高中生物學教學過程分析

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［摘要］生物學教學涉及理論掌握、實驗操作，每一環(huán)都與客觀事實、真理緊緊相扣，所以在教學中貫徹邏輯思維的培養(yǎng)，能很好地幫助培養(yǎng)學生的理解能力和科學探究能力。以“能量之源—光與光合作用”一節(jié)內(nèi)容為例，緊扣科學探究的基本原則，讓學生連貫性地掌握光合作用的探究過程，在邏輯思維上形成流暢的探究線。

［關(guān)鍵詞］邏輯思維；光合作用；高中生物學；光反應(yīng)；暗反應(yīng)

∈聯(lián)合國教科文組織發(fā)表的《教科文組織理科教師手冊》內(nèi)容顯示，近50個國家500多位教育家強調(diào)的最重要的教育目標，總共有16項內(nèi)容。對這16項教育目標的重要性進行先后排序，其中幫助學生邏輯思維能力發(fā)展的目標位居第二。可見，在教學中培養(yǎng)學生的邏輯思維能力是非常重要的。高中生物學是一門基礎(chǔ)性學科，《普通高中生物學課程標準（2017年版）》倡導(dǎo)探究性學習，旨在提升學生的核心素養(yǎng)，在教學過程中培養(yǎng)學生的科學思維和科學能力。在此，將邏輯思維貫穿課堂教學過程，更好地幫助學生掌握知識內(nèi)容、培養(yǎng)學習能力。

一、關(guān)聯(lián)所學，要點明晰

前面已經(jīng)學習過細胞呼吸，知道了細胞呼吸的本質(zhì)是分解有機物，并將儲存在有機物中穩(wěn)定的化學能釋放出來合成ATP，為細胞中的生命活動提供能量。啟發(fā)學生思考：有機物是如何產(chǎn)生的？根據(jù)能量守恒原則，有機物中的化學能從何而來？通過思考這兩個問題，逐步引導(dǎo)學生回憶起初中掌握的綠色植物光合作用的內(nèi)容，回答出有機物是由光合作用產(chǎn)生的，并認知到儲存在有機物中的化學能是由光能轉(zhuǎn)化而來的。此外，要探究光合作用的能量轉(zhuǎn)換過程，需要回顧細胞器譯介教學中有關(guān)葉綠體的內(nèi)容，進而引導(dǎo)學生的思維轉(zhuǎn)向類囊體薄膜上的色素，認識到光合作用與色素有著重要的關(guān)系。[設(shè)計意圖]通過回顧本節(jié)內(nèi)容前面的知識，讓學生一步步深入思考能量和物質(zhì)的來源，追根溯源，逐漸進入本節(jié)探究的內(nèi)容“能量之源—光與光合作用”。從光合作用的概念，引入葉綠體的功能，讓學生對葉綠體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生濃厚的興趣，回憶鞏固前面學習的葉綠體相關(guān)的內(nèi)容，將前面一筆帶過的色素重新提到關(guān)注點，進一步探究色素的相關(guān)內(nèi)容，引出色素提取和分離的實驗。

二、實驗教學，引問而探

1.色素提取原理：綠葉中的色素能溶解在無水乙醇、丙酮等有機溶劑中。實驗步驟：（1）取材：稱取5g新鮮綠葉，剪碎，放入研缽中。（2）研磨：將氧化硅、碳酸鈣放入無水乙醇溶液中進行充分研磨。（3）過濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入漏斗中進行過濾。（4）收集：用小試管收集色素濾液，及時將試管口用棉塞塞緊。2.色素分離原理：不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨著層析液在濾紙上擴散快，反之則慢。這樣，綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分離開。實驗步驟：（1）制備濾紙條。將干燥的定性濾紙剪成略小于試管長與直徑的濾紙條，并剪去濾紙條一端的兩個角；在距離剪角一端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。（2）畫濾液細線。用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫一條直的濾液細線；待濾液干后，再重復(fù)畫一兩次。（3）色素分離。將適量的層析液倒入試管（或燒杯）中；將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中；用棉塞塞緊試管口。（4）觀察現(xiàn)象。濾紙條上出現(xiàn)四條寬度、顏色不同的色素帶。[設(shè)計意圖]課本上的實驗在閱讀之后，會讓人覺得復(fù)雜無頭緒，并且并不理解其中的原理和具體情況。通過將探究色素的實驗分成提取和分離，按照一定的探究邏輯，讓學生一步步探究關(guān)于色素的內(nèi)容，并將抽象復(fù)雜的知識通過實驗具體化，讓學生感受到前面出現(xiàn)頻率較高的色素這種物質(zhì)可以通過實驗而取得，并且能夠理解消化，更提升學生的科學思維和探究能力。3.色素相關(guān)內(nèi)容鋪陳通過色素的提取和分離，能從濾紙條上觀察到色素的具體情況：色素在層析液中溶解度的高低，致使在濾紙條上出現(xiàn)不同高低的色素帶；色素的含量不同，致使濾紙條上出現(xiàn)不同寬度的色素帶。根據(jù)不同色素的顏色、含量，引發(fā)學生思考。正由于葉綠素a和葉綠色b的含量最多，且它們是藍綠色和黃綠色，所以葉子呈現(xiàn)出來的是綠色的。通過此知識往后延伸，當天秋天來臨的時候，葉綠色不斷分解，葉綠素含量降低，葉子呈現(xiàn)的便是類胡蘿卜素的顏色，即葉子泛黃。在天氣寒冷的時候，人類需要補充能量，植物同樣需要補充有機物，于是在植物體內(nèi)聚集了可溶性的糖，而可溶性的糖又轉(zhuǎn)化成了花青素，所以葉子變紅。色素并非只有它的物理作用，向外界展現(xiàn)出它的顏色有更重要的作用，即在光合作用里面起到的重要作用：吸收—傳遞—轉(zhuǎn)化光能。色素能夠吸收和轉(zhuǎn)化光能，這兩點很容易理解，但對于學生來說，色素有傳遞光能這一功能，還是比較費解的。通過幾種色素的內(nèi)容，向?qū)W生介紹傳遞的概念。[設(shè)計意圖]通過解決日常生活中學生的疑惑，讓他們更加堅信色素的內(nèi)部變化引起了客觀的現(xiàn)象，并且抓住了學生的好奇心和求知欲，引入色素的相關(guān)內(nèi)容，讓學生理解色素的功能，為前面光合作用如何轉(zhuǎn)化光能并生成有機物提供了一個階段性的答案。

