黄葳

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出，既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟到生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法，以培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。下面以“光合作用发现史”一节课为例，以学生“质疑-答辩”的形式开展教学活动，使学生“像科学家一样思考”，用科学思维解释某些现象或解决某些问题，从而培养学生的核心素养。

1教材分析与设计思路

“光合作用发现史”是沪科版《生命科学》第四章第二节的内容。教材中几个经典的实验不仅让学生了解了光合作用的发现过程，显示了人类对生命的认识是螺旋式的发展，同时也启发了学生对实验设计原理和方法的思考，旨在重点培养学生的科学思维能力，同时也为后续学习“光合作用的过程”作好知识铺垫。

本节教材中提供了大量关于实验的文字内容，教师可指导学生课前进行有效自学，课堂上再以“角色扮演”的形式还原实验的方法和过程，通过质疑-答辩的形式，使学生初步学会如何提出假设、控制实验变量、设置对照等，在合作交流中培养科学思维，树立“质疑、创新”的批判性科学精神。课堂设计思路如图1所示。

2教学目标

①分析光合作用发现的资料，培养获取整合信息的能力。

②学会科学实验的设计原则和研究方法，尊重事实和证据，培养严谨和务实的求知态度，培养科学的思维方法。

③认识生命科学基本概念是在观察的实验中逐渐建立起来起来的，树立勇于质疑和实践的科学精神。

3教学重点和难点

重点：了解实验设计原则和研究方法在生命科学探索中的作用

难点：运用实验原则进行实验分析和设计。

4教学准备

课前教师布置预习任务，发放预习表格（表1）；将全班分为10组，其中6个小组随机认领“科学家”角色，余下4个小组为质疑组，可以对实验过程提出质疑。

5教学过程

5.1创设情境，切入主题

教师播放一棵小树苗成长为参天大树的短视频，启发学生思考：“植物是如何进行生长的？靠的是什么？”联系已有知识，学生答出光合作用。“那么光合作用是如何被发现的？它的发现过程中又经过了哪些曲折的故事？光合作用又包括哪些过程呢？”教师通过问题驱动，直接切入主题。

5.2角色扮演，质疑答辩

教师制作发现史时间轴（图2），以6组经典实验为主线。6组“科学家”组依次到讲台上来，分别用PPT进行展示实验过程和实验结果。在每组展示结束后，其他同学可对该实验提出自己的质疑，展示小组进行答辩。

本环节对学生的能力要求较高，例如课前需要根据教材文字内容找出核心信息，理清科学家实验设计思路和实验设计原则（完成预习表格）；将文字信息转化成简洁的图像信息（PPT制作）；需要具备较强的语言组织能力和表达能力（课堂展示），能将科学思维进行内化（答辩过程）。教师可在课前先给学生一定时间进行演练，并加以指导，注意学生思维的逻辑性；同时观察学生的表现，对表现不活跃的学生加以鼓励，对于活跃的学生可静默观察其主观能动性，适时给予一定的点拨。

（1）“柳苗成长之谜”实验。在小组成员展示完实验过程和实验结论后，其他学生提出了2个质疑：①为什么最开始称量土壤的质量必须是干燥的？②与前人相比，实验的进步之处在哪？由于海尔蒙特的实验比较简单，所以学生的质疑较少、难度不大，汇报的学生可以通过以往所学知识进行作答。教师可渗透如何在实验中控制无关变量的方法，让学生领会实验设计原则。

（2）“绿色植物可以更新空气”实验。在小组成员展示完实验过程和实验结论后，有学生提出质疑：①你们为什么会想到利用玻璃钟罩，活的小鼠和燃着的蜡烛做这个实验呢？②我认为你们的实验不够严谨，有可能小鼠和蜡烛本身就有问题，小鼠死亡和蜡烛熄灭可能是因为自身的原因，而不是你推测的空气消耗尽？③为什么你们的这个实验既要做蜡烛的，又要做小鼠的呢？通过学生发散思维式的提问，本来很简单的实验变得“不简单”了，也将教师平时易忽略的知识点点出来：利用小鼠和燃烧的蜡烛可以使难以检测到的实验现象显性化；实验只控制单一变量，其他无关变量应适宜且保持一致，所以在实验前已经确定小鼠、蜡烛状况良好，且生理状况、燃烧情况保持一致；实验结论的归纳是从个体到整体，从特殊到一般。

（3）“光是绿色植物更新空气的必要条件”实验。有学生对该实验提出质疑：①既然是光照就可以使植物更新空气，那在第二组中，烛光也可以作为绿色植物的光源，为什么蜡烛反而熄灭了呢？②与普利斯特利的实验相比，你组的成功之处在哪里？第一个问题提出来，课堂气氛立马活跃了。此时教师可抓住问题，进一步引导和启发学生，鼓励学生主动拓展思路，开展自主探究过程。同时，通过这个实验，教师在总结时继续使学生关注实验设计中的单一变量原则。

（4）“光合作用产生淀粉”实验。学生提出质疑：①请问为什么对叶片进行暗处理？②你们是如何知道，这个绿叶经过饥饿处理12h，它自身的有机物被全部消耗完的呢？③为什么要多加一步，用酒精除去色素呢？④为什么让一片叶子，一半曝光，另一半遮光？为什么不用两片叶子？⑤有没有可能是在除去色素一步中，酒精进入了叶子，转化为了淀粉，而不是光合作用产生的淀粉呢？对于较难的實验，教师可以先对答辩的学生给予适当的点拨，帮助学生理清实验脉络和重难点。同时在课上，教师对有价值的问题进行适当的追问，鼓励学生课后继续进行探究；点明实验中的对照原则、单一变量原则。

（5）“鲁宾和卡门”实验及“卡尔文循环”实验。小组成员展示完实验过程和实验结论后，学生无质疑。对于无质疑的实验，教师可通过分析实验的成功之处，帮助学生搭建科学的思维过程。

5.3归纳总结。习题巩固

6个学习小组学生展示结束，教师归纳、总结光合作用的反应物、产物、反应条件、反应原理，科学探究的一般过程和实验设计原则，并利用习题进行巩固，及时调整教与学。

6教学反思

随着新课标的推进，以培养学生的核心素养为目标的课堂教学形式呈现多样化，不断将新的方法、新的手段与课堂教学进行结合。本节课通过角色扮演的形式还原科学家实验研究的方法和过程，让学生体会到科学家都是带着问题和解决问题的思路走进实验室的。通过质疑一答辩，让学生学会实验设计的基本原则和思路，从而达到培养其科学思维的教学目标。

看似轻松愉快的课堂学习氛围，实际上需要教师具有更强把控课堂、驾驭课堂的能力，达到“形”散“神”不散。在本节课中，学生针对课堂内容提出一些具有研究价值的问题。这些问题也是学生感兴趣并且对此有强烈探究欲望的问题，教师要及时抓住问题，进一步引导和启发，调动学生思考的积极性和主动性，培养其发现、提出、探索、解决问题的能力，不断拓展学生的思维广度与深度，使生物课堂真正体现新课标的理念。