指向概念生成的任务驱动式教学

骆霞琴

摘要 以“光合作用——光反应”概念生成为例，在精心设计的任务驱动下，通过引导学生参与活动体验、信息整合、模型建构和迁移应用等学习过程，开展了指向概念生成的任务驱动式教学实践与交流，以探寻概念教学的模式。

关键词 任务驱动 光合作用 光反应

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

任务驱动教学以学生完成规定的“任务”为教学目标，强调学生“做”而不是教师“讲”，与新一轮课改的要求不谋而合。因此，以“光合作用——光反应”的教学为例，在精心设计的任务驱动下，通过引导学生参与活动体验、信息整合、模型建构和迁移应用等学习过程，探讨任务驱动式教学模式在生物学概念生成中的应用。

1梳理脉络，明确概念所处的位置

本节课是浙科版《必修1·分子与细胞》第三章“细胞的代谢”中第五节光合作用的第1课时。光合作用过程中所发生的物质与能量的变化比较抽象，特别是光反应。依据《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》），本课时的学习重点是建构“光合作用——光反应”概念。在《新课标》的“设计依据”中指出：根据生物学的大概念来构建课程体系和内容框架。据此，梳理了与“光反应”相关的概念间的层次关系，明确了光反应概念所处的位置，并确定了本课时教学的4个任务（图1）。

2活动体验，为建构概念做好铺垫

已有知识是学生学习新知识的生长点，以已有概念为教学起点进行新概念的教学，有利于取得水到渠成、事半功倍的效果。

任务1：通过光合作用与呼吸作用的比较活动，阐明光合作用这一过程所包含的物质和能量变化，并能从细胞水平认识叶绿体的结构和功能相适应，树立结构与功能观、物质与能量观等生命观念。

教师引导学生回顾上一节所学细胞呼吸内容的基础上，并展示两则资料。

1光合作用是一个将光能转变为化学能的过程。尽管光合作用从总反应上看好像是细胞呼吸的逆转，但光合作用不是细胞呼吸的逆反应。

2早在1931年微生物学家尼尔研究光合细菌与绿色植物的光合作用时就提出，光的作用是将水光解，同时产生还原剂。

学生小组讨论资料，明确光合作用的反应物、生成物、条件、场所等，了解光合作用过程的整体框架。学生通过活动体验，明确了“光合作用就是植物利用CO2和H2O合成糖类等有机物并储存能量的过程”，其中CO2被还原为糖类，H2O被氧化为氧气。该任务的达成为“光反应”概念的建构做好了铺垫。

3信息整合，亲历概念的生成过程

教师整合光合作用发现过程中的科学事实与证据的相关信息，让学生体验光合作用的发现、发展过程。任务2：能够基于光合作用发现史中的科学事实

和证据，通过小组讨论、合作学习，运用归纳与概括、演绎与推理等思维方式探讨、阐释光反应的概念，用准确的术语解释光反应过程中的物质与能量变化，并用文字和反应式的形式表达。

在任务1中，学生已经明确了光合作用是叶绿体利用光能，H2O氧化为氧气，CO2还原为糖类的过程，但并不清楚“该过程具体是如何发生的”。教师提供资料，重演光合作用的科学发现史。

11905年，英国的布莱克曼、德国的瓦伯格等用藻类进行闪光实验，在光能量相同的前提下，一种用连续光照（10min），另一种用闪光照射，中间隔一定暗期（5s光照，5s暗，共20min），发现后者光合作用总产量比前者大得多。

21937年，英国植物学家罗伯特希尔做了这样一个实验：从绿色植物的叶肉细胞中分离出叶绿体的类囊体制成悬浮液，然后在加入希尔氧化剂如2，6—D[一种染料，氧化态（A）时为蓝色还原态（AH2）为无色]。在无CO2存在下照光，发现2，6—D由蓝色变为无色，放出了唯一的气体O2。

31941年，鲁宾和卡门制备了含有少量同位素18O的碳酸氢盐和水，并用以供给光照的小球藻培养物。然后，分析产生的氧气，三次实验的结果如图2所示。

41954年，美国科学家阿尔农用离体的叶绿體做实验，同样无CO2，给予光照时，当向反应体系中供给ADP、Pi和氧化型辅酶II（NADP+）时，发现除生成O2外，会有ATP和还原型辅酶II（NADPH）的积累;在黑暗条件下，只要给分离的叶绿体提供ATP和NADPH，叶绿体就能将CO2转化为糖类等有机物，同时ATP和NADPH含量急剧下降。

