《光合作用》教學(xué)中的科學(xué)教育

摘?要：如何在教學(xué)中對學(xué)生實施全方位的教育，以達到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的，是擺在我們每一位生物教師面前的一項重要任務(wù)，也是深化生物教學(xué)改革的重點課題。本文就作者在講授“光合作用”一節(jié)中進行的科學(xué)教育談點體會。

關(guān)鍵詞：光合作用;生物

一、 利用光合作用發(fā)現(xiàn)史，了解科學(xué)實驗的方法

教材在光合作用一節(jié)中首先通過幾個經(jīng)典實驗講述了光合作用發(fā)現(xiàn)的過程。教學(xué)時，我重點介紹了科學(xué)家的實驗設(shè)計思路和方法。例如，在介紹1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學(xué)生自己閱讀“實驗過程”，然后提出問題：此實驗設(shè)計的巧妙之處何在？大部分學(xué)生都是從實驗操作過程上找答案，唯獨忽略了“選擇實驗材料的重要性”這個問題。我就引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合水綿的結(jié)構(gòu)特點：具有細而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究，并且強調(diào)科學(xué)實驗材料的選擇是實驗成敗的關(guān)鍵因素之一。聯(lián)系前不久剛做過的“觀察細胞質(zhì)流動”實驗，觀察不到細胞質(zhì)流動的原因，主要是因為實驗材料選擇不當(dāng)造成的。這樣使學(xué)生認識到選擇一種理想的實驗材料，可以使實驗結(jié)果明顯可靠，也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學(xué)生的思路，而且使學(xué)生清醒地意識到選擇實驗材料的重要性。接著提問：恩吉爾曼設(shè)計實驗步驟時，為何要把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環(huán)境里呢？學(xué)生經(jīng)過討論，一致認為：排除了氧氣和光線的影響，保證實驗的順利進行。為什么要選用極細的光束照射，并且用好氧細菌檢測？學(xué)生回答：這樣能夠準(zhǔn)確判斷水綿細胞中釋放氧氣的部位。再問為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實驗？學(xué)生回答：可明確結(jié)果全是由光照引起的。這樣學(xué)生就自然得出氧是葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所的結(jié)論。

通過啟發(fā)誘導(dǎo)使學(xué)生明確：提出問題→創(chuàng)立假設(shè)→設(shè)計實驗→分析結(jié)果→再實驗再觀察，直到找出事物內(nèi)在的必然聯(lián)系，這不僅是光合作用發(fā)現(xiàn)的基本過程，而且還是生物科學(xué)研究的基本過程。從科學(xué)的角度看生物學(xué)教學(xué)的實驗，可訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力、思維能力和分析能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗的方法，從而達到提高其綜合素質(zhì)的目的。

二、 利用色素的提取分離實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

蘇聯(lián)教育學(xué)家蘇霍姆林斯基說：“讓學(xué)生體驗到一種自己在親身參與掌握知識的情感，乃是喚起少年特有的對知識興趣的重要條件。”而生物學(xué)正是一門實驗性很強的學(xué)科，許多生物學(xué)知識都是在實踐中得到的。生物學(xué)實驗課給學(xué)生提供了一個很好的實踐機會，也是培養(yǎng)他們的探索精神、動手能力的有效渠道。更是落實素質(zhì)教育的極好時機。如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實驗中，毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實驗效果。后來學(xué)生自己想辦法，不用毛細吸管，而是把濾紙在鉛筆線處折疊，直接在濾液上劃。這樣的濾液細線不僅細齊，而且沾上的色素多，在濾紙上析出的色素帶明顯，學(xué)生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量，鞏固強化了課本知識，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、觀察能力和思維能力，發(fā)展了他們愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的志趣，提高了他們探索未知世界的勇氣，使教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

三、 利用同位素標(biāo)記法，了解學(xué)科間的滲透作用

隨著科學(xué)的發(fā)展和人們研究的深入，各學(xué)科之間的聯(lián)系越來越密切，在教學(xué)中客觀地把握它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的思維能力，而且能促進知識的發(fā)散。生物學(xué)的發(fā)展與物理、化學(xué)的發(fā)展關(guān)系密切。也正是由于理化知識的介入，才使人們對生命本質(zhì)的認識深入到分子水平。例如，光合作用關(guān)于產(chǎn)物之一的O2究竟來自反應(yīng)物中的H2O還是CO2，就是利用物理學(xué)方法——同位素標(biāo)記法來解決的。再如，葉綠體中色素的分離是利用化學(xué)方法——紙層析法來達到目的的。

另外，在生物教學(xué)中我還經(jīng)常運用哲學(xué)原理。哲學(xué)似乎與生物學(xué)毫不相干，事實上量變與質(zhì)變、運動與靜止、內(nèi)因與外因、對立與統(tǒng)一辯證的觀點在生物學(xué)中隨處可見。例如，介紹光合作用過程時，我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程，但是其中也伴隨著物質(zhì)和能量釋放即異化作用。如暗反應(yīng)中ATP-ADP+Pi+能量，生物體的生命活動正是在物質(zhì)的合成與分解這對矛盾的對立統(tǒng)一中不斷完成新陳代謝等生命活動，實現(xiàn)自我更新的。

這樣處理教材的目的是通過教材具體的事例向?qū)W生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學(xué)生對生物知識及辯證唯物主義的理解，更重要的是有助于學(xué)生科學(xué)世界觀的形成。

四、 利用光合作用的意義，對學(xué)生進行德育教育

結(jié)合生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生進行思想品德教育，對促進學(xué)生全面發(fā)展有重要作用。因此，通過一系列德育教育的滲透，可強化對學(xué)生的品德素質(zhì)教育，提高學(xué)生的自我修養(yǎng)。生物學(xué)教學(xué)中存在著許多對學(xué)生進行愛國主義教育的珍貴資料和契機。光合作用意義之一是制造有機物。大家知道綠色植物的生存離不開自身通過光合作用制造的有機物;動物的食物都直接或間接來自光合作用制造的有機物。結(jié)合當(dāng)今世界面臨的重大問題，如糧食問題，給學(xué)生介紹我國目前糧食的現(xiàn)狀。例如，我國的可耕地面積僅占世界的7%，但是需要養(yǎng)活的人口占世界的22%。但是隨著生物工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，一大批優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)農(nóng)作物相繼問世，大大提高了單產(chǎn)量，緩解了糧食危機。光合作用意義之二是轉(zhuǎn)化并儲存太陽能。煤炭、石油、天然氣等燃料中含有的能量是由古代綠色植物通過光合作用儲存起來的，這一問題談到了化石能源問題。隨著經(jīng)濟的高速增長，我國能源承受著巨大壓力。美國科學(xué)家在1978年成功地培育出能直接生產(chǎn)能源物質(zhì)的植物新品種——“石油草”，這種植物的莖稈被割開后，就會流出白乳狀的液體，經(jīng)提煉就得到石油。這樣不僅開辟了一條開發(fā)能源的新途徑，還能降低使用煤炭、石油等造成的環(huán)境污染。通過上述方法，一方面以危機感來激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和報國之志。另一方面也增強了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，提高了學(xué)生的德育素質(zhì)，還很好地體現(xiàn)了STS（科學(xué)、技術(shù)、社會）教育的精神。

作者簡介：

趙文寶，青海省海東市，青海省海東市第二中學(xué)。