“光合作用的過程”教學中正、負遷移現象及教學策略林建春作者簡介：林建春，浙江省溫州市洞頭區第一中學（溫州325700）o原發信息：《生物學教學》（滬）2021年第202111期第23-25頁內容提要：文章通過分析“光合作用的過程”教學中4處典型的遷移現象，提出可通過深入分析現象背后的機制和原理、拓展學生的學科視域、關注實驗原理強調實驗目的、應用概念圖等相應策略以增強正遷移、減弱負遷移的發生，從而快速且有效地促成學生形成正確的生物學概念。知識遷移/光合作用/生物學概念教學/核心素養期刊名稱：《中學政治及其他各科教與學》復印期號：2022年02期知識遷移是一種學習對另一種學習的影響，是將已習得的經驗（如知識、技能、方法、情感和態度等）在新情境中變通地加以應用。根據知識遷移性質的差異，分為正遷移（原有知識對新知識的學習有促進作用）和負遷移（原有知識對新知識的學習有阻礙作用）。盡管生物學課程內容較為繁雜，但教學中假設能及時關注知識內部的聯系，采取系列教學策略促進正遷移、減少負遷移的發生，將有助于學生迅速構建概念和知識體系，提升分析和解決問題的能力。以"光合作用的過程”教學為例，由于光合作用過程涉及一系列復雜的物質和能量變化，在進行系列科學史探究、模型建構、概念形成的教學過程中都極易引發學生進行知識遷移。結合教學實踐，對"光合作用的過程"教學中4處典型的正、負遷移現象進行分析，并提出相應的教學策略，以促成學生形成正確的生物學概念，并更好地實現"為遷移而教"的教育理念。一、"光合作用的過程"教學過程分析光合作用的過程包括光反響與碳反響兩個階段，主要采用探究科學史和建構模型相結合的方式進行教學，其大致教學內容如表1所示。根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》，該內容的學習將幫助學生初步構建起"植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能"的概念口］,同時也為后續探究環境因素對光合速率的影響做鋪墊。二、教學中的遷移現象及教學策略光合作用是一個極其復雜的物質與能量代謝過程，在進行科學史探究、模型構建、概念講解等教學活動中，學生難免會將先前習得的知識或經驗在此處進行遷移應用。為順利構建"光合作用的過程"模型（圖1）,教師需及時關注學生先前習得的經驗，包括可能在教學過程中發生的正、負遷移現象，從而為順利開展課堂教學中的系列活動、提高教學效率提供保障。II(-)光反響中二跨膜運輸與ATP合成光反響階段發生水的光解、ATP合胡口NADPH合成三大物質變化。在探究ATP是如何形成的教學環節中，教師展示1963年賈格道夫(Jagendorf)等人進行的酸堿磷酸化實驗。將離體葉綠體類囊體置于pH=4的酸性溶液中平衡，之后轉移到含有ADP和Pi的pH=8緩沖液中，由此產生的質子梯度為無光情況下的ATP合成提供了驅動力。通過該實驗，學生推理分析做出相應的推測：①在光照條件下，水的光解發生于類囊體內側膜上；②水光解在類囊體中積累了大量閡―I,從而造成了類濃度差。類囊體內外—一濃度差如何與ATP合成建立起聯系，此處可能會發生不同程度的正、負遷移現象。愕:於那I正遷移現象：有氧呼吸過程中同樣也存在著一I跨膜運輸的現象(圖I?*,.2)，由于電子傳遞使得線粒體內膜復合體工、m、w推動一I跨過內膜到線粒體間隙，造成線粒體內膜內部基質白/—I濃度低于間隙。該現象與類囊體膜內外存卷「^農度差極為相似，學生假設能將此現象在上述科學史探究中進行正遷移，有助于深入理解光反響階段中物質和能量的變化。負遷移現象：主動轉運過程中，借助載體蛋白將運輸物質從低濃度處運至高濃度處，此過程消耗ATPO不少學生將化學中的可逆反響在此處進行負遷移，認為該載體蛋白介導物質從高濃度向低濃度進行運輸時，如『法求學白裁I從類囊體（高濃度）運輸至葉綠體基質（低濃度），將釋放出能量用于推動ATP合成。教學策略：教學過程中，教師可給予學生適當提醒，幫助學生回憶有氧呼吸第三階段ATP的形成機制，提升知識正遷移的發生可能。同時，進一步展示ATP合成酶的結構及其相關資料，再次幫助學生建工—I濃度差與ATP合成之間的關系，即膜內外產生質子濃度差和電位差（合稱為質子動勢或質子動力）中蘊含的自由能驅動ATP合成［2］。