人教版必修1探究环境因素对光合作用强度的影响 教案.doc

“探究环境因素对光合作用强度的影响” 一、立体整合教材前期我比较了人教版、苏教版、浙科版和中图版四个版本的教材，人教版该实验是一个探究性实验，书上提供的案例是用小圆叶片上浮法探究光照强度对光合作用强度的影响；浙科版该实验是一个开放性实验，可以用多种方法探究环境因素对光合作用强度的影响；苏教版和中图版主要是对图形进行思维训练和技能训练。我整合了这四个版本的教材，先指导学生进行探究性实验得出实验数据，绘制出相应的曲线图，然后再对曲线图进行思维训练和技能训练。二、实验教学分析1教材及实验内容分析该实验是人教版高中生物（必修1）第五章第4节“光与光合作用”的内容，是高中阶段为数不多的定量分析实验之一。该实验利用小圆叶片上浮时间反映放氧速率，探究光照强度、co2浓度等外界环境因素对光合作用强度的影响。实验内容丰富，在动手操作、数据分析和联系生活实际等方面具有较高的价值，是理论到实践应用的桥梁。2学习者分析而从学习者方面来看，学生已经掌握了光合作用的原理和过程，在学习探究植物细胞的吸水和失水、探究酵母菌细胞呼吸的方式等实验时，已经掌握了探究实验设计的基本原则和方法。3实验教学目标基于以上对教材和学习者实际情况的分析，结合维果斯基的最近发展区理论、建构主义学习理论，以及对高中生物核心素养相关精神的解读，我制定了以下实验教学目标：（1）学生能理解环境因素对光合作用影响的基本原理。 （2）学生学会确认变量，能够设计可行的实验方案进行探究。（3）学生能运用一定的方法处理和解释数据，提高图文转化能力。（4）学生能体会科学实验的严谨性、科学性，逐步发展理性思维。（5）通过共同探究的活动，学生学会与他人合作，在小组活动中提高团队合作能力。4实验设计思路本实验围绕“探究方案的设计、实验操作、实验数据的处理与评价”三个环节展开。以建构主义的理论为指导，以学生“自主、合作、建构、实践”的学习活动为核心，进一步提升探究能力。5实验教学准备（1）自制阶梯式光合作用探究实验装置（图1）。该装置用透光性良好的亚克力材料制作而成，分三层，从第三层开始，分别是15cm，30cm，45cm。底部平行排列了三条led光源，由一个开关控制。led光源是冷光源，可以避免白炽灯等热光源散发的热度对实验结果造成的影响。图1 阶梯式光合作用探究实验装置（2）兴趣小组开展预实验。兴趣小组的同学收集不同co2浓度下光合强度的数据，初步确定最佳nahco3浓度在1%附近（nahco3提供co2）。用溶解氧传感器和数据采集器采集数据。兴趣小组的同学采集了校园植物棉花叶，番薯叶，常见蔬菜青菜、落葵等作为实验材料，比较发现落葵叶片是理想的实验材料，因为它的叶片大、厚、叶脉细且叶绿体含量丰富。（3）设计探究活动单（表1）。表1 “探究环境因素对光合作用强度的影响”探究活动单（4）实验器材准备。打孔器，注射器，培养皿，烧杯，1%nahco3溶液，磷酸缓冲液，落葵叶片等。用磷酸缓冲液配置溶液，可以防止ph变化对实验结果造成的影响。（5）学生小组合作，完成配液操作。在1%附近配置等浓度梯度的nahco3溶液。（6）学生制备脱气叶片。用直径1cm的打孔器打出足够数量的小圆叶片。利用注射器制造负压，排出叶片中一部分气体，使其可以下沉，放在暗处备用。我对注射器进行了改进，将医用头皮针连于注射器前端，用夹子夹住，便于双手紧握注射器，方便拉动活塞（图2）。图2 改进后的注射器三、实验教学过程1. 创设情境，设疑导入 播放一段关于俄罗斯粮食减产导致物价疯涨的视频，提问植物进行的哪项生理活动与粮食减产有关？主要的外界影响因素？设计意图：引导学生从光合作用发生的条件和原料上分析影响光合速率的因素有哪些，从原有知识基础出发，构建新知识。2. 师生互动，确定探究思路 具体步骤如下：（1）如果我们探究光照强度对光合作用强度的影响：自变量是什么？