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随着课程改革的进一步深入，以学生为本灵活而合理运用教材已成为广大教师的共识。如何灵活合理地运用教材？如何使教材在课堂教学中得到有效的开发和合理地运用？这就需要教师以课程标准为指导，开展教材、学生、教法的“三结合”研究，寻找课程标准、教材、学生实际的最佳结合点，从而使课堂教学切实发挥最大的教育效益，并有效地提升学生的科学素养。
课堂教学是由学生、教师、教学内容、教学方法、教学媒体、教学环境等要素共同构成的一个完整的实践活动系统，其中包含着三维因素（教材、学生、教法）以及相应的三种思维（编者思维、学生思维、教师思维），还包含着三种结构形态（知识结构、认知结构、教学结构）。因此，教学过程中上述任何一个要素发生变化，必然导致课堂教学状况的改变。活化教材，教师必须遵循课程标准，充分理解教材编写意图，再结合本班学生的实际情况，通过改变内容（包括实验材料、实验试剂等）、改变教学方式、改变教学手段等，使静态、普适的教科书转变为动态、特殊的“本班化”教材。笔者以浙教版科学八年级下册中“光合作用”为例，对现有教材内容，适当地挖掘、取舍、改变，选择合适的教学模式，选择合适的教学材料和恰当的教学手段，进行有效的教学尝试，从而实现课堂教学效益的最大化。
1教学模式的选择
用HPS教学模式替代传统实验教学模式。HPS是科学史和科学哲学（History of Science and Philosophvof Science）的英文缩写，HPS的主要内容是把科学史、科学哲学、科学社会学的有关内容纳入到科学课程中，以期提高科学教育的质量。HPS教育的根本目的是理解科学本质、提升科学素养。
科学家在漫长的科学探究过程中，给人类创造了辉煌的科学成果，但他们在科学探究中所运用的思想方法以及他们所获得的成功乃至所遭遇的失败，对人们来说，也是一笔宝贵的遗产。学习科学，不但要掌握科学家所发现的科学知识，而且要认识科学发现的过程，学习科学家的思想方法，了解科学家怎样发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，在探究过程中陷入哪些困境、遭遇过怎样的失败、又是如何从这些困境和失败中走出来等，从而为发展学生的科学思维提供启发。
光合作用的探索发现中有许多实验，如何在完成教材基本实验的基础上，有效融合这些经典实验，取决于教师对教学资源的有效剪裁和选择。笔者在本节课中，安排了亚里士多德的观点、海尔蒙特的“柳树实验”、萨克斯实验、普利斯特里的“小鼠实验”、拉瓦锡的氧气制取实验等，按其在科学史上的出现时间和结论上的逻辑关系进行有序地安排。这样设计的好处有：使教学主线变的更加清晰；有利于学生感受各种经典实验中材料选取、独特巧妙的变量控制和检验方法；有助于提高学生对实验方案的设计和分析能力；有助于学生情感、态度与价值观的有效达成。这样的教学有助于学生感受科学真理的相对性，培养实事求是的科学态度，渗透科学方法和科学思维，大大提高了学生的科学素养。
2实验材料的选择
2.1用更易找到、现象更明显的实验材料代替常规材料
