光合作用內(nèi)容在人教版新課程教材《能量之源—光與光合作用》一節(jié)中的變化與思考

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1、 光合作用內(nèi)容在人教版新課程教材《能量之源—光與光合作用》一節(jié)中的變化與思考 　 摘要 普通高中課程改革是我國基礎教育改革的重要組成部分。教材是教學工作及學生學習的的主要資源，是課程改革的主要體現(xiàn)者；2004年秋季人教版高中生物新課程教材在一些省市已經(jīng)開展了試點工作，與現(xiàn)行必修本相比有很大的變化，在新的形勢下也存在一些缺憾。 關鍵詞 光合作用 探究 學習方式 為適應時代發(fā)展的要求，進一步提高國民素質(zhì)，一些省市自治區(qū)已經(jīng)開始試行新一輪的課改。高中生物試行教材有多種版本，人教版（目前使用的是2004年5月第1版）是其中的一種，教材的設計思路新穎、有創(chuàng)造性和前瞻性；內(nèi)容編排更趨

2、合理，更具科學性與嚴密的邏輯性；圖文描述切合高中學生的實際，能很好的體現(xiàn)《新課程標準》提出的基本理念。與現(xiàn)行必修本光合作用內(nèi)容相比，人教版新課程教材（以下簡稱新教材）《能量之源—光與光合作用》的變化就是一個縮影。 1 知識結構與內(nèi)容進行了較大的調(diào)整 1.1 新教材內(nèi)容的簡介 根據(jù)生物課程設計思路，新教材對原必修本中的光合作用內(nèi)容進行了重新排序、修改和增添，并進行整合使之成為一個有利于學生進行自主、探究學習的有機載體。教材第一部分內(nèi)容首先以生產(chǎn)實例引出實驗，探討色素的種類與功能，介紹葉綠體的結構，由資料分析葉綠體的功能；第二部分一開始回顧科學家對光合作用原理的探究歷程，并感知科學家所采用的

3、科學研究方法，感受他們勇于探索的科學精神和實事求是的科學態(tài)度，最終得到光合作用的過程（即原理），結合生活生產(chǎn)實際引導學生設計實驗進行光合作用原理的應用。教材最后將化能合成作用以單獨的一塊內(nèi)容列出，作了稍詳細的介紹。 1.2 新教材內(nèi)容的主要變化 葉綠體結構與功能原必修本是放在《細胞結構與功能》一節(jié)進行學習的，作為綠色植物光合作用的重要場所，新教材則放到了這一部分來進行探討，有助于學生對光合作用知識的理解與建構。 光合作用探究歷程的介紹不僅是要讓學生感受科學家勇于探索、不斷創(chuàng)新的科學精神與實事求是的科學態(tài)度，而且還要使學生在了解光合作用研究歷史的同時，沿著科學家的發(fā)現(xiàn)思路再進行一次思維上的

4、探究，在科學方法與科學思維的層次上嘗試初步了解光合作用的原理，并對進一步學習光合作用原理產(chǎn)生濃厚的興趣；基于這些目的，新教材增加并詳細描述了探究歷程中的關鍵環(huán)節(jié)，使探究歷程更顯完整與嚴密，對學生的思維探究更有啟發(fā)性。 在原必修本中化能合成作用是作為自養(yǎng)型的一個類別在《新陳代謝的基本類型》這一節(jié)中提出來的，由于新教材中刪除了這一節(jié)，根據(jù)化能合成作用與光合作用的共同特點，新教材將這個知識點安排在光合作用之后，同時也對光合作用起到了總結、對比與深化的作用。 原必修本中“光合作用的重要意義”及小字部分的介紹性內(nèi)容“植物栽培與光能的合理利用”在新教材中出現(xiàn)了變化，前者被刪除，后者則以“光合作用原理的

5、應用”標題出現(xiàn)，并增加了一個探究實驗，這樣的一個倒置性的變化可以看出新教材編寫內(nèi)容注重與實際生產(chǎn)生活的聯(lián)系，對學生探究能力、知識的遷移應用的培養(yǎng)也提到了空前的重視程度。 1.3 新教材內(nèi)容安排上的一些不足 1.3.1 與以往相同，教材關鍵性的內(nèi)容未發(fā)生變化，如對光合作用原理的描述仍停留在光反應與暗反應階段較表面的過程性知識介紹中。根據(jù)現(xiàn)代資料，整個光合作用大致可以分為三大步驟①原初反應②電子傳遞和光合磷酸化③碳的同化（即暗反應），即使是高一學生根據(jù)已有的化學物理知識也可以理解與掌握；書本中對還原狀態(tài)氫的介紹仍采用了“[H]”這個符號，旁欄信息也增加了相關的注解，意圖是避開對光反應電子傳遞

