探究环境因素影响光合速率教学设计

探究环境因素影响光合速率教学设计 利用传感器测定不同温度下叶片光合速率 一、设计理念生物学是一门以实验为基础的学科，具有很强的实践性和科学的严谨性。本部分教学设计以“提出问题实验操作实验预测数据处理数据分析总结体悟”的一般科学探究方法为主线。基于“以学为中心”的理念，在进行生物学实验教学时，积极创设有效学习的环境和氛围，培养与发展学生科学素养，如让学生通过对科学探究活动的亲身经历，在疑惑与困难中、在思考与实践中激发强烈的求知欲，培养动手操作的能力、解决实际问题的能力，并且体验成功的快乐，形成正确的科学态度和价值观。普通高中生物课程标准（实验）“实施建议”中提出：“在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应向学生提供机会学习量的测定，实事求是地记录、整理和分析实验资料、定量表述实验结果等。”本内容是基于必修1第三章第五节“探究环境因素对光合作用的影响”实验的拓展，利用传感器技术定量测定陆生植物叶片（菠菜叶片）的表观光合速率和细胞呼吸速率，以此来突破重难点。光合作用是农业生产和林业生产的核心，温度是影响光合作用和呼吸作用的关键因素之一，对光合速率和呼吸速率的影响具有双重性、复杂性和代表性。本课题利用传感器测定温度因素对叶片光合速率影响的实验学习，有助于提高学生获得、处理转换和分析的能力，帮助学生建立温度因素影响下的光合作用与细胞呼吸之间辩证的对立统一关系。本案例设置三个教学环节：“课前准备”、“课堂教学”、“课后延伸”，教学思路如下：二、实验教学分析1教材分析光合作用位于必修1第三章第五节，浙江省普通高中新课程实验学科实施意见指出“探究影响光合作用强度的环境因素”是本节的重点和难点，本活动结合实际教学条件，例如时间问题、实验设备等情况，对本实验活动的教学做了相应的调整，以实验设计的讨论分析为主要教学方式，在实验探究过程中，通过参与解决课堂中衍生出的问题，找出实验方案中的缺陷，逐步找到解决问题的思路，掌握并学会应用科学探究技能解决实际生活中的问题。2学情分析实验教学的对象为高二年级的学生，他们学习了细胞呼吸的相关知识，能够概述需氧呼吸和厌氧呼吸的过程及原理。学习了光合作用的相关知识，能够说出光合作用的概念、反应式、光反应和碳反应的阶段、场所和产物。在“活动：探究pH对过氧化氢酶的影响”的实验中，已经初步学会运用依据实验目的、操纵和控制自变量、限制和控制无关变量、观察和测量因变量的科学方法，体验控制变量、设置对照组和重复实验的意识，但实验数据的获得、处理、转换和分析能力，还较为薄弱。三、教学目标知识目标： 1列举影响叶片光合作用的主要环境因素； 2区分真正光合速率和表观光合速率； 3应用光合作用影响因素指导农业生产实践，如提高农作物产量。能力目标： 1制作测CO2浓度变化的实验装置； 2测定表观光合速率和细胞呼吸速率，利用数学方式处理实验数据，并将数据转换为曲线；3判断并评价实验数据的差异。情感目标： 1利用合适的语言表达自己的想法和建议，实现小组间交流；2体验科学探究的严谨与乐趣，学会与他人合作；3认同温度因素影响下的光合作用与呼吸作用之间的辩证对立统一关系。四、教学重难点教学重点： 1实验数据的获得、处理、转换和分析； 2认同温度因素影响下的光合作用与呼吸作用之间的辩证对立统一关系。教学难点： 1实验数据的处理与转换； 2. 判断并评价实验数据的差异。