綠色植物光合作用的教學(xué)改進(jìn)

龐金仁

摘 要：綠色植物的光合作用是初中科學(xué)教學(xué)中十分重要的內(nèi)容，也具有一定的難度，在實(shí)際教學(xué)中面臨諸多問題。通過對(duì)光合作用兩種傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)的利弊分析過渡到在尊重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律基礎(chǔ)上的全新教學(xué)設(shè)計(jì)，巧妙地利用實(shí)驗(yàn)解決了光合作用教學(xué)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，在循序漸進(jìn)中培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力和實(shí)驗(yàn)操作技能。

關(guān)鍵詞：綠色植物；光合作用；教學(xué)改進(jìn)

《光合作用》是浙教版科學(xué)八年級(jí)下冊(cè)第三章第六節(jié)的內(nèi)容，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解光合作用的條件、原料、產(chǎn)物和意義。但光合作用是一個(gè)微觀的生命活動(dòng)，對(duì)初中生而言要準(zhǔn)確全面地理解具有較大的難度，這就要教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中多花心思，幫助學(xué)生理解光合作用的過程。光合作用的教學(xué)設(shè)計(jì)一般有以下兩種傳統(tǒng)方案：

一、驗(yàn)證式教學(xué)設(shè)計(jì)

按照教材編排，先給出光合作用的表達(dá)式，并詳細(xì)介紹其原理再一一驗(yàn)證。

片段1：

引入新課：展示各種水果。

問：你知道水果中的有機(jī)物從何而來的嗎？會(huì)不會(huì)是從土壤中吸收來的？若不是如何證明？

師：到底是不是從土壤中直接得來的呢？我們來做個(gè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1：分別在土壤浸出液和稀米湯中加入幾滴碘液。

現(xiàn)象：土壤浸出液不變色，稀米湯變藍(lán)（淀粉遇碘變藍(lán)）。

結(jié)論：植物中的淀粉不是來自土壤，是來自綠色植物的光合作用。

問：什么是光合作用？其過程又怎樣呢？

概念：綠色植物通過葉綠體利用光能，把二氧化碳和水等物質(zhì)合成有機(jī)物，并釋放氧氣的過程叫光合作用。

問：從概念中你認(rèn)為光合作用在物質(zhì)方面和能量方面發(fā)生了什么變化？

結(jié)論：物質(zhì)方面的轉(zhuǎn)化：簡(jiǎn)單的無機(jī)物轉(zhuǎn)化成復(fù)雜的有機(jī)物，并釋放出氧氣；能量方面的轉(zhuǎn)化：光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。光合作用的條件是光，光合作用的場(chǎng)所是葉綠體。

問：光合作用過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及條件和場(chǎng)所能用實(shí)驗(yàn)來證明嗎？

實(shí)驗(yàn)2：證明光合作用制造淀粉的實(shí)驗(yàn)。

第一步 將天竺葵在暗處進(jìn)行饑餓處理一晝夜（24小時(shí)）；

第二步 用鋁箔紙蓋在葉片上，在陽光下放4小時(shí)；

第三步 在熱的酒精中脫葉綠素（水浴加熱）；

第四步 滴加碘液，觀察顏色變化。

碘能使淀粉變藍(lán)，可以利用碘液鑒定淀粉的存在。

現(xiàn)象：葉片照光的部分顯藍(lán)色，而遮光部分沒有變藍(lán)色。

結(jié)論：光合作用產(chǎn)生了淀粉，同時(shí)也說明光是光合作用的條件之一。

直接給出光合作用的概念，對(duì)于學(xué)生而言是很突然的，他們能從描述中體會(huì)到光合作用復(fù)雜的過程，但能真正理解的卻很少。教材中安排了三個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證光合作用的條件、原料和產(chǎn)物，其前提是知道光合作用的進(jìn)行可以用淀粉來檢驗(yàn)。其實(shí)八年級(jí)的學(xué)生對(duì)于光合作用并非一無所知，通過小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)以及生活中的熏陶，他們知道光合作用這個(gè)詞，但對(duì)于光合作用能產(chǎn)生淀粉這個(gè)知識(shí)點(diǎn)是十分生疏的，一下子讓他們利用這一點(diǎn)來驗(yàn)證光合作用的相關(guān)內(nèi)容，既不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也不利于科學(xué)思維的培養(yǎng)。

二、探究式教學(xué)設(shè)計(jì)

