光合作用探究历程教学设计

《光合作用的探究历程》教学设计教材分析本节课为高中必修1《分子与细胞》（人教版）第5章第4节能量之源——光与光合作用中的内容。第4节包括“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理和应用”两大部分，其中“光合作用的探究历程”这部分内容往往被许多老师在上课时一带而过，并未加以重视。事实上，光合作用探究过程中的经典实验，从一定程度上反映了科学探究的一般方法，是培养学生科学精神、科学态度和科学研究方法的好素材，为后面众多的实验打下一个良好的感知基础，也为讲述光合作用的原理、过程做好知识铺垫。因此，“光合作用的探究历程”这部分内容相当重要，不容忽视。本节教学设计是该节的第一课时内容。我准备让学生以经典的光合作用研究历史中的重要事件为线索，以光合作用的反应式为主线，遵循科学家的探索思路，总结出光合作用的探究历程。了解科学家探究科学的艰辛历程和学会探究的一般方法，为以后的学习打下基础；同时在学习过程中借助传感器来测定CO2含量的变化，让学生认识到技术的发展在科学研究中的作用。学情分析学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识，而且生活实践中也对光合作用有所了解，但是对于光合作用的发现历史却很陌生。高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。在教学过程中，教师要尽量创设学生活动的机会，让学生成为学习活动的主体，教师只是为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫，让学生在问题引导下进行课堂探究活动，是学生顺利由感性认识向理性认识过渡。设计思想以高中生物课程标准的“提高科学素养；面向全体学生；倡导研究性学习；注重与现实生活的联系”的课程理念来设计教与学的过程。最想突出的处理：1．还原科学研究的历史面貌，突出生物学的“实验学科”特点；2．结合光合作用的反应式以实验探究贯穿整个教学；3．借助现代生物仪器来开展教学，让学生认识到技术的发展对研究的作用。四、教学目标知识：1、光合作用的发现过程（A：知道）2、光合作用的概念及反应式（C：理解）能力：1、学生能够正确使用一般的实验器材；2、学生能客观地描述生物现象，并通过观察提出与生物学相关的问题；情感态度与价值观：讨论科学史上的经典人物和实验，避免知识“去背景”和“简单化”；2、认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。学会参与、合作和交流五、教学重点和难点重点：光合作用的发现过程、光合作用的概念及反应式难点：光合作用发现过程的几个著名实验的设计思想。六、教学准备及用具教师课前完成《验证绿叶在光下产生淀粉的实验》，制备实验过程的投影片，收集相关图片和素材，制备幻灯片，CO2传感器，收集氧气装置等。七、教学过程教学环节教学过程设计意图教师活动学生活动创设情景、引入课题播放绿色植物硕果累累的图片【演示幻灯】植物节的标志学生观察激情引趣，引起学生对光合作用的重视。一、光合作用的探究历程通过这个有意义的活动，我们知道植物对人类有着非常重要的影响，最关键是因为绿色植物能进行（光合作用）。初中我们已经学过了绿色植物在光照下能够吸收（CO2），放出（O2），这个看似很简单的过程是如何发现的呢？今天我们就一起来体验科学家对光合作用的探索历程。学生倾听，回答激发学生的探究欲望和学习兴趣。实验一：1648年，海尔蒙特柳树实验【演示幻灯】“公元前3世纪，古希腊科学家亚里士多德提出，植物生长在土壤中，土壤是构建植物体的唯一原料。”→提出问题：事情果真这样吗？教师：这种观点对于当时的科学发展水平而言还是比较先进的，因此在较长的一段时期内被奉为经典。学生大胆猜想通过情景导入使学生尝试提出问题，作出假设。情感教育。教师：一直到17世纪上半叶，比利时科学家海尔蒙特做了一个简单而有意义的实验，一切才开始改变。【演示幻灯】海尔蒙特(Helmont)柳树实验装置（教师简述实验的过程）得出结论：水分是建造植物体的唯一原料！（板书——H2O）学生倾听，思考培养学生的理解能力。进一步提问：你同意海尔蒙特的观点吗？忽略空气对植物的影响。提出矛盾，激发学生思考，再逐步释疑，效果更好。实验二：1771年普里斯特利实验【演示幻灯】普里斯特利的两组实验图片观看图片演示观察能力的培养根据实验内容，提出问题1、这两组实验的现象是什么？单独密封的蜡烛很快熄灭、老鼠很快死去，与绿色植物一起的蜡烛暂时不会熄灭、老鼠会存活很长时间。