引导学生分工合作自主课堂
张 罡
《基础教育课程改革纲要(试行)》中指出，“倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”【1】提出转变学生的学习方式的任务，促进学生在教师的指导下主动地、富有个性地学习。笔者在理论研究的基础上，进行了一年多的引导学生改变学习方式的实践研究，即自主－合作学习教学的教改实践。下面仅以其中一堂课为例，谈谈我们的教学过程与体会。 对照班处理：课前准备，布置学生预习；课堂教学：教师讲授，在多媒体教室进行，以幻灯片为辅助教学手段，教师一一介绍光合作用发现史的故事，讲解著名实验的设计思路，请同学们注意体会，没有给学生讨论和自主讲解的机会。 实验班处理：课前准备，1）课前一周分工，每个小组派出一名同学参加兴趣小组活动，其余三名同学合作收集一则光合作用发现史的资料交给教师。教师将学生收集的资料及学生自己制作幻灯片，按时间顺序编排好，以备课堂教学时请他们来介绍。准备上台演示讲述的小组，教师提前通知，稍微作些布置，如让小组商量怎样讲、怎样提思考题等。2）兴趣小组同学重做两个著名实验，普利斯特利在1774年所做的实验和绿叶在光下制造淀粉的实验。课堂教学：由学生主持并由学生讲述与讨论相结合，教师引导学生思考科学家设计思路的巧妙之处。
1、学生主持：让学生参与科学知识的发现历程，和科学家一起探索发现光合作用。
2、学生讲述：一组同学上台演示讲述：公元前3世纪，古希腊学者亚里士多德提出，土壤是构成植物体生长的原材料。因此，在很长一段时间里，人们一直认为，小小的种子之所以能够长成参天大树完全依赖于土壤。然而，事情果真如此吗？
另一组同学上台演示讲述：1648年，一位比利时科学家海尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了这样一个实验：他把一棵重2.5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年后，柳树增重80多千克，而土壤却只减少了100g，海尔蒙特为此提出了建造植物体的原料是水分这一观点，但是当时他却没有考虑到空气的作用。是谁首先想到植物的生长与空气的作用有关呢？
又一组同学上台演示讲述：是英国科学家普利斯特利。我们重复了1771年，英国科学家普利斯特利（J.Priestley）所做的实验。（演示实验示意图）。我们将一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到一个密闭的玻璃罩里，不久后看到蜡烛熄灭，小白鼠窒息而死。我们又将刚才的装置改为各加放一盆生长旺盛的绿色植物，并放在阳光下，在较长的时间里看到燃烧着的蜡烛不熄灭，小白鼠活着。我们将这套装置套上不透光的纸盒，不久后再打开纸盒看到，蜡烛熄灭，，小白鼠窒息而死。根据我们已有的知识，请大家思考“蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？”（氧气）“这个实验说明了什么问题？”（绿色植物在光照下吸收了二氧化碳，产生了氧气）
3、教师提示：教师指出，然而这并不是普利斯特利的结论，他的结论是什么？学生们由于课前查资料、看书都知道“他的结论仅仅是植物可以更新空气”因为科学发展的水平限制，他不知道是空气中的哪种成分在起作用，也没有认识到光在其中的关键作用。后来，又经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。请同学们继续介绍自己准备的资料。
4、学生讲述：又请一组同学上台演示讲述：我们重做了1864年德国科学家萨克斯（J.von Sachs）的实验。（幻灯片演示实验过程）……大家请看：展示实验结果，遮光一半没有发生颜色变化，曝光一半则呈现深蓝色的叶片。我们也请大家思考三个问题1）为什么对天竺葵进行暗处理？2）为什么让叶片一半曝光另一半遮光？3）该实验的结果说明了什么问题？下面的同学讨论回答（略）。有同学收集到日内瓦牧师J.Senbiert于1782年也证明了植物在光照下吸收了二氧化碳，并释放出氧气。N. T. de Saussure于1804年发现，植物光合作用后增加的重量大于吸收的二氧化碳和释放氧气所引起的重量变化，这说明了什么问题？大家通过讨论得出与N. T. de Saussure一样结论：水参与了光合作用。
5、教师提示：这时教师给学生补充，Jan Ingonhouse于1796年也曾提出植物吸收的二氧化碳中的碳是构成有机物的组成成分。通过讨论得出结论柳树生长原来是由二氧化碳和水在光合作用中生成有机物，教师提醒学生，根据我们所学的知识，柳树生长也还需要其它化学元素。通过学生的积极参与，学生的主动性、能动性得到充分的发挥，学习动机被自我的求知欲所激发，进入良好的学习状态。
利用我们已有的知识，光合作用中有氧气生成这一事实，你能否利用它进一步找出氧气是在哪里生成的吗？当然最好是能够亲眼看见，怎样巧妙设计？
6、教师演示：大家看幻灯片演示实验过程，1880年，德国科学家恩吉尔曼（G.Engelman）的实验。先将载有水绵和好氧性细菌的临时装片放在没有空气并且黑暗的环境里，先用极细光束来照射水绵在显微镜下观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到部分附近。如果将上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位周围。