学生分析资料，获得以下信息：1光合作用过程包含了两个阶段，一个需要光照，一个可以在没有光的条件下进行;2光合作用中H2O被氧化成O2的过程发生在类囊体;3所产生的O2中的氧都来自H2O，与CO2无关;4H2O被氧化成O2的同时，还有NADPH和ATP的生成。

学生将获取的信息加以整合，建构光反应的概念，即光反应是在类囊体膜上进行的，由光合色素吸收光能将水分解成氧气和氢，并生成NADPH，同时促成ADP和Pi形成ATP，实现光能到活跃化学能的转化过程。可简要表达如下：

学生对科学史中的信息进行整合，在分析讨论、合作探究、层层揭秘中“亲历”了概念的生成过程。

4模型建构，全面把握概念的本质

把握概念的本质过程中，教师促进学生培养深刻而灵活的思维特质。

任务3：通过小组讨论、合作学习，运用体验探究、归纳概括、模型建构等思维方式，阐释光反应过程中色素的作用，光能的转换途径，并建构发生在类囊体膜中物质与能量变化的物理模型。

在任务2中，学生已经建构了光反应的概念，但并不清楚这一系列变化发生的本质属性及内在联系。教师提供2则资料，引导学生对资料的信息进行深度加工，深入把握光反应过程中物质与能量变化的本质属性，并用物理模型的形式展示。

11932年，爱默生及阿诺德对小球藻悬浮液做闪光试验时，发现类囊体膜上的色素中只有极少数激发态的叶绿素a分子具有光化学活性，能将光能转换成电能，其余色素分子只起着吸收和传递光能的作用。后来科学家的进一步研究中发现，电子经过一个复杂的传递过程最终传给了NADP+，激发态的叶绿色a会氧化H2O，并重新获得电子。

21961年，科学家研究发现了类囊体膜上ATP的合成机制，当类囊体腔中的H+浓度高于类囊体膜外时，形成一个电化学梯度，驱使H+由类囊体腔内向膜外流动，当H+通过膜上的ATP合成酶向膜外移动时，发生磷酸化作用，即催化ADP与Pi形成ATP。

学生分析资料，获得以下信息：1叶绿体中的色素发挥了吸收、传递和转化光能的作用;2在光反应过程中，光能转化为电能，电能再转化为化学能;3引发这一系列物质与能量变化的根本原因是类囊体膜中存在光合色素和电子传递链。

在此基础上，教师引导学生构建发生在类囊体膜上的物质与能量变化的物理模型，如图3所示。建模完成后，学生分小组描述光反应过程，各小组之间相互评价，补充完善。

5迁移应用，感悟概念的实践价值

社会责任素养是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。

任務4：在迁移应用过程中，要求学生利用所学知识解决或解释实际问题，并引导学生自觉思考所学知识的价值，以发展学生的社会责任素养。

教师呈现课前布置学生阅读的文献《超级杂交稻光合作用和物质积累特性研究进展》中关于杂交水稻为什么能提高产量的相关信息，要求学生分析其原因。

超级杂交稻具有多项特性：1生长旺盛、根系发达，抗倒伏、抗病虫害的能力强，叶片也更伸展，方向更交错。2叶片中叶绿素含量、叶绿素a/b比值比普通水稻高22.90%和36.78%，并且色素对光能吸收、传递及转化的效率较高，在光反应过程中光合量子传递速率高，能吸收更多的光能，同时饱和光合速率高，所以单位面积内光能的利用率高。3Rubisco酶活性较强，在碳反应过程中能固定更多的CO2，叶片光合作用的效率强，净光合速率高，同时其光合作用功能期长，所以物质积累量大、结的稻穗更大、粒更多......

学生通过知识的迁移与应用，从光合作用、干物质积累角度解释了超级杂交稻产量高的实际问题，感悟到所学概念与相关知识的实践价值。教师通过引导学生关注粮食问题，进一步提升了学生的社会责任素养。对上述资料的分析，也让学生认识到所学知识的局限性，用已有知识无法解释3中的信息，学生处于愤悱状态，教师顺势提出下一课时的“任务”，驱动学生后续的学习......

新一轮课改要求课堂教学在关注学生主体性的同时，主张学生作为独立的个体真正的参与学习过程。本课通过“任务驱动教学”进行了有益的探索，虽不完美，但相信对新一轮课改有一定的借鉴和启发作用，更相信在各位同仁的共同努力下，一定会取得良

好的教学效果。

参考文献：

[1]刘恩山.普通高中教科书：生物学：必修1：分子与细胞[M].杭州：浙江科学技术出版社，2019：98-103.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：5-8.

[3]何晶晶，郑晓惠.基于深度学习理论的生物学概念建构[J].生物学教学，2020，45（33）：12-14.