6、的描述，讓學生對光反應原理更易于理解與接受；但是“[H]”這個符號及“還原狀態(tài)氫”這個名詞是科學文獻與資料中所沒有的，作為描述光合作用原理的重要名詞，這樣的一種替代易引起學生的誤解。 作為自然科學教材我認為它的科學性應放在第一位，其次才考慮它的科普性。知識難度降低確實有利于大部分學生的理解與掌握，《新課標》提出要面向全體學生，但并不是以降低要求為代價的，面向全體學生還要滿足不同學生的要求，使他們能充分發(fā)揮個性與特長。 1.3.2 新教材中有關光合作用的內(nèi)容也仍局限在科學界早在上個世紀前就已獲得的成果介紹?？茖W界對光合作用領域的研究從未停止過，如最近我國科學家在對“菠菜主要捕光復合物（LHC

7、－Ⅱ）晶體結構”的研究中也獲得了重大的突破（教師用書中也提到過）。如果教材能結合光合作用原理向?qū)W生介紹最新的研究進展或提供一些網(wǎng)址， （如： 1.3.3 隨著世界經(jīng)濟全球化的擴大與深入，對勞動者的素質(zhì)也提出了更高的要求，不但要有專業(yè)知識，而且要具備一定的英語基礎，才能與世界經(jīng)濟更好的接軌。一位在美國從事高中生物學教育的美籍華人獲知，最近美國的生物工程公司和制藥公司業(yè)者在南舊金山開會，討論生物公司“外包”（即將生物產(chǎn)業(yè)中的勞動密集型部分轉(zhuǎn)由勞動力資源豐富的國家或地區(qū)去完成），尤其是探討進入大陸地區(qū)的可能性。目前，由于美國本土勞動力價格高昂，導致生物藥品和工程產(chǎn)品價格過高而缺乏競爭力。因為大

8、陸地區(qū)的勞動力價格是美國本土的十六分之一甚至更便宜，已經(jīng)先一步進入這個地區(qū)的公司成了業(yè)者中令人羨慕的對象。但是在會上，生物工程公司的研究人員和工程人員，對公司“外包”到中國大陸，提出了一個主要的負面因素，即：中國大陸的學生幾乎沒有用英語學習生物詞匯的，“外包”公司的工程人員在溝通交流方面會有極大困難。這對生物學專業(yè)英語的學習提出了一個新的課題。原必修本后有一個《部分中英文名詞對照表》的附錄，因為對于專業(yè)英語的學習作用不大，所以新教材沒有安排這個附錄，將其中的部分單詞插入到了各章節(jié)中，如本節(jié)只出現(xiàn)了一個單詞，即photosynthesis（光合作用）；對專業(yè)英語的重視程度與原必修本相比沒有太大的

9、變化，高中階段生物學專業(yè)英語的學習幾乎是零。在相當長的一段時間內(nèi)我國還處于勞動密集型的經(jīng)濟發(fā)展階段，這樣的一種專業(yè)英語學習狀態(tài)與我國的國情是不相符合的。 2 倡導學生學習方式的轉(zhuǎn)變是新教材的一個亮點 教育部2000年7月頒布的《全日制普通高級中學生物教學大綱（試驗修訂版）》指出，高中生物課程要讓學生初步學會生物科學探究的一般方法，具有較強的生物學基本操作技能、收集和處理信息的能力、觀察能力、實驗能力、思維能力和解決實際問題的能力。這說明高中生物課程已經(jīng)注重了對學生進行科學過程與技能等高層次認知能力的培養(yǎng)，要達到這樣的一個目標，首先教材的編寫必須有意識的倡導對學生學習方式的轉(zhuǎn)變，使學生能積極

10、主動的去獲取生物科學知識，領悟科學研究方法，通過實驗與實踐等途徑將知識進行應用并能解決實際問題或提出自己的意見與建議。與以往任何一年的教材相比，新教材在倡導學生進行探究性、研究性學習及自主性學習方面有了很大的突破，體現(xiàn)了這次課程改革的特色，成為新教材的一個亮點。 課題的引入在新教材中也是精心設計的：以生產(chǎn)實踐中的一個措施，即蔬菜大棚使用不同顏色的光源，提出了兩個問題進行探討；這樣的設計能起到激趣、激疑和擴大學生視野的作用，學生的思維易處于激發(fā)態(tài)；探討的內(nèi)容又緊扣本節(jié)的教學重點，可以與后面的教學內(nèi)容前呼后應，有利于教學內(nèi)容的展開。 綠葉中捕獲光能的色素有哪些呢？教材仍采用了《綠葉中色素的提取