針對學生發生的負遷移，顯然是對主動轉運機制的錯誤理解造成，教師應指出主動轉運過程中ATP的作用是參與載體蛋白形狀的改變，即使進行高濃度到低濃度的主動轉運，也需要ATP參與從而使載體蛋白形狀發生改變。生物學教學過程中應深入分析現象背后的機制、原理，從而有效防止錯誤觀念的形成。（二）光反響中的NADPH學生首次接觸光反響中出現的NADPH,會感到既陌生又熟悉，難免會思考NADPH是什么物質、有什么作用等問題。浙科版生物學教材（2019年版）對NADPH簡單做了介紹，即NADPH為輔酶口，是氫的運載體。對物質進行描述性解釋時，同樣也需要關注學生的知識遷移情況，進一步樹立正確的物質與能量觀。正遷移現象：NADPH與細胞呼吸中的NADH在中、英文命名上都極其相似。將NADH的性質、作用在光合作用中進行正遷移，有助于對NADPH概念的理解，也有利于理解光反響階段中的物質與能量變化。負遷移現象：根據字面意思發生負遷移，NADPH作為一種輔酶，由于其中文名稱中含有"酶"，應該與酶類似，其化學本質是蛋白質或RNA,同樣也與生化反響中降低活化能、提高化學反響速率有關。F零輜教學策略：對NADPH進行描述性解釋時，展X_I和NAD（P）H分子結構示意圖（圖3）,說明兩者之間存在相似性，以此有效促成學生進行正遷移，幫助學生認識該物質的結構及功能。同時，通過氧化型與還原型之間的轉變，也能消除學生的負遷移，即NADPH不是一種酶，不能為酶催化過程中降低活化能。止匕外，教師需引導學生多關注教材中的“小資料”，如在浙科版生物學教材中〃酶是生物催化劑"一節中的小資料"輔酶"和"細胞呼吸為細胞生活提供能量"一節中的小資料”參與需氧呼吸的輔酶"，拓展學生的學科視域，從而有助于學生在課堂教學中知識正遷移的發生。n（三）卡爾文的小球藻實驗在進行卡爾文循環教學時，展示1946年卡爾文等科學家利用小球藻F尸為材料，研需一喜化為糖類的實驗。卡爾文認為雖然被植物吸收的最終會進入植物體，但首先是進入碳水化合物。因此可通過追蹤由一帶進來的放射性在相繼產生的化合物中的分布，來識別光合作用過程InI中由I―k專化為碳水化合物的路徑。其實驗流程大致為：①向藻類細胞光合作用的原料中加兒—I-②連續間隔取樣，將藻類細胞置于熱酒精中一③別離溶解物中的分子（雙向紙層析法）一④進行放射性顯影，以確定放射性局部。盡管實驗流程并不煩瑣，但真正能夠把握卡爾文實驗操作的實質，對于學生而言還頗有難度，尤其是其中的兩大關鍵步驟：為什么要將藻類置于酒精中，雙向紙層析的目的是什么？正遷移現象：將"光合色素的提取與別離”實驗進行正遷移。光合色素是一類有機物，因此，根據相似相溶原理采用乙醇進行提取，根據不同色素在層析液中溶解度不同，采用紙層析的方式進行別離。同樣，I—I在綠色植物中轉變成的一系列碳水化合物，也都屬于有機物范疇，因此可以采用乙醇進行提取以及利用紙層析進行別離。負遷移現象：無法理解卡爾文實驗操作目的，并將"光合色素的提取與別離”實驗進行負遷移，誤認為該過程與光合色素的提取、別離有關。教學策略：在"光合色素的提取與別離”實驗教學時，進一步關注實驗原理，甚至可以適當拓展延伸物質的提取與別離技術，為本實驗以及之后的肺炎雙球菌離體轉化等實驗的教學提供學科知識基礎。同時在引導學生將"光合色素的提取與別離"實驗在此處正遷移時，強調該實驗的目的，與光合色素的提取、別離無關，將學生的重點轉移至一系列的光合產物中來，從而減弱負遷移的發生。（四）光合作用M―I中氧原子去向「那公小W「中氧原子的去向，一直是光合作用教學中的疑難點。課堂中提出y????<?如何追/中氧原子的去向、該采用什么樣的實驗研究方法等問題時，同樣也會引發學生發生知識遷移。正遷移現象：結合有氧呼吸過程進行正遷移，即通過同位素示蹤的方叫海熱啜:"『籟法退假設?|法（用同位靠一扇A,檢測產物中的放射性情況，從而判斷氧原子的最終去向。負遷移現象：借鑒分泌蛋白合成、加工過程的實驗思路而發生負遷口同I—晾記的亮氨酸一樣，采用放射性同位素示蹤的方*>???****'MIR法，可以追M癌細胞內的轉移途徑。教學策略：盡管學生的正、負遷移中都提到了同位素示蹤的方法，但『穿:那衣"兩者的本質卻完全不同。正遷移認為II中的o原子會參與其