"光合作用的探究历程"的两种教学处理

作者：秦亚平

教学与管理：中学版 2012年06期

　　新课程教材的编写改变了过去只注重知识本身的做法，代之以尊重史实，以更客观的姿态展现着科学知识发展的过程，诸如“对细胞膜结构的探究历程”、“关于酶本质的探索”、“光合作用的探究历程”等等。然而，如何实施科学史的教学却是仁者见仁，智者见智。本文以“光合作用的探究历程”为例对两种不同的教学处理做一比较分析。

　　一、处理方式一

　　光合作用的研究、发展融入了几代科学家的心血，正是通过他们的不懈追求和探索，才有了今天对光合作用的认识，让我们一起来领略这个伟大的发展史吧！提出问题：光合作用当初是怎么发现的？引入新课，开始按教材顺序讲解、学习该科学发展史。

　　实验一：普里斯特利实验。教师讲解，共同得出结论：植物可以更新空气。提出疑问：重复他的实验为什么不一定能成功？该实验有什么成功之处？又需要作何改进？

　　实验二：英格豪斯实验。作了哪些改进？达成了怎样的结论？共同探讨、提炼科学研究的基本方法和实验设计原则。

　　疑问：光照下植物更新空气中的什么物质？

　　随着科学的发展了解了空气的组成，人们才知道绿叶放出的是，吸收的是。

　　疑问：此过程需要光，光能又到哪里去了？

　　学习R.梅耶的推理：植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来。光能转换成化学能贮存于什么物质中了呢？

　　实验三：萨克斯实验。体会实验的过程，体验科学研究的基本方法和实验设计原则。实验得到了什么结论？单一变量是什么？暗处理的目的是什么？对照组设置有何巧妙之处？

　　疑问：科学的发展是无止境的，人们又想了解光合作用过程中物质的来龙去脉了！什么样的方法能追踪物质的过程呢？引导学生体会科学方法的重要性。

　　实验四：鲁宾和卡门实验。分析实验过程，该实验得到了什么结论？如果还想知道其他物质的来龙去脉呢？光合作用过程到底又是怎么样的呢？

　　实验五：卡尔文实验。分析实验过程及结论，为具体学习光合作用过程做准备。

　　要求学生从中体会科学研究的艰辛，感悟科学设计的巧妙和严谨的科学态度，领会科学设计的方法和思路。最后，请学生以列表的形式进行归纳，对相关事件要点进行理解性记忆。

　　评析：教材的编写过程凝聚了许多专家学者的教学理念和教学思想，教材不仅提供了科学发展的一系列史实，也提供了对科学史教学的基本态度和策略，即以科学发展的先后顺序为线索，一步步呈现科学研究史实。这样的处理显示了一种尊重科学史实、严谨的科学态度，有着相当的优势：有利于将科学发展的原貌呈现给学生，感悟科学研究的思维过程（历程）和发展、完善过程，也符合人认识的发展规律；有利于学生感受科学研究的本质、科学研究的艰辛和科学家对科学不懈追求的精神；有利于学生体会科学研究方法的发展及对生物科学发展的意义。

　　然而有两个事实必须引起关注：

　　1.科学发展史往往比较冗长，如果不加选择地、没有侧重地教学恐怕容易耗尽学生仅有的一些探究热情，学生也常以一种旁观者的眼光去看发展史，觉得自身游离于科学研究之外！

　　2.学生经过了初中生物的学习，已经具备了光合作用的相当一部分知识，而且一些科学史实在初中教材中已经作为重点予以学习。如果再完全按科学发展的先后顺序教学，似乎有死搬教条、“炒冷饭”之嫌疑，不利于充分调动学生学习的能动性。

　　按照科学发展史的先后顺序进行教学，符合学生的思维发展，也许是最稳妥、有效的教学处理，但却不一定是最佳的！这种处理方式的致命弱点就在于可能忽略了学生的已有实际，脱离了学情！

　　二、处理方式二

　　明朝学者宋应星在《论气》中提出了“人所食物皆为气所化”这一精辟论断，根据所学知识，你认为气为何物？你能尝试着设计一个实验来证明自己的观点吗？根据学生已有的光合作用知识和师生的共同探索，很快明确了探究任务——实验证明光合作用需要。再结合学生已有的实验知识——对照原则、单一变量原则、检测指标等等，设计出可行、有效的实验方案。依次类推，如何证明光合作用需要水、光、叶绿体等等一系列问题也就迎刃而解了！让学生在其中感悟科学探究的过程，感受科学研究的严谨，体验探究的成就感。

　　因受当时科学技术水平的限制，未能用实验来证明这一精辟的论断，同学们具备的知识和能力有些已经超出了古代科学家！科学家们又是如何发现光合作用的？又是怎么一点点确定光合作用的原料、条件、产物以及物质的来龙去脉的？让我们一起感悟科学家们的智慧吧！然后按教材科学史的发展顺序进行学习。在学习过程中，依托已经具备的实验设计和分析能力，将重点关注落在实验的成功之处、待改进之处和得出的结论等，大大提高了教学效率，也促进了学生学习的积极性，取得了良好的教学效果。

　　评析：该教学处理方式对原科学史教学做了些许改进，让学生作为研究者的身份进入光合作用的学习，再以同行的视角去分析、研究科学发展的进程。其成功体现在：

　　1.高中学生已经具备了一定的生物学知识和一定的物理化学知识和实验技能，也就是说，某些知识的储备和能力可能已经远远超越了受时代限制的古代学者，对问题的探讨起点当然也不同了。在学生现有基础上对科学史教学做出调整，以适合学生认知的实际，对科学史进行二次开发，让学生真正参与到科学史的教学中，成就学生对科学史的再发现。这样的处理更符合“最近发展区”理论，有利于知识的构建和科学探究能力的提升。

　　2.通过起初问题情境的创设和学生对实验的设计，变学生被动接受为主动参与，大大提高了学生的主动性；改变了一般科学史教学的沉闷感，代之以全新的视角，容易激起学生的挑战欲；让学生体验到科学探究成功的愉悦，有利于激发学生学习的内驱力。

　　3.因为实验设计的相关问题已经得到了初步的解决，因此，整个光合作用探究的历程只需要做相对简洁的讲解就可以，避免了机械地重复，同时，因为简洁又更容易把握科学史的全貌和精髓！

　　以上两种科学史的教学处理方式均可在实际教学中发现，不过前者的运用可能更广泛一些，但后者就本科学史的教学效果更好。以科学发展过程为线索，让学生沿着科学发展的足迹前进，应当是科学史教学的基本策略。然而，在科学史的教学处理时，需要尊重科学发展的史实，但又不能完全拘泥于原发展顺序，需要根据学生的实际再创造，对科学发现史进行合理取舍、整合，以有利于学生知识的形成和科学探究能力的培养。科学史的学习可以尝试让学生作为一名真正的科学研究者，从自身的高度重新审视科学史，使得对科学史的学习过程成为科学的再发现过程。这样的教学处理更有利于学生理解科学的本质和科学研究的方法，更有利于学生科学素养和能力的培养，更有利于学生的可持续发展！

作者介绍：秦亚平，江苏武进高级中学。