小组合作学习中进行“光合作用”概念教学

生物学概念是教学重点和主要目标。怎样通过小组合作学习进行概念教学，让抽象、枯燥的概念学习化解为生动形象的、易于学生理解和应用，这是本课题研究的目标之一。

在高中生物学“光合作用”概念教学中，笔者根据课程标准的要求，围绕教学内容及教学重点，尝试创设便于小组合作交流的情境，引导学生主动地、创造性地开展概念学习。

一、组建学习小组，开展“光合作用”探究性学习活动

在学习光合作用的探究历程时，学生按自愿组合原则组成学习小组，教师再针对各小组之间存在部分学生学习程度差异较大的情况加以调整，使每一小组学生程度达到基本平衡，即做到“组内异质，组间同质”。布置各组学生预习光合作用探索历程；分工查阅资料、组内交流学习情况，并参考科学家的实验过程设计实验方案。

在学习中，学生认真查阅有关资料，积极思考，踊跃发言。同时普利斯特利的实验让学生产生了浓厚的兴趣，萌生了探究的欲望，并动手模仿操作普里斯特利实验过程。但由于受实验室条件的限制，许多小组没能实现实验预期结果。怎么办？教师适时引导学生集思广议，利用学生家里的废弃的生活用品来完成实验。如把用过的容量10斤的花生油桶的桶底平剪，代替实验的玻璃罩，用装修房子剩下的瓷砖作为实验底板。这种装置便于搬到室外进行实验。将油桶罩里只有点燃的蜡烛的设置为对照组，点燃的蜡烛和一小盆植物的设为实验组。让学生领悟设置对照实验，是实验设计中一个重要的原则。通过观察“植物”这单一变量的变化，帮助学生理解对照组和实验组实验结果的差异，建立自变量与因变量之间的关系。通过探究活动，学生发现光在本实验中的关键作用，有光时实验是成功的，无光时则失败，体验了普里斯特利实验有时成功、有时失败的原因。

活动中还引导学生对教材中的实验方法进行改进。在模拟1864年萨克斯所做实验时：把植物放在暗处24小时，将同一叶片一半曝光一半遮光，且在遮光的叶片上夹上剪裁一定形状的遮光锡纸。光照一段时间，剪下叶片，用酒精进行脱色处理，再用碘液处理。曝光的一半叶变蓝，遮光的一半不变蓝，在叶片上制作出学生各自喜爱的图案作品。满心的喜悦促使自己对生物学的学习更有兴趣。

通过上述探究光合作用的实验，引导学生将教科书中经典实验的学习过程变为科学探究的过程，对光合作用发现史的学习过程，促进学生深入理解光合作用这一概念，体验了自制实验器材的乐趣以及科学研究的艰辛和成功的喜悦，激发了学生对实验操作的热情，提高学生自主设计实验的能力，同时培养了学生的团结协作精神，有利于学生养成质疑、求实、创新、乐于动手操作的科学精神和态度。

二、设计“问题式”学习活动，螺旋式提升学生的知识面

教学中，笔者有意识地围绕教学重点、难点，引导学生课前自学，在此基础上组织各学习小组交流讨论后提出问题，把握循序渐进的方法，针对问题指导设计出系列课题活动，让学生带着问题来开展活动，在活动中来解决问题，使学生在“发现问题——解决问题”的螺旋阶梯式上升的循环中获得知识。

1.光合作用分为哪两个阶段？

围绕“光合作用分为哪两个阶段？”学生分小组讨论。在预习基础上，各小组主要提出如下问题：水在光合作用中为什么会放出氧气？产生的氧和氨的去向？形成ATP的能量从哪儿来？为什么二碳化碳要先形成三碳化合物？三碳化合物是怎么形成的？三碳化合物的去向如何？上述反应过程都需要酶吗？如果需要，有关酶存在于什么部位？

针对上述问题，各学习小组学生分工查找资料、汇总整理小组发言提纲，然后组织班级活动，由各小组推荐出的发言代表上讲台交流学习成果，通过多媒体向全班同学展示搜集到的资料、图片、动画片断等，辅以精彩的讲解词，对于发言代表解析不到位或没解决的问题，由同组其他同学作补充发言，通过这种形式的小组学习活动，让学生在轻松愉快的过程中学习有关光合作用的知识，从而形成完整的光合作用知识体系。