很多教師在實(shí)際教學(xué)中會(huì)更改教學(xué)順序，先不直接給出光合作用的概念，而是先通過一些啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生提出光合作用這個(gè)詞，然后師生配合一起開展實(shí)驗(yàn)探究光合作用的過程，最后總結(jié)光合作用的條件、原料和產(chǎn)物。

片段2：

引入新課：大家好，今天老師來小露一手——制作蛋糕，看看有哪些主要原料？制造車間……

生：面粉、雞蛋、牛奶等。（教師板書）

隨著蛋糕的出爐，咱的問題也來了：面粉這樣的有機(jī)物從何而來？

生：植物。

師：那原料中的牛奶和雞蛋呢？（展示圖片）

生：最終都是從植物而來。

師：以淀粉為例，會(huì)不會(huì)是植物直接從土壤中吸收而來？

演示實(shí)驗(yàn)1：土壤浸出液、淀粉液中分別滴加碘液。

學(xué)生觀察、分析：淀粉并非是植物直接從土壤中吸收而來的。

引出本課主題：光合作用。

師：大家對(duì)光合作用了解多少？讓我們一起通過實(shí)驗(yàn)來了解光合作用需要什么條件。（實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)學(xué)生仔細(xì)觀察，并做好相關(guān)記錄）

演示實(shí)驗(yàn)2：取下一片葉子投影觀察，再去掉遮光片展示（確認(rèn)沒有異常），展示道具（實(shí)驗(yàn)用品），熱水加熱……

師：這個(gè)過程需要一段時(shí)間，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們把剛才記錄的問題提出來，我們一起來試著解決。

1.為什么要用鋁箔紙?jiān)谝黄暾娜~片上進(jìn)行部分遮光？

2.為什么要將葉片放入酒精中？

3.為什么要水浴加熱？

4.為什么要將天竺葵放在黑暗處一晝夜？……

教師給出部分先前自己實(shí)驗(yàn)后的照片及資料（投影），讓學(xué)生分析得出結(jié)論：

1.進(jìn)行對(duì)照； 2.脫色處理；3.酒精易燃； 4.消耗原有的有機(jī)物（淀粉），避免干擾。

……

師：現(xiàn)在我們來看看實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：通過葉片遮光與不遮光部分的顏色對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生分析得出光合作用的必要條件——光照（板書）。

師：那么光合作用發(fā)生在什么場(chǎng)所呢？是不是植物的所有部位都能進(jìn)行光合作用呢？

展示圖片：銀邊吊蘭。

引導(dǎo)學(xué)生分析原因，得出結(jié)論：光合作用的場(chǎng)所——葉綠體。

在這個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中沒有先呈現(xiàn)光合作用復(fù)雜的原理，而是借用學(xué)生的前概念先引出光合作用，然后一一開展實(shí)驗(yàn)探究光合作用的產(chǎn)物、條件和原料，但仍離不開淀粉是光合作用的產(chǎn)物，以及我們可以通過檢驗(yàn)淀粉驗(yàn)證光合作用的發(fā)生這一環(huán)節(jié)，學(xué)生心中的疑惑并沒有得到疏通。顯然這樣的教學(xué)方法也不符合學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律，不利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。

綜合以上兩種教學(xué)設(shè)計(jì)，在光合作用的教學(xué)中首先需要突破的應(yīng)該是產(chǎn)物中有淀粉這一環(huán)節(jié)，且不宜采用直接告知的方式。只有讓學(xué)生知道光合作用能產(chǎn)生淀粉這一事實(shí)，再開展后續(xù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究才會(huì)變得有意義，看似抽象的知識(shí)如果能建立在可見可操作的實(shí)驗(yàn)上，再借助學(xué)生原有的知識(shí)儲(chǔ)備，就能輕而易舉地破解難點(diǎn)。

三、尊重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)設(shè)計(jì)

綠色植物的光合作用是微觀的生命活動(dòng)，內(nèi)容抽象。對(duì)八年級(jí)初中學(xué)生來說，要正確、全面地理解具有較大的難度。如何從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律[1]出發(fā)，逐步呈現(xiàn)相關(guān)知識(shí)是值得探究的，為此我們有了片段3的設(shè)計(jì)：

