《光合作用的探究歷程》教學設計方案

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1、光合作用的探究歷程 賀 麗 勤 銀 川 六 中 一、教學設計的指導思想 探究性學習作為一種學習方式，不同于科學家的探究活動，它必須滿足學生在短時間學到科學基本知識和體驗科學研究方法的需要。在場地、條件、環(huán)境、時間等因素的制約下，如何將本來不可能實施的探究方案，換一種方式，讓學生體驗到探究的樂趣，是組織探究性教學面臨的主要難題之一。借助于資料分析的探究性教學是解決問題的途徑之一。 二、教學內容分析 1.教材分析 “光合作用的發(fā)現(xiàn)”是人教版高中《生物》第五章第四節(jié)第二課時的內容。教材介紹的經典實驗還蘊含著科學探究的一般方法，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的好素材。

2、因此，對本節(jié)教材的再加工和深度開發(fā)，可以為高三實驗設計的教學奠定基礎，體現(xiàn)了新課程標準精神，突出了生物學科重視科學探究能力培養(yǎng)的學科特點。 2.重點和難點 教學重點：探究光合作用原料、產物、場所、條件的方法； 了解科學探究的一般過程。 教學難點是：光合作用發(fā)現(xiàn)過程中恩格爾曼實驗的原理和方法, 運用原理設計簡單實驗. 三、學情分析 在初中階段，學生對光合作用有了一些很膚淺的了解，通過上節(jié)課的學習學生已經知道，光合作用發(fā)生的場所。學生一定很渴望更深入的了解光合作用的知識。教學中可以利用學生的知識基礎并遵循學生的認知規(guī)律，通過適當?shù)亟虒W策略，以了解光合作用原料、產物、場所、條件為本節(jié)

3、課的主線，使學生有效的學習和研究探究實驗的一般方法。 四、教學目標 （1） 知識與技能： 通過研究經典實驗，從而認識人類探索光合作用的歷程；了解經典實驗的方法及結論；能說出光合作用的原料、產物、場所、條件等。 （2） 過程與方法： 體驗前人設計實驗的技能和思維方式；經歷科學探究的一般過程；初步學會合作交流、控制實驗條件、設置對照等方法。 （3） 情感態(tài)度與價值觀 ：感受科學家實事求是的科學態(tài)度和堅韌不拔的意志品質。激發(fā)學生的科學興趣，培養(yǎng)學生敢于大膽質疑，不斷探索的科學精神。 五、教學方法 課堂教學應該盡可能讓學生多動腦想、動手做、動眼看、動嘴說，讓學生親自去體驗知識的形成過程，培

4、養(yǎng)學生自主探究、主動參與課堂問題解決的習慣。所以本節(jié)課采用了“過程式教學”模式，在教學過程中充分體現(xiàn)教師的主導作用和學生的主體地位，通過設疑質疑，引導學生觀察、分析并得出結論，使學生在積極參與的基礎上強化科學思維，提高科學探究能力。 六、教學媒體 多媒體課件 光合作用的探究歷程在生命科學史上有一定的代表性。它歷經200多年、集眾多科學家的心血和智慧，通過一系列的實驗從一定程度上反映了科學實驗探索的一般方法，對于學生創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)大有裨益。重復整個實驗過程是困難的，但在教學活動中可以充分利用現(xiàn)代教學媒體的優(yōu)勢，再現(xiàn)科學家們的探索過程，借此過程使學生對本節(jié)課的教學目標、知識主題獲得更深

5、一層次的認識，從而促進學生形成創(chuàng)新能力，強化科學素質。 七、教學過程 學習活動 教學說明 (課堂時間安排) 創(chuàng)設情境導入新課： 引言：出示袁隆平和雜交水稻圖片，袁老先生曾獲得美國科學院外籍院士的獎項，由此可見雜交水稻對人類的貢獻，也回答了外國人的一個疑問，貧窮落后的十三億中國人誰來養(yǎng)活？觀察普通水稻和雜交水稻回答：二者的區(qū)別有哪些？從現(xiàn)象上看，雜交水稻莖桿粗壯高大，果實大子粒多產量高。從實質上看它吸收了更多的光能，合成了更多的有機物，儲存了更多的化學能。而這個過程就是光合作用，光合作用怎樣進行？ 二、光合作用的原理和應用 回顧初中階段學過的光合作用總反應式 CO2 ＋ H2O

6、 —— C6H12O6 ＋ O2 對光合作用過程的研究現(xiàn)在已深入到了分子水平，然而在200多年以前，人們對光合作用過程還一無所知，短短200年科學家對光合作用的探究取得了豐碩的成果，在這個探究歷程中，科學家的探究方法和探究精神很值得我們學習。 （一）光合作用的探究歷程 1．出示圖片顯示亞里士多德對植物生長的認識。 2．出示圖片顯示海爾蒙特實驗的結論：植物增重的來源是水。 3．展示普利斯特利的實驗過程，讓學生看到就是這樣一個簡單的實驗，敲開了探究光合作用的大門。從此以后對光合作用的研究逐步深入 讓學生閱讀教材P101～P102的內容，發(fā)放表格，總結比較前人探究光合作用實驗。（下面給出

