备课素材：光合作用主题探究活动-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

光合作用主题探究活动 《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）指出，“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。学生应在探究过程中，逐步增强对自然现象的好奇心和求知欲，掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力；在探究中，乐于并善于团队合作，勇于创新。发展科学探究素养在生物学教学过程中至关重要，是帮助学生建立生命观念、发展科学思维、培养社会责任的重要途径。逆向教学设计是发展学生科学探究素养的一种有效教学策略，它为教师提供一种课堂规划的“逆向”逻辑，为有效开展课堂教学、达成教学目标、提升学生核心素养提供了新的思路。 （一）基于课标要求和学情分析，明确预期学习成果 在教学设计准备阶段，教师可以基于课标要求和学情分析，厘清教学思路，明确学生的预期学习成果。 本课的学习内容涉及模块1“分子与细胞”中的概念，其属于2019年人教版高中生物学必修1第5章第4节“光合作用原理的应用”中的探究性实验。课标中指出，学生在完成光合作用的学习后，应能够从物质与能量视角，探索光合作用与呼吸作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化。在本课时学习前，学生已经学习了光合作用的基本原理，但缺乏对其原理应用方面更为深刻的认识；掌握了科学探究的基本方法，但理解不够深入且未与实践生产相联系。在科学探究方面，学生在初中阶段体验过科学探究的基本过程，能够初步识别变量并能够基于单一变量原则设计简单的对照，但是尚未系统学习如何针对单一变量设计系列实验。 基于此，教师可以明确本课时内容的预期学习成果，即学生在学习完成后的社会生活中能够为智能农业发展提出可行性建议，理解农作物增产要解决的实际问题，增强社会责任意识。通过本课的学习，学生应该能够知道农作物增产（光合作用）的影响因素，掌握科学探究实践的基本方法，自主应用探究实验，尝试从影响光合作用因素的角度解决生产实践中的相关问题。而后，教师需确定本课时在光合作用单元教学中主要承担的目标要求：其一是指向学生科学探究素养的培育和科学思维水平的提升，让学生能够掌握自主完成科学探究的基本流程；其二是指向社会责任意识，让学生得以将生物学知识的学习转化为现实生活中的农业生产实践活动经验，加深学生对生命观念中物质与能量观的理解。基于此，本课时的学习目标设定如下： 通过运用科学探究的基本思路和方法，探究不同环境因素对光合作用强度的影响，经历实验设计和实施，进一步学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，分析实验结果得出结论，并能将这些思路和方法应用于其他的探究活动，形成科学探究和科学思维素养。 结合光合作用原理及实践探究活动，加深对光合作用的过程中物质和能量的变化及其相互关系的观察、思考，进一步形成物质与能量观，为提高农作物的产量提出相应建议，增强社会责任感。 （二）确定学生科学探究素养持续性发展的证据 在“探究环境因素对光合作用强度的影响”的教学中，教师可以采用纸笔测验、口头评价、表现评价、实作评价等多种方式开展评价活动，收集学生科学探究素养发展的证据。具体评价方式如表1所示。 在确定评价任务后，教师需要针对学生不同表现水平的特征制定相应的评价量规（表2），以体现核心素养的发展性和进阶性。这些量规可以来自已有的评价工具，也可以来自教师自己的设计。 此外，教师也要定期给学生提供自评和互评的机会，以帮助学生更加明确自己的作品与预期学习成果的差距。同时，学生的科学探究素养水平会随着学习的深入而不断发生变化，因此，除单次课堂评价外，随着时间的推移，教师还需要不断收集学生科学探究素养发展的过程性证据，以判断学生的成长过程以及与预期学习成果之间的差距，据此及时调整教学。 （三）规划设计适切的学习活动并开展教学指导 为达成培养学生科学探究素养、帮助学生养成社会责任意识的目标，教师设计了两个主要的学习活动。一是参观智能化蔬菜大棚，这一活动贯穿社会化真实情境，从最开始带领学生参观大棚，到最后引导学生思考智能蔬菜大棚的作物产出高的理由，激发学生的学习兴趣，同时使学习与真实社会生产相联系，培养学生的社会责任意识。二是学生主导的科学探究实验，在实验活动中，学生可以自主参与变量选择、实验设计、实验实施、数据收集以及成果汇报等各个环节，充分调动探究积极性，提高科学探究能力水平。本节课主要包括以下六个环节。 1.创设情境，任务导入 假期里，教师带领学生参观智能化蔬菜大棚，引导学生回顾光合作用过程和基本原理的相关知识，并思考蔬菜大棚中人工控制了哪些环境因素，哪些因素会影响光合作用制造有机物的速率。回到学校后，组织学生进行课堂小组讨论，根据学生的发言情况开展评价。 2.问题引导，梳理概念 基于真实问题情境，通过问题串（如：光合作用强度可以用