會忘。教師將葉子拿出于培養皿中，滴加碘酒，學生觀察顏色變化。師：你看到了什么？（生：葉子有一部分變色了）師：葉片變色了說明了什么？（植物的葉子能制造淀粉）

點評：該設計重視過程的啟發，層層遞進，環環相扣。強調知識的建構過程，使學生真正體會到科學探究的過程。

探究三：植物產生淀粉和氧氣需要葉綠體和光照

師進一步提問：為什么只是某些部位變色比較明顯呢？變色越明顯，說明這些部位制造的淀粉就……（生：越多）師：同一片葉子，在同樣的光照下為什么葉片制造的淀粉會不一樣多呢？說明了什么？（生：植物合成淀粉需要葉綠素）植物合成淀粉還需要什么條件？（生：光照）通過一系列的問題串引出英格豪斯實驗，用PPT展示英格豪斯實驗圖。師：現在，根據我們剛才的實驗結果，你有辦法證明植物體的綠葉要在光照下才能制造淀粉嗎？學生分組討論后回答。教師在學生回答的基礎上逐漸引導，如：實驗中要改變的是什么因素？要通過觀察什么現象來確定假設是否成立？是否要設置對照實驗，如何設置？選取幾片葉子對照？為什么要選一片葉子進行對照？將植物的葉片遮光，該怎么遮？

點評：該環節組織學生討論，培養學生的問題意識，設計實驗的能力，引導學生在原有基礎上設計實驗方案，增進學習自信心，進一步激發學習興趣。

探究四：植物產生淀粉和氧氣的原料來源

教師針對黑板上的板書提問：植物的綠葉在光照時要制造氧氣和淀粉，需要二氧化碳，還需要什么？（生：水）師：怎么證明植物體的光合作用需要水？在1629年的時候，科學家海爾蒙特就做了這樣的實驗（PPT展示海爾蒙特的柳樹實驗。）師：你認為海爾蒙特的實驗能得出這一結論嗎？（生：不能。還有可能來自于空氣、雨水有礦物質等）師：今天這節課，我們學習了從海爾蒙特開始的兩百多年里，人們對光合作用機理的研究。但是，光合作用的研究結束了嗎？師：是的，不僅我們的研究并沒有結束，科學家的研究也還沒有結束。到目前為止，人們對植物的綠葉是如何把二氧化碳和水制成有機物的機理還并不清楚，還有許多未解之謎期待著大家。

點評：光合作用科學觀念的產生是許多科學家共同智慧的結晶，現有的科學認識也許還存在著可質疑的地方和繼續探究的地方，但限于初中生的認知程度和課程目標，不可能也沒有必要給出所有的相關知識，告訴學生還有未解之謎以及相關學習資料，有助于學生好奇心的維持和升華。

以上教學處理讓學生以研究者的身份進入光合作用的學習，開始通過問題情境的創設和學生實驗的設計，變學生被動接受為主動參與，大大提高了學生學習的主動性。改變單一以科學史教學的沉悶感，代之以全新的視角，容易激發學生的挑戰性，讓他們體驗到探究成功的愉悅，有利于激發學生的內驅力。光合作用的科學史料有很多，不可能也沒必要將所有相關的史料都呈現在課堂里。這節課所選擇的科學史料具有典型性，和知識與能力目標、過程與方法目標相符。這些科學史上的典型探究案例可以使教師在講授歷史的過程中再現生物學家的實驗設計和操作，讓學生親身體驗和感受科學探究的過程，有助于了解實驗設計的基本思路，掌握科學研究的一般方法，養成正確的科學態度。

參考文獻：

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[2]秦亞平.“光合作用的探究歷程”的兩種教材處理.教學與管理，2012（2）：58—59.

[3]蘇安娣.融入科學史的光合作用教學實踐與反思.新校園，2011（1）.

（作者單位 浙江省臺州市白云學校）