在探究绿色植物在光下产生淀粉的“萨克斯实验”中，需要将黑暗中放置一昼夜的绿色植物，选择一片叶子一半用铝箔纸夹住，置于强光下4h取下，置于沸酒精中褪绿处理。一般叶片绿色深的植物叶片表面往往有一层蜡质，如樟树、桂花等加热后都不易脱色。教材中提供的植物是天竺葵，在本地不常见，而且褪绿时间比较长，一般需要10min左右，在课堂教学中会出现等待时间较长而影响教学效果。因此，教师寻找更易获取、现象更明显的植物来代替常规材料，显得非常有必要。笔者在课堂实践中发现，叶片薄、叶片绿色浅的植物较易脱色，如豌豆叶、小白菜、三叶草等。特别是用三叶草做实验材料具有以下优点：取材方便；实验操作简便；实验时间短；效果明显；酒精用量少（约1mL）；安全性能高。因此，选择用三叶草来替代天竺葵来做褪绿实验，大大地节省课堂教学时间，从而使让学生可以充分展开讨论分析，使课堂教学效益得到明显的提升。
2.2用更简易检测的试剂替代常规材料
在探究光合作用需要二氧化碳的实验时，需要设计的实验变量是有无二氧化碳，因此需要设计对照实验。取两个透明塑料袋，一个装入少量氢氧化钠溶液，另一个装少量清水，分别套在同一株植物的两张相似叶片上。然后继续实施“探究植物光合作用需要光”的实验：黑暗处理一昼夜、强光照射4h、褪绿、漂洗、检验淀粉等。步骤繁琐、耗时很大。因此，笔者在教学实践中发现用更易检测的试剂——溴百里酚蓝替代常规试剂效果更好。溴百里酚蓝是一种灵敏的酸碱指示剂，在酸性环境中呈黄色，中性环境中呈绿色，碱性环境中呈蓝色。将生长旺盛的沉水植物（如金鱼藻）若干支放入广口瓶中，加满蒸馏水，滴加溴百里酚蓝酸碱指示剂，再向其中一瓶内通入二氧化碳，直到溶液变黄色，另一瓶不通二氧化碳；然后，将两瓶置于光照适宜的环境中，观察溶液颜色的变化。这样的处理就不再需要褪绿、漂洗、检验淀粉等步骤，简单明了，现象明显。
3教学手段的选择
3.1用微型化、绿色化实验替代常规实验
课本中探究植物光合作用需要光的实验中，其中的“褪绿”步骤中需要水浴装置，酒精用量多，耗时长。如果用微型化、绿色化实验替代常规实验，效果更好。
微型酒精灯的制作过程：取一个青霉素瓶和一个自行车气门芯，在瓶盖上钻个小洞，将自行车气门芯塞入橡皮盖，然后将棉线穿过自行车气门芯做成灯芯，灯帽可以用药店里一些废弃的瓶盖做成。实验装置改进后具有优点：①脱绿时间很短，只需2min，省时方便；②酒精用量少，节约了实验成本；③由于实验器材来自于学生身边的一些废物，学生有亲切感，更乐于实验；④操作方便，人人可做，实验现象明显。但是也有不足之处：①装置不易固定：用镊子夹住青霉素瓶，加热过程容易掉落。②用酒精灯加热的过程中，要适当保持两者的距离，否则可能因为酒精的挥发造成酒精燃烧的事故，存在安全隐患。③實验操作规范性上有缺陷。为了弥补实验规范操作的缺陷，教师可以在学生用微型实验进行自主探究后，再通过多媒体录像了解常规实验的整个演示过程。
3.2用“传感器”替代常规实验器材
课本中证明植物光合作用产生氧气的实验，用水生植物金鱼藻置于阳光下用排水法（漏斗和试管）收集气体，然后用带火星的木条检验是否复燃，整个实验耗时长、检验步骤麻烦。如果使用氧气传感器，不仅可在短时间内测得水草进行光合作用时释放的氧气量，解决现有教材中实验耗时长、结果呈现滞后、不能进行其他影响因素探究的问题。而且，传感器灵敏度高，能够检测微弱信号的存在，捕捉到信号的微小变化和瞬间变化均可通过传感器显示数字，从而将抽象的“光合作用产生氧气”直观地呈现在学生眼前。因此大幅度地增加实验可研究范围的深度、广度。同时对于其他影响因素的探究，如探究二氧化碳是光合作用的原料、探究光照强度对光合作用的影响、探究光质对光合作用的影响等也能利用传感器进行定量分析。
4教学反思
笔者和同组教师通过在“光合作用”中经过多年的教学实践，在教学模式、实验材料、实验手段的选择和改进方面等进行了大量的教学尝试。实践证明，这样的改变不仅能很好地落实课程中的三维目标，特别是在过程与方法、情感、态度与价值观方面能得到有效的落实和渗透，促进学生实验设计能力、分析和评价能力的提高；而且有助于转变教师的教学观念和教学行为，从单纯的文本传递者变为课程的开发者、实践者，拓展了学科知识，改善了知识结构，提升了科研能力，从而真正实现了教学相长。
