重构科学史以突破“光合作用过程原理”教学难点
朱素娟朱晓燕
（1.福建省建瓯第一中学福建南平353100）
（2.福建省南平市教师进修学院福建南平354200）
“光合作用过程原理”是新人教版高中生物《必修1·分子与细胞》第五章第四节“光合作用与能量转化”第二课时的内容。光合作用是地球上最重要的化学反应，光合作用的概念及其应用是本模块重点内容。
新版高中生物教材从生活实际出发，创设真实情境，有助于学生自主构建重要概念。教材图文结合，将光反应与暗反应密切联系，展现了在物质变化中伴随着能量变化，有助于学生理解和记忆。利用科学史为光合作用原理提供支撑，新版高中生物教材弱化关于光合作用研究历史的时间线索，通过正文叙述和2个“思考·讨论”形式，对光合作用关键实验进行分析，实现用事实为概念建构搭桥，在概念建构过程中进行科学思维的训练，有助于提升学生的物质与能量观、结构与功能观、稳态与平衡观。
在初中阶段，学生对光合作用的反应物、生成物及意义已经有初步了解，但光反应和暗反应的具体过程比较陌生抽象，涉及较多分子机理（如NADPH、C3、C5等）深层次知识，还需要结合化学和物理学科知识，对高一的学生有一定的难度。因此，教师依据课程标准要求和学业水平要求确定教学目标，对光合作用科学史进行重构，通过创设真情境、聚焦大概念、任务驱动法，引导学生从结果出发寻找证据，使学生增强证据意识，进而突破“光合作用过程原理”教学难点。学生通过自主构建光合作用概念模型，能从结构与功能相适应的角度理解光合作用发生的场所和过程，能从物质和能量观的视角，阐明光合作用过程中物质变化与能量转化的过程，说明光合作用的原理和意义；能够利用光合作用的原理，为农业生产应用提出有价值的建议。
真情境下指向现实问题解决的深度学习，能增强现实感、使命感和意义感，促进学生对知识的理解与迁移，有利于学生对学科重要概念的建构。
进行“光合作用过程原理”课堂教学时，教师首先让学生观看他们的实践型生物课程——“玉米种植”的视频，视频中涵盖学生整地、播种、浇水、松土、施肥、治虫、除草、间苗、采摘等从玉米种植到收获的100天生长历程。学生的情绪被充分调动起来。教师顺势创设真情境解决真问题，提出本节课核心任务一：“玉米种植过密时为什么要进行间苗？有什么理论依据？”教师以此激发学生兴趣引入光合作用原理的学习。在光合作用原理学习之后，围绕视频提出本节课核心任务二：“能否举例说明农业生产中还有哪些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的？”教师通过任务驱动，使学生始终处于积极的学习状态，能主动利用学习资源进行自主学习，并能解释影响光合作用过程中物质变化与能量转化的环境因素，为农业生产应用提出有价值的建议，如合理密植、施农家肥、间作套种、大棚种植需适当通风等措施。
“玉米种植”视频再现学生真实的劳动场景，从真实劳动体验中凝炼问题情境作为学生学习认知的背景，促进学生将生物学的概念、原理同现实生活中的问题、现象、经验联系在一起，在关注、思考和决策的过程中巩固和应用知识，充分发挥学生的主体性。学生在问题和兴趣的驱动下主动思考，积极探索，培养科学的思维习惯，自主建构生物学科重要概念——光合作用原理，并能够利用光合作用的原理为农业生产应用提出有价值的建议。
科学史是研究生物学知识发生发展的历史，其中包含了科学家研究过程及其过程中所持有的观点和态度、生物学理论和方法的形成演变等。科学史蕴含着科学家的思维过程及科学探究过程，有助于培养学生的逻辑思维，形成科学探究的思路，掌握科学探究的基本方法。
光合作用是地球上最重要的化学反应。光能是如何发挥作用？O2来源于哪里?O2产生过程中能量是如何产生和传递的？CO2是如何转化为糖类?影响光合作用效率的因素有哪些？笔者通过重构科学史，创设问题情境，驱动学生主动学习，促进学生从结果出发，寻找证据，帮助学生理解科学的实质、体会科学家思考和解决问题的方法，培养学生的科学论证思想。
教师提供英国植物学家希尔关于光合作用的实验，并提出问题：Fe3+转化为Fe2+说明希尔实验中产生了什么性质的物质？希尔实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？希尔实验能否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？教师从光合作用的产物——氧气出发，引导学生分析该实验的材料、条件、处理措施及结果，提出自己的猜想并加以论证，从而说明：希尔实验产生还原性物质，水的光解与糖类的合成不是同一个反应，光合作用产物氧气与水有关。教师引发学生猜想光合作用产物氧气可能来自水，从而使学生思考直接观察测定推论可用的方法。
教师提供鲁宾和卡门开展的光合作用实验，引导学生思考：鲁宾和卡门实验用了什么科学方法？此方法有什么好处？该实验自变量是什么？其他变量应如何处理？该实验能得出什么结论