光合作用的原理與應用問題串教學設計分析

賴燕華

摘? 要 問題串教學契合生物學核心素養的要求，注重學生科學思維能力的培養，并使得問題解決的過程更具邏輯性、層次性、整體性。以“光合作用的原理與應用”為例，設計問題串，幫助學生建構光合作用知識體系，引導學生運用分析與綜合、歸納與概括、模型與建模等科學思維方法分析和解決問題，提高學生的科學探究能力，逐步形成并深刻理解以生命的新陳代謝為主線的物質與能量觀，以及在進化過程中形成的結構和功能觀。

關鍵詞 問題串;光合作用;高中生物;核心素養;科學史;教學設計

中圖分類號：G652? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）01-0058-02

1 前言

問題串是指教師在教學過程中圍繞學習目標，基于學生已有的知識水平、心理特征和認知發展規律，通過一系列并列、對比、遞進、發散或因果等問題形式[1]將專業知識點及其內在關系串聯起來而形成的。學起于思，思源于疑[2]，問題串教學能夠啟迪學生思維，引導學生通過探究解決問題，是提高學生核心素養的重要教學方法。本文擬通過教學案例“光合作用的原理與運用（第一課時）”，探討教學中問題串的設計思路、呈現方式及教學實施。

2 問題串設計思路

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》建議在教學中注重學生對科學史和科學本質的學習，建議組織以探究為特點的主動學習。因此，本著針對性、邏輯性、啟發性、科學性原則，本文擬通過問題串引導學生從探討樹苗生長發育入手，將樹苗長成大樹的發育過程轉化成光合作用的發現歷程并探討物質和能量的轉化過程。

首先將本節教學內容分為光合作用的發現歷程、光合作用、化能合成作用三個教學環節：

第一環節包括五個教學因子，分別為反應物水、氣體反應物的發現以及物質能量的探究、反應產物氧氣來源和反應產物碳的轉化過程;

第二環節涉及光合作用的概念、過程及圖式模型構建等兩個教學因子;

第三環節為圍繞教學因子設計系列問題，構成問題串，用于課堂導入，旨在引導學生提出核心問題、分析問題、解決問題、歸納概括等，完成每個教學環節的目標。

3 問題串設計案例

如表1所示，以“光合作用的原理與應用”為例，進行問題串教學設計。

4 問題串教學的實施

本節課的核心在于介紹光合作用的科學史、光合作用的概念及過程。在教學過程中，首先通過回憶型的問題回顧初中“光合作用”的相關內容，導入新課，假設時光穿梭至光合作用發現之前，鼓勵學生根據自己對“幼苗成長”的生活經驗，提出其“物質來源”的假設，據此設計探究活動方案，并與科學家的設想以及探究方案進行比較分析;然后通過一系列或并列或遞進的思維型問題串，重現并引導學生分析亞里士多德土壤汁推論、海爾蒙特柳苗栽培實驗;結合初中知識再次分析普利斯特利實驗以及英格豪斯的實驗，歸納出參與光合作用的反應物二氧化碳和水以及產物之一氧氣;接著進入光合作用的深入研究，從GPS定位原理中尋找思路設計實驗，探究光合產物氧氣中氧元素的來源以及有機物的合成，再現魯賓和卡門的實驗以及卡爾文循環，引導學生將自己對于“光能去路”的假設和為探究“光能去路、氧氣的來源、有機物合成”等而設計的實驗方案與科學家的進行類比，并歸納概括出光合作用的產物及其合成途徑，據此形成光合作用的概念，嘗試建立光合作用的反應模型;接著通過理解型問題串引導學生詳細分析光合作用的具體過程，嘗試建立光合作用的過程圖解模型;最后以發散式的思維型問題結尾。

5 問題串教學反思

通過問題串教學的實施，引導學生沿著科學家的研究思路自主建構“光合作用的過程”，促進學生科學探究能力的發展以及提高學生運用分析與綜合、比較與分類、歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等思維方法解決問題的能力，在幫助學生建構系統的“光合作用的原理”知識體系的基礎上，引導學生深刻理解光合作用中物質轉換和能量轉化（物質與能量觀）及兩個轉化之間的聯系以及結構、功能和環境之間的相互適應與統一（結構與功能觀）;緊密聯系生活實際，旨在學以致用。但在實際教學中發現，本節的科學史探究對學生的邏輯推理能力要求較高，問題串設計中課堂預設問題較多，需要學生有很強的參與意識;若在教學過程中有些問題是在教師的引導下由學生發現并提出，則教學效果可能會更好。

參考文獻

[1]陳衛東.例談“DNA結構與復制”教學中問題鏈的設計[J].生物學教學，2018（8）：30-31.

[2]王建強.課堂問題鏈的設計、實踐與思考[J].上海教育科研，2015（4）：71-73.

[3]劉玲，秦玉雙.“光合作用的原理和應用”一節復習課的任務驅動教學設計[J].生物學教學，2017，42（3）：38-39.