了解对照实验原则、单因子变量原则实验中的相关应用。2、有无植物的两组实验装置，起什么作用？实验说明什么问题？对照作用、绿色植物可以更新空气。实验三：利用CO2传感器开展实验，检验两个问题：一、光的重要性；二、光照下CO2会减少普里斯特利的实验说明了空气对植物体是有影响的，但由于科学水平的限制，他并不知道植物更新了空气的哪种成分，当然现在我们知道所更新的是氧气，吸收的是二氧化碳。他的实验成果是很伟大的，在当时引起了很大的反响，但其他科学家在重复他的实验时，发现实验时而成功，时而失败，这到底是为什么呢？事实证明该实验只有在光下才能成功。（板书——光）那我们今天利用现代仪器来检验在密闭空间内，光对绿色植物吸收CO2的影响。教师介绍实验的装置，包括CO2传感器、数据收集器、玻璃钟罩、天竺葵等。环节一：教师现场演示实验：把天竺葵放置钟罩内，用不透光的材料把钟罩遮住，打开CO2传感器，看下在黑暗中CO2含量的变化？（预期结果——上升，说明植物体的生长与光有关系）环节二：用CO2传感器来测密闭的钟罩内CO2的含量下降，验证了普里斯特利实验，植物体吸收的是CO2。（板书——CO2）环节三：利用现有的装置我们能够进一步探究的课题：探究光照强度对光合作用的影响？（自变量：光照强度，用台灯的数目来控制；因变量：相同时间内CO2下降的幅度）学生大胆猜想。学生体会到成功需要通过不断的实践才能获得的。学生倾听、观察学生结合所学的知识发表自己的看法让学生认识到技术的发展在科学研究中的作用。锻炼观察能力及语言表达能力实验四：（重复）英格豪斯实验关于氧气的变化，我们可以采取这套装置，引出英格豪斯的实验：【演示幻灯】英格豪斯的金鱼藻集气排水实验图片（教师讲述该装置组成）教师动手演示：金鱼藻在光下产生的气体是带火星的木条复燃，得出结论：产生的气体是O2（板书——O2）学生分组展开实验。确定了植物起到“净化”空气的作用。能够正确使用一般的实验器材；培养学生尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。实验五：1864年，（重复）德国萨克斯实验教师问：反应式平衡了吗？当中的C与H等元素变成什么物质了呢？为了寻找这一问题的答案，有一位科学家（萨克斯）做了一个经典的实验，指导学生看书P102萨克斯的实验。老师在课前按照他的实验步骤做了一个实验，我们一起来看看到底经典在哪里？【演示幻灯】将盆栽天竺葵放到黑暗处一昼夜，然后让一个叶片一部分曝光，一部分遮光。过一段时间后，把这个叶片放入盛有酒精的小烧杯里，隔水加热，除去叶片含有的叶绿素，再滴加碘酒，发现遮光的部分无颜色变化，曝光的一部分则呈深蓝色思考三个问题：1．为什么对天竺葵先进行暗处理？2．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？3．这个实验说明什么问题？倾听，认真观看，提出问题。讨论答出：1．暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。2．部分遮光部分曝光，是为了进行对照。3．碘遇淀粉变蓝，结果证明绿叶在光下制造了淀粉锻炼学生的观察能力以及表达和交流能力。感受科学发现过程，提高学生探索求实的科学素养。进一步培养学生科学实验探究的原则和方法自然过渡到这里我们已经能写出光合作用的反应式，（板书——（CH2O））：设疑：这一整个化学反应过程是发生在整个植物细胞中呢？还是集中在细胞中的某个区域？学生思考，猜想实验六：1880年恩格尔曼实验【演示动画】恩格尔曼的实验过程观察思考根据现象（结果）推出正确的结论，培养学生逻辑思维、推理、判断能力。现象：装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。结论：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所，光是条件。1、为什么选用水绵做为实验材料？（因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究）2、为什么选黑暗且没有氧气的环境？（为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性）3、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？（证明实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来