所谓深度学习，就是指在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程[1]。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）中明确提出要提高学生的学科核心素养，因此教师在教学过程中有必要认真设计并开展相应的学生活动，引导学生深度学习，逐步发展科学思维。 一、依据课标、教材、学情制订学习目标 （一）解读课标，聚焦概念和核心素养 课程标准中与本节对应的“内容要求”是：说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能[2]。通过本节的学习，学生应认识到细胞的生活不仅需要物质基础，更需要能量驱动，从而建立起“细胞的生存需要能量”这一重要概念，初步建立物质与能量观。在建构概念的同时，也要以证据、逻辑为基础，提升科学思维品质。 （二）教材分析及学情分析 学生在初中已经学过光合作用的概念，但对具体的原理并不了解。教材在光反应阶段编排了4个经典实验，教师若是简单直接介绍实验，安排学生分析问题得结论，学生很难体会到真实的科研方法和思路，难以发展科学思维；教材在暗反应阶段直接用文字呈现卡尔文循环的具体过程，教师若是直接照教材讲述，也很难引发学生主动思考，难以实现深度学习。 因此本文将重心落在分析光合作用过程两个阶段中的物质和能量变化上，在光反应阶段设计应用逻辑进行推理的活动，通过巧妙设问引导学生养成根据事实证据进行推理的思维习惯；在暗反应阶段设计引导学生运用证据和逻辑评价观点的思维训练，以加深学生对卡尔文循环的理解，从而实现对光合作用原理的深度学习。 （三）制订指向核心素养的学习目标 ①通过光合作用过程的深度学习，初步建立物质与能量观的生命观念；②基于光合作用科学史中的生物学事实和证据，训练运用事实证据和逻辑进行推理和论证的科学思维；③通过人工光解H[，2]O产生O[，2]和人工合成淀粉的事例，理解光合作用原理在生产上的应用，树立社会责任感。 二、开展基于深度学习的课堂教学 （一）大胆想象，未来星际航行时氧气和有机物如何供应 天宫空间站利用太阳翼将光能转化为电能，利用电能将水电解产生O[，2]供应宇航员的呼吸，食物则是由天舟货运飞船送上空间站。但2017年我国航天规划中指出，到2040年左右空间运输系统要实现长距离的星际往返，那未来人类进行远距离的星际航行时，生存所需的氧气和有机物如何供应？ 从星辰大海引发学生的思考和兴趣，结合地球上的O[，2]和有机物基本都来自绿色植物的光合作用的事实，学生大胆提出解决方案：弄清光合作用的过程和原理，通过人工模拟光合作用中产生O[，2]和有机物的过程。 （二）运用逻辑推理，开展光反应阶段的深度学习 人工模拟光合作用生成O[，2]的关键是弄清楚光合作用过程是如何产生O[，2]的，这部分属于光反应阶段的物质变化。虽然光合作用过程中物质变化和能量变化是同时进行的，但考虑到学生的接受难易程度，教学过程中采取将物质变化和能量变化先分开再结合的处理。 1.相同的实验思路，不同的科学方法 教师提出2个递进的问题，引发学生思考：①希尔实验说明光合作用产生的O[，2]中O元素可以来自谁？为什么？②希尔实验能不能说明O[，2]中的O元素不可能来自CO[，2]？为什么？ 学生通过思考讨论，发现希尔实验并不能说明O[，2]中的O元素全部来自H[，2]O，不能来自CO[，2]。若按照希尔的实验思路，应增设只加CO[，2]不加H[，2]O的实验组。但该实验组中的叶绿体又会因缺水失去生理活性，无法实现预想的实验目的，从而为鲁宾和卡门实验的学习打下基础。 如何在H[，2]O和CO[，2]同时存在的情况下，单独研究CO[，2]中O的去路呢？利用新的科学方法——同位素标记法，鲁宾和卡门设计了小球藻的放氧实验。学生根据实验结果分析推理，得出O[，2]中的O元素全部来自H[，2]O的结论。 引导学生深度思考：那我们能模拟水的光解过程，利用可见光的能量将水光解得到O[，2]吗？学生直觉上认为我们目前还做不到。教师紧接着介绍2015年我国科学家张纯喜等人的科研成果，他们模拟光合作用水裂解催化中心（简称OEC）的核心结构，成功获得能催化水裂解产生O[，2]的Mn[，4]CaO[，5]簇合物。课堂上学生很兴奋，自豪感油然而生。 2.生物学与化学学科融合，突破能量变化的难点 H[，2]O的光解产生O[，2]和H[.+]，这个过程中O元素化合价升高，说明O元素得到了电子还是失去了电子？学生能得出O元素失去了电子，也就能理解水的光解过程中伴随着从光能转化为电能的能量变化。这里利用学生熟悉的化学知识，帮助学生理解光能如何转化，同时为阿尔农实验做了铺垫。 引导学生继续思考：这些能量又去了哪儿呢？教师介绍阿尔农的实验，学生可以推理得出这些能量转化成ATP中的化学能。此处，教师同时补充该过程伴随的另一个物质变化，即氧化型辅酶Ⅱ在结合H[.+]和电子后转化为还原型辅酶Ⅱ的过程。一方面引导学生推理得出电能中也有一部分能量转化成了NADPH中的化学能，从而建立起光反应阶段过程中的能量变化：光能先转化为电能，进而转化为ATP和NADPH中的化学能；另一方面利用化学学科中“得H被还原”的规律，帮助学生认识到NADPH可作为其他反应的还原剂。