五、教学方法多媒体展示法、活动探究法、集体讨论法六、教学过程1课前准备教学流程教师活动学生活动设计意图课前准备准备实验全套装置：大小及生理状况一致的鲜绿的菠菜叶片若干、水、冰块、100W聚光灯、恒温水浴锅、橡皮泥与凡士林、锥形瓶；在锥形瓶内放置三种传感器探头，塞上橡皮塞，用凡士林密封，把传感器与电脑相连，通过软件就可以直接生成密闭锥形瓶中光强、温度、CO2浓度的三条变化曲线。通过前课学习，做好如下准备：1对实验方案进行设计并通过讨论改进实验方案；绘制出实验结果记录表；2讨论实验无关变量及其控制方法；3掌握仪器设备和ELAB软件的使用方法。2课堂活动教学流程教师活动学生活动设计意图交流讨论提问：1. 该表格说明影响玉米产量因素有那些？ 2. 温度通过什么途径影响玉米产量？点评：温度是影响农作物产量的一个关键因素。我们一起来探究温度是如何影响植物光合作用的。对学生实验设计方案进行评价与修正，对学生进行分组。联系光合作用和呼吸相关知识，回答：温度预期回答：呼吸作用和光合作用从应用入手，培养学生观察能力，激发学生学习兴趣，并导入新课实验操作1PPT展示分组要求（分12组，6组测表观光合速率，6组测细胞呼吸速率）；2说明实验装置安装需注意的事项。 教师处于观察者的角色 学生依据前课的学习1明确实验装置安装的要求；搭建实验装置；2使用软件建构3个坐标系（横坐标为时间，纵坐标分别为CO2浓度、光照强度和温度）；3开始实验实验预测利用等待数据生成的空白期，各小组绘出CO2浓度变化预测曲线。说出本小组黑暗时CO2浓度趋势产生的原因？ 黑暗组：0oC、50 oC曲线变化不明显 10oC、20oC、30oC、40oC呈现出一定上升趋势光照组：0oC、50 oC曲线变化不明显 10oC、20oC、30oC、40oC呈现出一定下降趋势对学生的回答进行评价与分析，解析温度影响光合作用和呼吸作用的机理问题 通过自评互评，修正和弥补知识缺陷数据处理教师处于观察者与帮助者的角色，指导学生实验数据记录记录实验数据利用实验记录表准确实验数据数据分析组内数据分析： 提出问题串： 1在黑暗与光照不同条件下，实验所得数据中有呼吸速率和表观光合速率吗？2如何处理现有曲线，获得反应速率曲线？3如何求某一时间点（如200s）时的反应速率？4如何求200s-500s这一时段的平均反应速率？5最终获得的反应速率如何选取？记录小组结果，完成表格、曲线组间数据分析： 1实验所得结果与实验假设是否一致，如果不一致，分析可能原因？2比较不同表格数据，找出异常值，组织讨论学生异常值出现的原因；3. 本小组相应温度下的反应速率如何选取?点评：一个温度是不是最适温度，要能较长时间维持反应速率的温度，才算最适温度。因此，短时间内上升与下降的数值，不能采用。需要采用反应速率稳定后的数值。汇总分析（真正光合速率）： 如果需要测定真正光合作用速率，还需要对数据进行如何处理? 学生间交流讨论完成数据转换和填表绘图对各小组的实验结果进行汇总，分别绘出不同温度下，呼吸速率和表观光合速率的拟合曲线整合表观光合速率和细胞呼吸速率的相关数据，获得真正光合速率。1重难点突破2学生通过独立思考、组内讨论、生生评价、组间交流，提升学生获取与处理信息的能力、理解与表达能力，突破教学难点3培养学生利用取点连线作曲线图从而呈现实验结果的能力引导学生关注稳定状态下的平均值应用生产实践1.培养学生处理数据的能力2.通过全班同学的密切合作探究出温度对真正光合速率的影响，升华课程3.激发了学生的学习兴趣，体会到了成功的快乐总结体悟1根据实验研究结果，如果想提高农作物产量，你有什么好方法么？2除了温度之外，影响光合作用的环境因