片段3：

課前準(zhǔn)備：在透明的玻璃瓶?jī)?nèi)裝好綠色植物（黑藻或空心蓮子草[2]），并加入適量碳酸氫鈉（濃度為1%），裝滿水并且用一個(gè)橡皮塞密封，橡皮塞中插一根導(dǎo)管（可以用水性筆筆芯代替，取材方便）。將玻璃瓶放在陽光下，一段時(shí)間后就會(huì)看到瓶?jī)?nèi)葉片表面（主要是下表面）出現(xiàn)氣泡，慢慢地導(dǎo)管口有水珠吐出，玻璃瓶?jī)?nèi)的水面下降。另外再設(shè)置兩個(gè)一樣的玻璃瓶，一個(gè)只裝清水，另一個(gè)也裝滿綠色植物，但在外面套上黑色塑料袋，形成對(duì)照。

師：同學(xué)們，課前我們一起觀察了三個(gè)神奇的瓶子，大家發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象呢？

生：看到導(dǎo)管口有水珠，葉片表面有氣泡，液面下降……

師：每個(gè)瓶子都有這些現(xiàn)象嗎？

生：不是，裝清水的瓶子和用黑色塑料袋遮住的瓶子沒有這些現(xiàn)象。

師：這說明什么呢？

生：說明綠色植物在光照下會(huì)產(chǎn)生一種氣體。

師：大家猜想一下這種氣體可能是什么氣體呢？

生：氧氣？二氧化碳？……

師：如果我們想知道這種氣體是不是氧氣，我們可以怎么檢驗(yàn)?zāi)兀?/p>

生：用帶火星的木條去檢驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1：打開橡皮塞，將帶火星的木條放入瓶?jī)?nèi)，木條復(fù)燃。說明該氣體是氧氣。

板書：綠色植物在光照下能夠產(chǎn)生氧氣。

通過讓學(xué)生在課前對(duì)“神秘瓶子”的觀察，激發(fā)學(xué)生的求知欲，學(xué)生都能說出看到瓶子內(nèi)有氣泡，導(dǎo)管口出現(xiàn)水珠，同時(shí)瓶?jī)?nèi)水面下降，這是學(xué)生親眼看到的現(xiàn)象，他們自然會(huì)思考瓶?jī)?nèi)的氣體究竟是什么？根據(jù)學(xué)生的知識(shí)水平很容易考慮該氣體可能是氧氣，并且檢驗(yàn)氧氣也是他們能自行解決的問題。在這個(gè)環(huán)節(jié)中更重要的是滲透控制變量的思想和進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯推理的思維。實(shí)驗(yàn)1中三個(gè)玻璃瓶含有兩組對(duì)照，通過遮光和見光的對(duì)照，讓學(xué)生推斷見光玻璃瓶中的物質(zhì)能產(chǎn)生某種氣體，又通過清水組與加綠色植物的對(duì)照排除清水中會(huì)產(chǎn)生氣體的可能，從而確定是綠色植物在光照下產(chǎn)生了氣體，再通過帶火星的木條復(fù)燃驗(yàn)證該氣體是氧氣。

這樣的設(shè)計(jì)前后邏輯嚴(yán)密，又能借助學(xué)生原有的知識(shí)，易于接受，同時(shí)又能激發(fā)學(xué)生繼續(xù)思索：綠色植物在光照下除了能產(chǎn)生氧氣外還能產(chǎn)生什么物質(zhì)，教師可以借此很自然地過渡到下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

片段4：

師：綠色植物在陽光下除了能產(chǎn)生氧氣，還會(huì)產(chǎn)生什么呢？為此，老師準(zhǔn)備了一盆植物。

展示：黑色塑料袋包裹的一盆馬尾巴草。

師：這盆植物已經(jīng)在暗處放了24小時(shí)，課前老師還請(qǐng)一位同學(xué)從校園里采了同一品種的一株植物。展示學(xué)生采來的另一株馬尾巴草。

師：這兩株馬尾巴草一個(gè)處于暗處（已經(jīng)饑餓處理24小時(shí)），另一個(gè)處于正常光照下，形成對(duì)照，如果我們能找到一種物質(zhì)是光照下馬尾巴草有的，但在暗處的馬尾巴草所沒有的，那么這種物質(zhì)就是綠色植物在光照條件下產(chǎn)生的。

實(shí)驗(yàn)2：

1.分別取暗處條件下和光照條件下的兩張葉片，放入酒精中，并置于燒杯內(nèi)水浴加熱。

師：為什么要用水浴加熱的方法，而不是直接加熱酒精呢？加熱一會(huì)兒后，大家看到了什么？

生：酒精易燃，直接加熱危險(xiǎn)；酒精由無色變成綠色。

2.大約3分鐘后葉片綠色慢慢褪去，將葉片取出放在清水中漂洗一遍，在白瓷板上展平。[3]