7、樣例） 1.英國科學家普利斯特利（J.Priestley）的實驗： 實驗時間 1771年 實驗方法 把點燃的蠟燭與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內 將小鼠與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內 實驗現(xiàn)象 蠟燭不容易熄滅 小鼠不容易因窒息而死亡 實驗說明的問題 植物可以更新空氣 未解決的 問題 ①不知道植物更新了空氣中的哪種成分。 ②沒有發(fā)現(xiàn)光在這個過程中所起的關鍵作用。 教師提示 最初的探究在現(xiàn)在看起來是低層次的，但是人類對科學的探索正是從看似簡單的問題入手。 2.荷蘭科學家英格豪斯（J.Ingen-housz）的實驗 實驗時間 1779年

8、實驗內容 做了500多次植物更新空氣的實驗。 新發(fā)現(xiàn) ①普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功。 ②植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。 未解決的問題 ①依然沒弄清植物吸收和釋放的究竟是什么氣體。 ②光能哪里去了？起什么作用？ 后續(xù)補充 直到1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳 教師提示 你認為應該如何設計實驗，才能有這兩個發(fā)現(xiàn)？ 從我國科學家的成就入手，達到一種情感價值觀的教育，激勵每個學生奮發(fā)向上，讓每個學生都有刻苦學習的愿望 回顧初中學習過的內容，在原基礎上進行加深和提升

9、 分析結論錯誤的原因。哪位 科學家進行了更正？普利斯特利 科學探究往往從身邊最簡單的事物開始。 按小組進行閱讀討論后填寫表格（全部內容）。教師巡視，參與某些小組的活動。 學生填寫表格，總結比較后，每個實驗的有關問題選某個小組的代表匯報，用第一人稱講述 ，讓學生體驗前人的探索歷程和方法。。。。。。 第一組: 普利斯特利 陳述本實驗結論并指出不足之處.。 第二組:英格豪斯 在前人的基礎上又有哪些新的發(fā)現(xiàn) ? 又提出了什么問題? 學習活動 教學說明 3. 德國科學家梅耶（R.Mayer）的

10、推論 時間 1845年 內容 植物在進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來 科學依據(jù) 能量轉換和守恒定律 存在的問題 光能轉換成化學能儲存于什么物質中？ 教師提示 體會科學家的思維。 4.德國植物學家薩克斯（J.von Sachs）的實驗 實驗時間 1864年 實驗方法 ①將綠色植株放在暗處幾個小時，目的是消耗掉葉片中的營養(yǎng)物質。 ②選定葉片，對葉片的一半進行遮光處理，另一半曝光。 ③光照一段時間。 ④用碘蒸氣處理該葉片 實驗現(xiàn)象 曝光的一半呈深藍色，遮光的一半沒有顏色變化 實驗結論 證明光合作用的產物除氧氣外還有淀粉 教師提示 學習實驗設計

11、的方法 光合作用的原料和產物已經清楚了，光合作用的場所究竟在什么地方呢？ 給出材料：早在100多年前美國科學家恩格爾曼就以水綿和好氧細菌為實驗材料，很好地解答了這個問題！ 細胞內哪一部位進行光合作用？可檢測的指標是有氧氣放出，怎樣檢測？ 先假設光合作用的場所在葉綠體上，但是細胞質是流動的，葉綠體很可能也隨著流動，就不好檢測了，怎么辦呢？用水綿這種植物 ? 水綿是常見的淡水藻類 ? 每條水綿由許多個結構相同的長筒狀細胞連接而成。 ? 水綿很明顯的特點是：葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細胞里。 把水綿和好氧細菌這兩種材料提供給學生，讓學生先設計實驗，進而與恩格爾曼實驗進行對比

12、，開啟學生思維，并加深印象 光束對照 明暗對照 恩格爾曼實驗的巧妙之處在于：選材好，一箭三雕 至此，光合作用總反應式已經比較完整，但科學家探究的腳步依然沒有停止，一步一步地向光合作用的過程邁進。繼續(xù)提出問題：光合作用放出的氧氣來自H2O還是CO2？ 5.美國科學家魯賓（S.Ruben）和卡門（M.Kamen）的實驗 實驗時間 1939年 實驗方法 利用同位素標記法進行探究。 用18O分別標記H2O和CO2，使它們分別成為H218O和C18O2，分兩組進行實驗： 第一組實驗的原料 第二組實驗的原料 H2O和C18O2 H218O和C

