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【摘要】本文以光合作用科学史轨迹为背景，采用学生自主阅读、自我积累的自主学习和小组讨论相结合教学策略，通过用光合作用研究的真实材料论证光合作用过程，落实生命观念。
【关键词】论证式教学;生命观念;光合作用;教学设计
【基金项目】本文系台州市黄岩中学2018年度名师名校长专项课题“基于生命观念的生物学课堂教学探索”（项目编号：tm18048）的研究成果。
一、教材分析
“光合作用”是浙科版普通高中课程标准实验教科书必修《分子与细胞》第三章第五节的内容。光合作用对自然有着非常重要的意义，是生物最基本的新陈代谢方式，它利用光能将二氧化碳和水转变成糖。光合作用是前二章知识（细胞结构、能量和酶等）的巩固和应用，是未学知识（稳态）的基础，在知识衔接上具有承上启下的作用。光合作用过程是该模块的核心内容，更是学生学习和理解本章节必须掌握的重点知识，其中涉及的相关内容更是落实生物学核心素养——生命观念的载体。
二、学情分析
初中《科学》对光合作用已有初步的介绍，并且高中生物《分子与细胞》第二章“细胞的结构”对叶绿体进行了更为详细的介绍，因此学生已有一定的基础知识和思维能力，学习方法也出现了多样性，自学能力也有了很大的提高，认知活动能力明显增强。而这一节知识涉及叶绿体的功能、光反应、碳反应等相关知识，但综合来说光合作用的过程是重点。因此，在教学中，笔者重点通过初高中生物衔接教学和光合作用过程科学史重现的方式启发学生自主探索，培养学生的结构与功能观;通过材料知识背景铺垫设置相关问题，探索光反应的发现史，培养学生的物质与能量观;结合已有的知识体系，重建碳反应过程，使学生体会进化与适应观;联系光反应和碳反应，构建新的知识构架，培养学生稳态与平衡观，从而达到进一步激发学生的学习兴趣，培养生物学核心素养的目的。
三、教学目标设计
1.基础目标
说明光合作用的阶段、场所和产物。概述光反应发生的变化和碳反应的过程。
2.发展目标
阐明科学探究的基本过程，使学生领悟提出问题、搜集事实、捕获信息和立论解释的科学思维过程。
四、教法设计
首先，以学生为主体，重点阐述光合作用研究的历史资料和成果，培养学生获取信息论证光合作用过程的能力。其次，教师作为主导，重现光合作用研究的科学史证据，让学生以科学史证据为基础，结合自己的科学思维和已有知识证明光合作用的过程，从而培养学生的科学思维品质和生命观念。最后，以科研报告的形式呈现简化版光合作用研究结果，以学生论证和分析为主，以教师聆听学生的分析、讨论、归纳为载体，师生共同参与，求证光合作用过程，逐渐渗透生命观念。
五、教学过程
1.新课导入
幻灯片展示美丽的森林，引导学生要保护森林。
师：森林生态系统被称之为“地球之肺”，能净化大气，维持氧平衡，而氧气是怎样产生的？
2.旧知识回顾——培养结构与功能观
通过共同回顾构建叶绿体的基本结构，体会结构与功能相适应的观念。
师：同学们回顾一下叶绿体的基本结构，它有几层膜组成？内膜里充满了浓稠的液体，称之为什么？悬浮在基质中许多类囊体构成的是什么？光合色素存在于什么部位？光合作用是如何在叶绿体中进行的呢？
3.自学为主，思考与讨论——培养物质与能量观
科学家为弄清光合作用的过程进行了大量的科学实验，教师呈现光合作用研究的加工簡化材料，让学生阅读、讨论并完成相应的问题。
研究报告一：①光合色素存在于叶绿体的类囊体膜上;②光合色素具有吸收并转化光的能力;③希尔在研究中发现离体叶绿体在光的作用下可把水分解成氧气并产生还原物，后被称为希尔反应;④阿尔农在研究发现叶绿素吸收光能后可产生高能电子，并在传递中发生磷酸化偶联，产生ATP;⑤后来阿尔农等又发现：光下叶绿素能把从水中得到的氢传递给NADP 生成还原性物质NADPH（氢的载体）。
研究报告一设计的问题如下：①上述科学实验证明产生了何种物质？写出它们的化学方程式。②从能量的角度分析，光能转变成了何种能量？③报告中发生的化学反应需要的共同条件是什么？④报告中的化学反应都发生在叶绿体的什么结构上？让学生总结出光反应的条件与场所、物质和能量变化。通过讨论总构建光反应在叶绿体类囊体膜上的物质和能量变化，提高学生的语言表达能力;通过分组讨论构建光反应过程，培养学生物质与能量观，然后进行组间讨论评价。
4.科学思维与论证——体会进化与适应观