课堂教学是由学生、教师、教学内容、教学方法、教学媒体、教学环境等要素共同构成的一个完整的实践活动系统，其中包含着三维因素（教材、学生、教法）以及相应的三种思维（编者思维、学生思维、教师思维），还包含着三种结构形态（知识结构、认知结构、教学结构）。因此，教学过程中上述任何一个要素发生变化，必然导致课堂教学状况的改变。活化教材，教师必须遵循课程标准，充分理解教材编写意图，再结合本班学生的实际情况，通过改变内容（包括实验材料、实验试剂等）、改变教学方式、改变教学手段等，使静态、普适的教科书转变为动态、特殊的“本班化”教材。笔者以浙教版科学八年级下册中“光合作用”为例，对现有教材内容，适当地挖掘、取舍、改变，选择合适的教学模式，选择合适的教学材料和恰当的教学手段，进行有效的教学尝试，从而实现课堂教学效益的最大化。
1教学模式的选择
用HPS教学模式替代传统实验教学模式。HPS是科学史和科学哲学（History of Science and Philosophvof Science）的英文缩写，HPS的主要内容是把科学史、科学哲学、科学社会学的有关内容纳入到科学课程中，以期提高科学教育的质量。HPS教育的根本目的是理解科学本质、提升科学素养。
科学家在漫长的科学探究过程中，给人类创造了辉煌的科学成果，但他们在科学探究中所运用的思想方法以及他们所获得的成功乃至所遭遇的失败，对人们来说，也是一笔宝贵的遗产。学习科学，不但要掌握科学家所发现的科学知识，而且要认识科学发现的过程，学习科学家的思想方法，了解科学家怎样发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，在探究过程中陷入哪些困境、遭遇过怎样的失败、又是如何从这些困境和失败中走出来等，从而为发展学生的科学思维提供启发。
光合作用的探索发现中有许多实验，如何在完成教材基本实验的基础上，有效融合这些经典实验，取决于教师对教学资源的有效剪裁和选择。笔者在本节课中，安排了亚里士多德的观点、海尔蒙特的“柳树实验”、萨克斯实验、普利斯特里的“小鼠实验”、拉瓦锡的氧气制取实验等，按其在科学史上的出现时间和结论上的逻辑关系进行有序地安排。这样设计的好处有：使教学主线变的更加清晰；有利于学生感受各种经典实验中材料选取、独特巧妙的变量控制和检验方法；有助于提高学生对实验方案的设计和分析能力；有助于学生情感、态度与价值观的有效达成。这样的教学有助于学生感受科学真理的相对性，培养实事求是的科学态度，渗透科学方法和科学思维，大大提高了学生的科学素养。
2实验材料的选择
2.1用更易找到、现象更明显的实验材料代替常规材料
在探究绿色植物在光下产生淀粉的“萨克斯实验”中，需要将黑暗中放置一昼夜的绿色植物，选择一片叶子一半用铝箔纸夹住，置于强光下4h取下，置于沸酒精中褪绿处理。一般叶片绿色深的植物叶片表面往往有一层蜡质，如樟树、桂花等加热后都不易脱色。教材中提供的植物是天竺葵，在本地不常见，而且褪绿时间比较长，一般需要10min左右，在课堂教学中会出现等待时间较长而影响教学效果。因此，教师寻找更易获取、现象更明显的植物来代替常规材料，显得非常有必要。笔者在课堂实践中发现，叶片薄、叶片绿色浅的植物较易脱色，如豌豆叶、小白菜、三叶草等。特别是用三叶草做实验材料具有以下优点：取材方便；实验操作简便；实验时间短；效果明显；酒精用量少（约1mL）；安全性能高。因此，选择用三叶草来替代天竺葵来做褪绿实验，大大地节省课堂教学时间，从而使让学生可以充分展开讨论分析，使课堂教学效益得到明显的提升。