13、O2 其他實驗條件都相同。 實驗結果 光合作用釋放的氧氣全部是O2。 光合作用釋放的氧氣全部是18O2。 實驗結論 光合作用釋放的氧氣來自水 教師提示 初步建立科學探究的能力。 科學探究永無止境，通過以上經典實驗的學習，我們有哪些收獲和感受？ 第三組:梅耶 他的推論及依據(jù)是什么?繼續(xù)提出了什么問題? 第四組:薩克斯 薩克斯實驗的方法,現(xiàn)象,結論是什么? 如果檢測時沒有顏色變化，說明什么問題？下一步該怎么辦？ 學生能聯(lián)想到使用好氧細菌檢測，好氧細菌聚集的部位應該是進行光合作用的場所。

14、 這是一組實驗，卻是一個對照實驗，學生又新學到了一種對照實驗——前后對照。 結論：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。 回顧以上四個實驗，與學生一起寫出光合作用總反應式并得出光合作用的概念 簡要介紹同位素標記法。展示動畫課件，加深印象。 利用科學探究的一般過程統(tǒng)領本節(jié)課的教學，將教材介紹的經典實驗置于這個科學探究過程的共同模式中，使學生通過對經典實驗的學習和分析，初步建立科學探究的能力。 （1）不迷信權威，敢于質疑。 （2）要有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和縝密的科學思路 （3）結論的得出要通過實驗而不能只憑經驗 （4）科學技術的進步與

15、科學探究相伴而行 八．梳理歸納，簡要小結 通過本節(jié)課的學習我們總結出了科學家進行實驗探究的一般方法和過程：提出問題→作出假設→設計實驗→結果分析→得出結論→再提出問題→…… 　　結合教材中的四個經典實驗我們探究得知：綠色植物進行光合作用的場所是葉綠體；條件是光能；產物有淀粉和氧氣；而且知道氧氣中的氧全部來自于反應物水． 九．反饋練習，作業(yè)延伸 課堂練習１、如圖某植物經過暗處理后，其上的葉片再由光照射一段時間，然后脫色并用碘處理，結果有錫箔覆蓋的位置不變藍，而不被錫箔覆蓋的部位呈藍色．該實驗證明（　） ①光合作用需要二氧化碳　 ②光合作用需要光　 ③光合作用需要葉綠

16、體　 ④光合作用放出氧　 ⑤光合作用合成淀粉 Ａ．①②　　　Ｂ．③⑤　　?。茫冖荨　　。模佗? 課堂練習２．如圖甲是綠色植物在有光照條件下進行光合作用釋放氧氣的裝置圖；乙、丙和丁是另外三個實驗裝置圖．則驗證綠色植物是否在有光照條件下釋放出氧氣的對照實驗裝置圖和驗證在有光照條件下是否由綠色植物釋放出氧氣的對照裝置圖依次是（?。? Ａ、乙和丁　　?。隆⒁液捅　? Ｃ、丙和乙　　　?。摹⒈投? 3．書面作業(yè):請設計實驗探究光合作用的過程中需要CO2 十、教學評價 本節(jié)課內容的教學效果可以從課堂回答、反饋練習、鞏固練習和課后作業(yè)四個方面進行評價。課堂回答通過

17、不斷設置問題，引導學生分析和解決問題，培養(yǎng)學生獲取知識的能力；反饋練習是一般的知識性練習題，目的是檢驗學生當堂課對知識的掌握情況，根據(jù)學生的回答情況及時調整教學進程；鞏固練習是能力性練習題，通過學習本節(jié)課內容，使學生具備了一定的科學素質，對科學家進行科學實驗的科學方法和邏輯思維有了一定的認識，在此基礎上，理論聯(lián)系實際，注重知識的深化和應用；課后練習是綜合性練習題，從思維能力、知識運用能力和解決實際問題能力等方面對學生進行綜合檢測。 十一、課后反思 本堂課依據(jù)過程式課堂教學設計模式，在教學活動中，教師不是直接把知識教給學生，而是著眼于知識獲取的過程、學習方法和能力的培養(yǎng)，使學生自己觀察、

18、思考、分析和總結，親身經歷知識的獲取過程，從中學到知識和方法，發(fā)展多種能力。例如，在“普里斯特利的實驗——植物對空氣的影響”這一部分內容中，包含了科學精神、科學方法、科學思維方式的教育內容。這一部分的教學中，可以讓學生提出假設、設計實驗，來驗證可能發(fā)生的情況，針對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象讓學生分析、判斷、推理，得出結論，從而讓學生明確科學實驗的基本步驟，學生在重溫科學家的設計實驗過程中，培養(yǎng)勇于探索的科學態(tài)度和精神，培養(yǎng)邏輯思維能力及實驗分析能力。在“光合作用的其他產物------薩克斯實驗”這部分內容，讓學生邊聯(lián)想、邊思考，從中發(fā)現(xiàn)新知識，并提高學生對新知識的運用能力。通過本節(jié)課的學習，有利于激發(fā)學生學習科學的興趣，有利于培養(yǎng)學生良好的科學素質。