水和二氧化碳都是光合作用的原料，光反应中水被分解释放氧气，而二氧化碳是如何参与光合作用的呢？科学家们用同位素示踪法研究了二氧化碳在光合作用中的轨迹。展示研究报告二。
研究报告二：①卡尔文等利用同位素示踪法和其他技术，花了10年的时间研究CO2的去处，提供放射性14CO2，在开始的几分之一秒时，发现了3-磷酸甘油酸（三碳酸分子，C3）含放射性，随着时间的延长，三碳糖（三碳糖磷酸）等出现了放射性，而后五碳糖（RuBP，即核酮糖二磷酸）也出现了放射性。②卡尔文还发现，持续光照下C3和RuBP含量基本不变，如果突然中断CO2的供应，则RuBP含量增多，C3迅速减少;遮光后，C3的含量则急速升高，三碳糖和RuBP急速降低。③现代研究发现叶绿体基质在黑暗下提供ATP和NADPH可代替光照，通过CO2上述反应可正常进行，产生糖类。
研究报告二设计的问题如下：①根据研究报告推理二氧化碳中的碳在光合作用中的路径。②从研究报告中可知，CO2与什么结合生成C3，光照影响碳路径中的什么步骤？③依据报告，可证明卡尔文研究的反应发生的具体场所在哪里？能量形式转换又是怎样的呢？④结合报告一和报告二中内容，推理并构建光反应和卡尔文实验之间的关系。光反应能为卡尔文循环提供何种物质？学生经过材料阅读获取科学的论证材料，并在积极讨论过程中培养严谨的科学精神，通过完成上述活动问题，总结出卡尔文循环的场所、条件、物质和能量变化;根据研究报告，结合光反应和卡尔文循环的物质变化，碳反应与光反应之间的联系，构建二者间的桥梁，体会进化与适应观。
5.合作探究，获得新知——培养稳态与平衡观
通过展示光合作用研究报告的证据，学生可较好地自证光合作用的过程。之后，最终得出结论：光反应与碳反应是相互联系的，从而培养学生稳态与平衡观。
六、教学反思
光合作用过程是本节知识的第一节课，学生虽然有一定的知识积累，但都是零碎的知识片段，没有形成内在的知识网络，在面对如此多而又陌生的实验证据时还是有点迷惑，因此在课堂教学中落实生命观念，就需要教师及时指导，让学生在阅读科学论证材料的基础上形成生命观念;注重光合作用概念的内涵和外延，拓展、联系相关知识，提高学生生物学科核心素养水平。同时，教师也要转变教学观念，培养学生生物学科核心素养、使学生获得解决实际问题的能力。
【参考文献】
徐秀云.“光合作用的原理”的教学设计[J].生物学教学，2016，41（8）：33-34.
【关键词】论证式教学;生命观念;光合作用;教学设计
【基金项目】本文系台州市黄岩中学2018年度名师名校长专项课题“基于生命观念的生物学课堂教学探索”（项目编号：tm18048）的研究成果。
一、教材分析
“光合作用”是浙科版普通高中课程标准实验教科书必修《分子与细胞》第三章第五节的内容。光合作用对自然有着非常重要的意义，是生物最基本的新陈代谢方式，它利用光能将二氧化碳和水转变成糖。光合作用是前二章知识（细胞结构、能量和酶等）的巩固和应用，是未学知识（稳态）的基础，在知识衔接上具有承上启下的作用。光合作用过程是该模块的核心内容，更是学生学习和理解本章节必须掌握的重点知识，其中涉及的相关内容更是落实生物学核心素养——生命观念的载体。
二、学情分析
初中《科学》对光合作用已有初步的介绍，并且高中生物《分子与细胞》第二章“细胞的结构”对叶绿体进行了更为详细的介绍，因此学生已有一定的基础知识和思维能力，学习方法也出现了多样性，自学能力也有了很大的提高，认知活动能力明显增强。而这一节知识涉及叶绿体的功能、光反应、碳反应等相关知识，但综合来说光合作用的过程是重点。因此，在教学中，笔者重点通过初高中生物衔接教学和光合作用过程科学史重现的方式启发学生自主探索，培养学生的结构与功能观;通过材料知识背景铺垫设置相关问题，探索光反应的发现史，培养学生的物质与能量观;结合已有的知识体系，重建碳反应过程，使学生体会进化与适应观;联系光反应和碳反应，构建新的知识构架，培养学生稳态与平衡观，从而达到进一步激发学生的学习兴趣，培养生物学核心素养的目的。
三、教学目标设计
1.基础目标
说明光合作用的阶段、场所和产物。概述光反应发生的变化和碳反应的过程。
2.发展目标
阐明科学探究的基本过程，使学生领悟提出问题、搜集事实、捕获信息和立论解释的科学思维过程。
四、教法设计