2.2用更简易检测的试剂替代常规材料
在探究光合作用需要二氧化碳的实验时，需要设计的实验变量是有无二氧化碳，因此需要设计对照实验。取两个透明塑料袋，一个装入少量氢氧化钠溶液，另一个装少量清水，分别套在同一株植物的两张相似叶片上。然后继续实施“探究植物光合作用需要光”的实验：黑暗处理一昼夜、强光照射4h、褪绿、漂洗、检验淀粉等。步骤繁琐、耗时很大。因此，笔者在教学实践中发现用更易检测的试剂——溴百里酚蓝替代常规试剂效果更好。溴百里酚蓝是一种灵敏的酸碱指示剂，在酸性环境中呈黄色，中性环境中呈绿色，碱性环境中呈蓝色。将生长旺盛的沉水植物（如金鱼藻）若干支放入广口瓶中，加满蒸馏水，滴加溴百里酚蓝酸碱指示剂，再向其中一瓶内通入二氧化碳，直到溶液变黄色，另一瓶不通二氧化碳；然后，将两瓶置于光照适宜的环境中，观察溶液颜色的变化。这样的处理就不再需要褪绿、漂洗、检验淀粉等步骤，简单明了，现象明显。
3教学手段的选择
3.1用微型化、绿色化实验替代常规实验
课本中探究植物光合作用需要光的实验中，其中的“褪绿”步骤中需要水浴装置，酒精用量多，耗时长。如果用微型化、绿色化实验替代常规实验，效果更好。
微型酒精灯的制作过程：取一个青霉素瓶和一个自行车气门芯，在瓶盖上钻个小洞，将自行车气门芯塞入橡皮盖，然后将棉线穿过自行车气门芯做成灯芯，灯帽可以用药店里一些废弃的瓶盖做成。实验装置改进后具有优点：①脱绿时间很短，只需2min，省时方便；②酒精用量少，节约了实验成本；③由于实验器材来自于学生身边的一些废物，学生有亲切感，更乐于实验；④操作方便，人人可做，实验现象明显。但是也有不足之处：①装置不易固定：用镊子夹住青霉素瓶，加热过程容易掉落。②用酒精灯加热的过程中，要适当保持两者的距离，否则可能因为酒精的挥发造成酒精燃烧的事故，存在安全隐患。③實验操作规范性上有缺陷。为了弥补实验规范操作的缺陷，教师可以在学生用微型实验进行自主探究后，再通过多媒体录像了解常规实验的整个演示过程。
3.2用“传感器”替代常规实验器材
课本中证明植物光合作用产生氧气的实验，用水生植物金鱼藻置于阳光下用排水法（漏斗和试管）收集气体，然后用带火星的木条检验是否复燃，整个实验耗时长、检验步骤麻烦。如果使用氧气传感器，不仅可在短时间内测得水草进行光合作用时释放的氧气量，解决现有教材中实验耗时长、结果呈现滞后、不能进行其他影响因素探究的问题。而且，传感器灵敏度高，能够检测微弱信号的存在，捕捉到信号的微小变化和瞬间变化均可通过传感器显示数字，从而将抽象的“光合作用产生氧气”直观地呈现在学生眼前。因此大幅度地增加实验可研究范围的深度、广度。同时对于其他影响因素的探究，如探究二氧化碳是光合作用的原料、探究光照强度对光合作用的影响、探究光质对光合作用的影响等也能利用传感器进行定量分析。
4教学反思
笔者和同组教师通过在“光合作用”中经过多年的教学实践，在教学模式、实验材料、实验手段的选择和改进方面等进行了大量的教学尝试。实践证明，这样的改变不仅能很好地落实课程中的三维目标，特别是在过程与方法、情感、态度与价值观方面能得到有效的落实和渗透，促进学生实验设计能力、分析和评价能力的提高；而且有助于转变教师的教学观念和教学行为，从单纯的文本传递者变为课程的开发者、实践者，拓展了学科知识，改善了知识结构，提升了科研能力，从而真正实现了教学相长。