3.在兩張葉片上分別滴加碘液，顯色后在清水中再漂洗一遍。

4.觀察。

師：大家看到兩張葉片有什么不同呢？

生：光照下的葉片呈現(xiàn)深藍(lán)色，暗處的葉片呈現(xiàn)黃棕色（與原來顏色一樣，沒有變色）。

師：對(duì)，那是什么物質(zhì)遇到碘液會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色呢？

生：淀粉。

師：總結(jié)綠色植物在光照條件下還能產(chǎn)生淀粉。

實(shí)驗(yàn)2比實(shí)驗(yàn)1更挑戰(zhàn)學(xué)生的觀察力和思維力，為了探究綠色植物在光照下會(huì)產(chǎn)生什么新物質(zhì)，需要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，選擇相同品種的兩株植物，一株經(jīng)過24小時(shí)的暗處理[4]，另一株生長(zhǎng)在陽光充足處，經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)出兩株植物葉片內(nèi)所含物質(zhì)的差異。本實(shí)驗(yàn)于學(xué)生而言是全新的過程，有好幾處拓展思維的地方，如：為什么要將葉片在酒精中水浴加熱進(jìn)行脫色？為什么要對(duì)植物進(jìn)行24小時(shí)黑暗處理？教師可在實(shí)驗(yàn)中啟發(fā)學(xué)生一一化解這些難題，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。通過設(shè)置見光和不見光兩盆植物間的對(duì)照，檢驗(yàn)出見光植物葉片中含有不見光植物所沒有的淀粉，從而得出綠色植物在光照下還可以產(chǎn)生淀粉。在本實(shí)驗(yàn)中演示的實(shí)驗(yàn)技能也為下個(gè)環(huán)節(jié)的小組實(shí)驗(yàn)做好鋪墊。

到此，學(xué)生就能自然地接受光合作用能產(chǎn)生淀粉的事實(shí)，也能理解用淀粉的合成來證明光合作用的發(fā)生[5]，這對(duì)于后續(xù)光合作用場(chǎng)所和原料的研究意義重大。教學(xué)中又能把對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法滲透在其中，學(xué)生能循著教師的足跡尋找到實(shí)驗(yàn)中的變量，從而通過單一變量的方法一一揭示光合作用的相關(guān)知識(shí)，為下一步學(xué)生自己開展實(shí)驗(yàn)探究打下基礎(chǔ)。

片段5：

師：通過實(shí)驗(yàn)我們知道綠色植物在光照下能產(chǎn)生氧氣和淀粉，大家知道這個(gè)過程叫什么嗎？

生：光合作用。

師：是的，對(duì)光合作用的探究我們?nèi)砸^續(xù)下去，但老師想把這個(gè)重要的任務(wù)交給同學(xué)們自己去完成，老師在一旁協(xié)助大家（光合作用需要葉綠體，光合作用需要光照等）。

……

教師在教室里來回觀察，指正學(xué)生操作中的問題，關(guān)注課堂生成。

如上的教學(xué)設(shè)計(jì)巧妙地利用實(shí)驗(yàn)解決了光合作用產(chǎn)生淀粉的難點(diǎn)，不用先介紹光合作用的原理，避免給學(xué)生的理解帶來沉重的負(fù)擔(dān)，也不會(huì)因?yàn)閷W(xué)生對(duì)淀粉相關(guān)知識(shí)的陌生對(duì)后續(xù)的研究帶來困難。

總的說來，光合作用的教學(xué)應(yīng)該巧妙地利用實(shí)驗(yàn)代替復(fù)雜的原理介紹，必須尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力。在教學(xué)設(shè)計(jì)中要關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知障礙，并且利用實(shí)驗(yàn)降低學(xué)生理解概念、原理的難度，幫助其順利地內(nèi)化書本知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]時(shí)海清.從尊重學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律談綠色植物光合作用的教學(xué)[J].教研論壇，2010（8）：49-50.

[2]李朝木.改進(jìn)植物光合作用實(shí)驗(yàn)教具的嘗試[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2000（2）：12-13.

[3]周傳偉.綠葉快速褪色法[J].生物學(xué)教學(xué)，2004（7）：35.

[4]姜中相.對(duì)初一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].中學(xué)生物教學(xué)，1997（6）：14.

[5]徐惠芬.光合作用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2004（9）：26-27.