首先，以学生为主体，重点阐述光合作用研究的历史资料和成果，培养学生获取信息论证光合作用过程的能力。其次，教师作为主导，重现光合作用研究的科学史证据，让学生以科学史证据为基础，结合自己的科学思维和已有知识证明光合作用的过程，从而培养学生的科学思维品质和生命观念。最后，以科研报告的形式呈现简化版光合作用研究结果，以学生论证和分析为主，以教师聆听学生的分析、讨论、归纳为载体，师生共同参与，求证光合作用过程，逐渐渗透生命观念。
五、教学过程
1.新课导入
幻灯片展示美丽的森林，引导学生要保护森林。
师：森林生态系统被称之为“地球之肺”，能净化大气，维持氧平衡，而氧气是怎样产生的？
2.旧知识回顾——培养结构与功能观
通过共同回顾构建叶绿体的基本结构，体会结构与功能相适应的观念。
师：同学们回顾一下叶绿体的基本结构，它有几层膜组成？内膜里充满了浓稠的液体，称之为什么？悬浮在基质中许多类囊体构成的是什么？光合色素存在于什么部位？光合作用是如何在叶绿体中进行的呢？
3.自学为主，思考与讨论——培养物质与能量观
科学家为弄清光合作用的过程进行了大量的科学实验，教师呈现光合作用研究的加工簡化材料，让学生阅读、讨论并完成相应的问题。
研究报告一：①光合色素存在于叶绿体的类囊体膜上;②光合色素具有吸收并转化光的能力;③希尔在研究中发现离体叶绿体在光的作用下可把水分解成氧气并产生还原物，后被称为希尔反应;④阿尔农在研究发现叶绿素吸收光能后可产生高能电子，并在传递中发生磷酸化偶联，产生ATP;⑤后来阿尔农等又发现：光下叶绿素能把从水中得到的氢传递给NADP 生成还原性物质NADPH（氢的载体）。
研究报告一设计的问题如下：①上述科学实验证明产生了何种物质？写出它们的化学方程式。②从能量的角度分析，光能转变成了何种能量？③报告中发生的化学反应需要的共同条件是什么？④报告中的化学反应都发生在叶绿体的什么结构上？让学生总结出光反应的条件与场所、物质和能量变化。通过讨论总构建光反应在叶绿体类囊体膜上的物质和能量变化，提高学生的语言表达能力;通过分组讨论构建光反应过程，培养学生物质与能量观，然后进行组间讨论评价。
4.科学思维与论证——体会进化与适应观
水和二氧化碳都是光合作用的原料，光反应中水被分解释放氧气，而二氧化碳是如何参与光合作用的呢？科学家们用同位素示踪法研究了二氧化碳在光合作用中的轨迹。展示研究报告二。
研究报告二：①卡尔文等利用同位素示踪法和其他技术，花了10年的时间研究CO2的去处，提供放射性14CO2，在开始的几分之一秒时，发现了3-磷酸甘油酸（三碳酸分子，C3）含放射性，随着时间的延长，三碳糖（三碳糖磷酸）等出现了放射性，而后五碳糖（RuBP，即核酮糖二磷酸）也出现了放射性。②卡尔文还发现，持续光照下C3和RuBP含量基本不变，如果突然中断CO2的供应，则RuBP含量增多，C3迅速减少;遮光后，C3的含量则急速升高，三碳糖和RuBP急速降低。③现代研究发现叶绿体基质在黑暗下提供ATP和NADPH可代替光照，通过CO2上述反应可正常进行，产生糖类。
研究报告二设计的问题如下：①根据研究报告推理二氧化碳中的碳在光合作用中的路径。②从研究报告中可知，CO2与什么结合生成C3，光照影响碳路径中的什么步骤？③依据报告，可证明卡尔文研究的反应发生的具体场所在哪里？能量形式转换又是怎样的呢？④结合报告一和报告二中内容，推理并构建光反应和卡尔文实验之间的关系。光反应能为卡尔文循环提供何种物质？学生经过材料阅读获取科学的论证材料，并在积极讨论过程中培养严谨的科学精神，通过完成上述活动问题，总结出卡尔文循环的场所、条件、物质和能量变化;根据研究报告，结合光反应和卡尔文循环的物质变化，碳反应与光反应之间的联系，构建二者间的桥梁，体会进化与适应观。
5.合作探究，获得新知——培养稳态与平衡观
通过展示光合作用研究报告的证据，学生可较好地自证光合作用的过程。之后，最终得出结论：光反应与碳反应是相互联系的，从而培养学生稳态与平衡观。
六、教学反思
光合作用过程是本节知识的第一节课，学生虽然有一定的知识积累，但都是零碎的知识片段，没有形成内在的知识网络，在面对如此多而又陌生的实验证据时还是有点迷惑，因此在课堂教学中落实生命观念，就需要教师及时指导，让学生在阅读科学论证材料的基础上形成生命观念;注重光合作用概念的内涵和外延，拓展、联系相关知识，提高学生生物学科核心素养水平。同时，教师也要转变教学观念，培养学生生物学科核心素养、使学生获得解决实际问题的能力。
【参考文献】
徐秀云.“光合作用的原理”的教学设计[J].生物学教学，2016，41（8）：33-34.