如何设置？因变量是什么？如何检测？无关变量有哪些？如何控制？学生小组讨论并回答。设计意图：回顾探究实验设计相关的基础知识，为本节探究课的开展奠定知识基础。（2）如果我们利用自制阶梯装置探究光照强度对光合作用强度的影响，自变量是如何设置的？如何检测因变量？学生回答：通过距离光源的远近设置自变量。通过小圆叶片上浮时间检测因变量。 在同一层面上不同位置的光照强度是否相同？前期我们已经用光照度传感器测出每一层不同位置的光照强度基本相同，因此可以排除这个无关变量对实验结果的干扰。设计意图：利用课堂的现成资源，增加学生对变量设置的感性认识。（3）利用这一装置能否同时探究co2浓度对光合作用强度的影响？学生回答：能。在同一光照强度下设置等浓度梯度的nahco3溶液。分析总结：这一实验装置可以同时探究光照强度和co2浓度两种环境因素对光合作用强度的影响，提高了探究教学效率。（4）学生小组合作完成探究活动单，小组间相互评价和完善实验探究方案。设计意图：以探究活动单的形式让学生在没有任何限制的条件下思考并讨论，这样充分发散了学生的思维，锻炼并发展了学生的探究能力。3. 课堂实验，记录数据（1）打开电源，开始计时。考虑到偶然因素的影响，只需记录每个小烧杯中8片小圆叶片的其中 6 片上浮到水面所用的时间即可。（2）学生观察并设计表格记录数据（表2）。表2 光照强度和co2浓度对光合作用强度的影响实验结果设计意图：将抽象的实验过程和原理具体化，让学生直观的体验实验过程。4. 分析数据，得出结论指导学生将实验数据用excel或spass等数据处理软件转化为图文（图3）。通过图文可以更直观地感受到co2浓度和光照强度对光合作用速率的影响。图3 co2浓度和光照强度对光合作用速率的影响5. 课堂延伸，课外拓展 （1）根据实验结果提出在农业生产中可能的增产措施。（2）利用该实验装置研究不同植物种类的光合速率，只要在同一层上放置不同的植物材料。（3）探究不同光质对光合速率的影响，只要把底座换成不同光质的led光源。（4）探究不同光照强度下组培苗的再分化率。在植物组织培养室，学生可以开展研究性学习，探究不同光照强度下组培苗的再分化率。利用该装置可以同时探究不同光照强度和不同植物组培苗的再分化率。（5）探究不同光照强度对生态瓶稳定性的影响。学生可以开展研究性学习，结合生态学知识自行制作生态瓶，并利用该装置探究不同光照强度对生态瓶稳定性的影响。（6）探究不同光照强度和时间对家养植物的影响。学生可以开展小课题研究，如不同光照强度和时间对多肉植物的影响。虽然光照对多肉植物非常重要，但并不是光照越强对多肉生长越好，要避免烈日暴晒。指导学生通过搜集资料和实验研究得出适合多肉植物生长的光照强度和时间。通过课外拓展，学生的思维得以延伸，继续发展学生的探究能力。四、实验创新要点1立体整合教材2.led光源和适宜ph的缓冲液控制单一变量由于白炽灯会散发热度，采用新型的 led 光源（灯条），消除温度变化对实验结果的影响。配置 400 mmol/l ph=7 的磷酸缓冲溶液，使反应过程中ph值保持稳定，消除ph值变化带来的影响。3阶梯式装置提高探究教学效率在有限的一节课中，只能完成某一种环境因素对植物光合作用的影响，本实验装置利用小圆叶片上浮法，同时探究光照强度和二氧化碳浓度2个环境因素对光合作用的影响。生产实践中往往是多种因素共同影响农作物产量的，利用这一装置得出的实验结果可以更好地指导生产实践。4植物材料的选择 在本实验中，选择便于打孔且形状保持完好的落葵成熟叶片作为材料。5改进注射器装置 方便操作6.充分预实验 尊重科学事实7.重视学生参与和能力提升(1)学生参与实验材料的选择。 (2)学生小组合作完成实验方案的设计和展示。 (3)学生动手实验操作，记录实验数据并分析。(4)课外开展研究性学习和课题研究，促进科学探究能力的自主