三、史學探秘，延展思維

通過一個個科學探究史，不斷填滿光合作用反應(yīng)的材料、條件、產(chǎn)物，讓學生理解探究歷程，并更加深刻地理解每一種物質(zhì)的參與緣由。教師說明VanHelmont的實驗過程，即將一株2.3kg的小柳樹種植在98.8kg的干土中，用雨水澆灌五年，長成重76.7kg的植株，而土壤減輕0.1kg，由此得出結(jié)論植物是從水中取得生長所需的物質(zhì)的。此時，教師可以在板書中填補光合作用化學反應(yīng)式中的反應(yīng)物H2O。緊接著通過1771年的普利斯特利實驗，引導(dǎo)學生得出結(jié)論：植物可更新空氣。順著科學史的進程展示1779年英格豪斯實驗，進而說明只有在陽光下，綠葉才能更新空氣，并填補光合作用化學反應(yīng)式，反應(yīng)條件需要在光照下。然后，教師引入1785年化學家發(fā)現(xiàn)空氣的組成，人們明確了綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。再根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律提示學生，植物進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)化成化學能儲存起來。最后，用1864年薩克斯實驗說明結(jié)論：綠色葉片光合作用產(chǎn)生了淀粉。如此一來，填充完善光合作用反應(yīng)式。[設(shè)計意圖]通過回顧科學史，運用填補法讓學生慢慢掌握本節(jié)課的重點內(nèi)容——光合作用的過程。這樣對于光合作用的具體反應(yīng)過程和步驟學生就能清楚理解，更好地掌握本節(jié)的重難點內(nèi)容。

四、反應(yīng)解析，深度理解

通過科學史的探究，學生已經(jīng)掌握了光合作用的化學反應(yīng)式。此時，引導(dǎo)學生回顧細胞呼吸的過程，不僅掌握細胞呼吸的化學反應(yīng)式，更通過具體反應(yīng)階段掌握反應(yīng)式中元素的來源與去路。這樣，在光合作用之中，學生會好奇我們所探究出來的反應(yīng)式中各元素的來源和去路，并且也想探究光合作用是否分步驟進行。引入材料：魯濱和卡門利用同位素標記法，發(fā)現(xiàn)了光合作用釋放的O2來自水。通過魯濱和卡門的實驗，我們找到了O2的來源，并通過該過程掌握光合作用產(chǎn)生O2的光反應(yīng)階段，了解相關(guān)的知識內(nèi)容。通過這個突破口，結(jié)合光合作用反應(yīng)式，我們能推算出每一種元素的來源和去路。通過氧元素的同位素標記法掌握氧元素的轉(zhuǎn)換過程，引導(dǎo)學生對其他元素轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生濃厚的興趣，并進一步探究。最后，引入20世紀40年代卡爾文實驗，說明卡爾文循環(huán)的過程，用14C標記的14CO2，供小球藻進行光合作用，而后追蹤檢測其放射性，使學生掌握光合作用的暗反應(yīng)階段。[設(shè)計意圖]以光合作用方程式入手，探究元素的來源與去路，并一步一步揭開光合作用的兩個階段。光合作用的過程一直都是高中必修一的重點難點內(nèi)容，如果能讓學生從邏輯出發(fā)，深刻掌握整個反應(yīng)過程，便能更好地理解相關(guān)內(nèi)容。光合作用是人教版教材必修一的重點內(nèi)容，前面是細胞呼吸的相關(guān)內(nèi)容，學生了解了生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化。通過前因后果一點一點擊破，讓學生立刻轉(zhuǎn)換到生物體內(nèi)能量的來源，并通過已有知識不斷回憶與光合作用有關(guān)的內(nèi)容，從而引入葉綠體的內(nèi)容、色素的提取和分離實驗，探究色素的功能，然后又引入探究光合作用的具體內(nèi)容。通過知識點的環(huán)環(huán)相扣，不斷解釋前面的內(nèi)容，并更新內(nèi)容，讓學生在學習重難點內(nèi)容的過程中有清晰的思路，有明確的思維，這樣才能更好地掌握學習內(nèi)容。

［參考文獻］

［1］李高峰，劉恩山.初中生生物學前科學概念來源的研究[J].生物學通報，2010，45（02）：37-39.

［2］劉恩山，劉晟.核心素養(yǎng)作引領(lǐng)注重實踐少而精——《普通高中生物學課程標準》修訂思路與特色[J].生物學通報，2017，52（08）：8-11.

［3］古杏艷.高中生物教學中邏輯思維能力培養(yǎng)現(xiàn)狀及對策[D].西華師范大學，2017.

作者：彭凱