在活动中，学生特别对“光合作用中产生的氧气到底是来自于水还是二氧化碳？或是两者兼而有之呢？”有疑惑。为此，应用多媒体展示了美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）经典实验：利用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。然后进行两组实验：第一组向植物提供H2O和C18O2；第二组向同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气全部是18O2。让学生容易理解光合作用释放的氧气来自水。

2.怎样通过实验证明CO2是光合作用的原料？

该课题活动需要解决的问题有：该实验的实验变量是什么？如何消除环境中CO2对实验的影响？怎样验证光合作用是否进行？从萨克斯的实验中你有什么启发？在教师的引导下，学生积极思考，发挥各小组的优势，结合所学的化学知识设计实验验证。如甲组学生巧妙利用实验装置，以NaOH、NaHCO3等材料来创设有无CO2这一变量进行验证，通过气泡的产生、装置中有色液滴的移动来验证光合作用是否进行。通过实验，学生很好地理解了实验的原理及相关知识，体会到学科间的知识的综合应用。

3.植物进行光合作用的条件和场所是什么？

通过本学习活动，学生必须清楚：光反应与暗反应是否一个在光下进行，一个在暗处进行？光反应和暗反应进行的场所是哪里？各需要哪些条件？主要发生了哪些变化？白天放在无CO2的密闭玻璃罩内的植物能长期进行光反应、暗反应吗？解决上述这些问题后，学生对学校周围蔬菜地，农民为什么要用无色透明塑料大棚来种植蔬菜而不用绿色塑料大棚有了进一步理解。因为无色透明塑料大棚中各色光均能透过，绿色大棚主要透过绿色光，所以用无色透明大棚的光合作用效率高。同时，学生对农业生产中要提高产量，应该适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等知识达到融会贯通。同时对叶绿体的结构和功能有进一步的认识。

通过小组“问题式”课题活动，学生进一步理解光合作用的过程。同时让学生学会从课本的文字材料中去挖掘问题，解决问题。进一步深化和应用所学知识，达到朱熹所说的“读书无疑者，须教有疑，有疑者，却要无疑，到这里方是长进”。

三、合作性实验活动，提高学生实践能力

在探究外界条件如光照强度、温度、CO2浓度影响光合速率时，引导学习小组讨论设计实验方案：探索怎样提高农作物光合作用强度的有效措施？学生提出从温度的高低、提高光照强度、延长光照时间、适当增加作物环境中的CO2的浓度等方面进行实验。

笔者在讲台上展示注射器、紫薇树叶、打孔器、小烧杯、清水、不同光强度的台灯等实验器材，让学生以小组为单位进行讨论：如何应用物理学的原理来探究光照的强弱对光合作用的影响？

教师先介绍了该装置的实验原理：取叶圆片用真空渗入法，排除叶内细胞间隙的空气，充以水分使叶片下沉。植物照光后，光合作用放出的氧气在水中的溶解度很小，积累于细胞间隙，叶圆片即由下沉转为上浮。根据叶圆片上浮所需时间，即能比较光合作用的强弱。

根据这一原理，布置学生以学习小组为单位进行探究实验。有的小组用不同光照强度的台灯、有的小组利用同一盏台灯（即同一光照强度）设置一定的梯度距离探究该实验装置对植物光合作用的影响，并比较两种实验的效果。同时要求学生撰写实验报告：简述实验原理、实验步骤、记录实验结果。接下来安排小组讨论和交流：影响光合作用的环境因素，怎样与生物内部因素起作用，来共同影响整个光合作用？通过知识整合，使每个学生都能完整介绍整个光合作用的过程（光反应、暗反应过程），分析影响光合作用的外部因素。在师生合作性教学中，教师布置完任务后，要对各小组的活动开展情况进行跟踪，及时对学生提出的问题进行答疑解惑。这样使师生、学生之间的交互活动多边进行，同时学生能充分利用自己的创造性思维，形成相同的内容不同的学习方式，让学习气氛显得轻松、活泼，学生乐于学习，学生的实践能力得以大大提高。

小组合作学习体现了学生的主体，教师的主导，形成了师生、学生之间的新型的交流模式，使小组中每个人都有机会发表自己的观点与看法，也乐于倾听他人的意见，使学生学会、会学、乐学，提高了教学效率和学生学习技能。通过小组合作学习进行“光合作用”概念教学，让学生理解并掌握“光合作用”概念的内涵和外延，并能学以致用。

（责任编辑：陈欣）