11、和分離》這個實驗，通過動手操作由學生自己參與來得到答案，這有助于學生對葉綠體及光合作用原理的學習進行知識建構。本實驗所需實驗器材與藥品較多，操作的技能要求較高，需要在實驗室中完成。但如果純粹是按部就班、照方抓藥式的進行實驗操作，除了能提高實驗操作的熟練程度外，對于學生探究性思維的培養(yǎng)及學習方式的轉(zhuǎn)變是沒有用處的。學生實驗的結果或多或少都存在著一些不足或缺陷，在教師的引導下對實驗結果進行反思，提出改進的意見或措施，可通過小組合作的形式試行實驗的新方案，這是學生對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題所進行一次研究性學習。如：新鮮的菠菜并不是一年四季都有，是不是可以選用其它的實驗材料？如何才能增加提取液中色素濃度？食品

12、的色素添加劑大多是化學合成的，對人體有一定的毒性，那么番茄、辣椒等植物中的天然色素可以用什么樣的方法提取呢？適當拓展相關問題的探究與研究，會激發(fā)學生學習的熱情及促進探究性學習方式的形成。 在學習了光合作用的原理后，新教材以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐為背景，以探究性實驗的形式對原理進行應用，探究“環(huán)境因素對光合作用強度的影響”。實驗只提供了探究的目的及原理，對如何開展實驗作了一些提示；實驗的選題、實驗假設、制定實驗方案、實施操作計劃、得出結論和表達、交流等都需要由學生自主解決。要確定一個合理的、科學的實驗方案，需要有一定的光合作用知識基礎，搜集并分析相關資料，了解一些化學藥劑的理化性質(zhì)，實驗器材的使用方法，

13、掌握實驗設計中要注意的一些基本原則，特別是對照組中唯一變量的控制；要完成這樣的一個探究過程對于學生來說有一定的難度。新教材也考慮到了學生的實際情況，提供了“探究光照強弱對光合作用強度的影響”的參考案例，讓學生有一個思維模仿的對象，有利于探究實驗的順利開展。探究過程中學生獲得的不僅是知識經(jīng)驗，重要是的學習方式及思維方式的轉(zhuǎn)變，這對學生的發(fā)展是終身受益的。 3. 教材的圖文表達在藝術性上有所提高 科學與藝術在本質(zhì)上是相輔相成的，自然規(guī)律與原理包含嚴密的邏輯性與科學性，這本身就是一種美；追求科學的道路是不平坦的，但科學家所表現(xiàn)出來的那種勇于探索，不斷進取的科學精神，給人以一種內(nèi)心的鼓舞和催人向上

14、的動力；科學家在探究中所采用的創(chuàng)造性的研究方法和設計方案也給人以驚嘆和共鳴。作為傳授科學的主要載體，新教材也相當注意對科學多層次、多角度 “美”的表達。 教材首先由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐引出“不同顏色光源對植物光合作用有什么影響”等問題進行探討，由此自然就過渡到對捕獲光能的色素學習之中。通過實驗及圖表分析，獲得色素的種類及功能等相關信息，學生自然就會聯(lián)系前面懸而未決的疑問，一種釋然的快感由然而生。但問題并未徹底解決，教材又繼續(xù)提出了色素的存在部位——葉綠體，通過恩格爾曼實驗啟發(fā)學生繼續(xù)探索，即葉綠體的功能是什么？最后再撩開面紗，進入到課本中心內(nèi)容——光合作用原理的學習，但在真正接觸光合作用過程前教材又

15、安排了科學家對光合作用的探究歷程，教材最后才對光合作用原理進行了剖析，有一種“千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面”的美感！ 同為16開本的課本，本節(jié)內(nèi)容所占的版面從原來的6頁增加到現(xiàn)在的9頁，色彩豐富，形式多樣，視覺效果煥然一新。版面有不少圖片和旁欄小條目。新增的圖片有8幅之多，有“溫室中的紅色日光燈”，“恩格爾曼的第二個實驗”“普利斯特利的實驗”等，圖文并茂，增強了教材的可讀性及趣味性，也增加了學生的感性認識，有利于知識的理解與掌握。旁欄小條目內(nèi)容豐富，形式多樣。在每一小節(jié)的內(nèi)容旁都有“本節(jié)聚焦”，對即將要探討的重點內(nèi)容能起到突出與提醒的作用；小欄目中的“學科交叉”“相關信息”及“思考與討論”的設置也方便了學生的學習。 從上面的分析可以看出新教材給人以耳目一新的感覺，在學生科學與人文素養(yǎng)的提高上有了質(zhì)的飛躍。但是新世紀科學技術的發(fā)展速度是驚人的，知識的更新?lián)Q代及時代發(fā)展對人才的培養(yǎng)要求也不斷提高。相對于發(fā)達國家，我國的教材更新速度慢，種類單一；在堅持自己的特色的同時,也還需要注意教材的開放性與國際化。