7、学生回答：请学生思考讨论回答
1）好氧细菌集中于叶绿体所有受光部位的周围，这说明了什么问题呢？ （答：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。）
2）图中水绵叶绿体有什么特点？（水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。在显微镜下便于观察和分析研究）
3）恩吉尔曼怎样控制无关变量的？（1.先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。2.就同一装片先在黑暗环境中，后完全暴露在光下，确保有光与无光的对照，而其它条件完全一样。）
再引导学生讨论从恩吉尔曼的实验中，我们可以得到什么启发？
可以引导学生从以下几个问题去思考：
1．为什么选用水绵作为实验材料？
2．为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
3．为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。恩吉尔曼如何控制变量从而证明实验的结果完全是光照引起的，并且间接看见氧是由叶绿体释放出来的，同学们对此钦佩不已。通过学生讨论认识到科学实验选材料重要性，学生们在感叹科学家的实验设计的巧妙构思的同时，也自我激发学会科学家巧妙构思的动机。这正是我们引导学生学习科学发展史的目的。
光合作用中有氧气生成，在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？大家能否设计一个方案来验证呢？同学们个个跃跃欲试，因为课前大家查过资料，马上有学生提出对氧进行跟踪。怎样跟踪呢？这就要用到同位素标记法，下面同学们先阅读课本中的小资料。什么是同位素标记法呢？（学生阅读）
20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门，利用同位素标记去成功地进行了另一个光合作用的实验。（用幻灯演示。）这个实险的目的是为了弄清楚什么？同学们考虑一下，应标记哪一种元素？如何设计这个实验呢？
8、引导学生讨论，与学生共同完成实验设计，请一组同学上台讲述：同时演示幻灯片。幻灯片显示：用氧的同位素18O分别标记 H2O和CO2，使它分别成为H218O和C18O2，然后进行两组光合作的实验：第一组向绿色植物提供H218O和CO2；第二组向同种绿色植物提供H2O和 C18O2。在相同的条件下，对两组光合作用实验释放出的氧进行分析，结果表明，第一组释放的氧全部是18O2，第二组释效的氧全部是O2。）这个实验证明了光合作用中释放的氧全部来自水。
由此可以看到。几代科学家历经二百多年，才对光合作用的生理过程有了比较清楚的认识。可见，科学的发展道路是很艰难，这里不仅包含着科学家们的艰辛劳动与智慧，还与社会科学技术的进步与发展密切相关。
9、教师总结：今天这节课里，我们首先介绍了光合作用的发现历程。对于这部分内容，同学们不要只记住结论，更重要的是理解科学家们的设计思想。
10、布置作业：自己设计实验。通过实验验证（1）植物在进行光合作用时，可以产生氧；（2）植物在进行光合作用时需要吸收二氧化碳。
（教师可提示：如氧使余烬木条复燃；氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳等知识，但最好不要过多限制学生思路。学生回答问题后及时表扬富于创新的设计。）
对照班的教学，教师辛勤备课，收集资料，课堂上教师滔滔不绝地讲解，表演得“悍畅淋漓”，且不说收集的资料有限，即使有足够的资料，学生听后也可能很快就忘，收效甚微。而实验班，把课堂交给学生，让学生实现主动建构知识体系，的确是教师无法替代的。实验班学生通过自己收集讲述，学会弃舍整理，化作自己的语言与全班共享，锻炼了学生的自学能力、合作能力、创新意识；深刻体会科学家发现问题、思考问题的方式，理解科学探索道路的漫长，也感受到每一步的发现都需要精心设计、认真观察、分析思考，培养了学生的不断探索自然界生物学奥秘的兴趣。正如安东尼·罗宾（Anthony Robbins）在《潜能成功学》一书中所说，人的潜能犹如一座待开发的金矿，蕴藏无比，价值无比，而我们每个人都有一座潜能金矿。但是，由于没有进行各种潜能训练，每个人的潜能从没得到淋漓尽致的发挥。自主－合作学习起到有效训练的作用。
实验班学生在收集资料和准备过程中，发挥小组合作的协作精神，培养了学生的合作意识与能力，小组代表重作科学家的实验，拉近了科学家与学生距离，虽然课本里也有多个例子，但学生自己课外找来的，学生就更有新鲜感和亲切感，加上让学生自主课堂，到台上讲述，更增强了他们的责任感，为了讲得更好，提出精辟的思考题，小组同学积极配合充分调动了学生的主动性、发挥了他们的能动性和创造性。被动接受学习也许会使他们觉得累，实验班学生在收集资料和准备过程中，完全是一种主体参与，充满了兴趣，他们往往乐此不疲。在学习活动的过程中学会如何学习，学会如何收集资料，分析资料提出问题。