光合作用的研究历史(教学设计)

光合作用的研究历史（教学设计）上海市桃浦中学周鹏鹦依据《上海市中学生生命科学课程标准》，《光合作用的研究历史》是主题三《生命的物质变化与能量转化》中《光合作用》的第一个教学内容，学习水平要求为A级，要求学生知道光合作用的研究历史，据此设计本节课的教学方案。教材分析“光合作用”是《高中生命科学》第一册第四章《生命的物质变化和能量转化》中继《生物体内的化学反应》之后第二节的内容，包括了“光合作用的研究历史”、“叶绿体及其色素”、“光合作用的过程”、“影响光合作用的因素”。光合作用是地球生命最基本的物质代谢和能量代谢，是地球上最重要的化学反应，足见它的重要地位，在整个高中教材中也极为重要。“光合作用的研究历史”是”光合作用”第一课时的教学内容。教材呈现的是科学史教育，是300多年来，众多科学家对于光合作用研究过程的缩略史。在本节的教学中，不仅仅是告诉学生科学家的故事，更重要的是让学生参与到科学探究活动中，体会到科学发现的艰难和取得成功的快乐，学习科学探究的一般方法，从而感悟科学家的探索精神和科学思维方式，以及生命科学的发展和其他学科发展的关系，从而全方面提升现代中学生的生命科学素养和学习生命科学的热情和兴趣。这是本节教与学活动所要完成的重要目标。因此，重温有关光合作用的科学发现之路，不仅为学生进一步学习理解光合作用的有关知识奠定基础，更可以让学生逐步认识科学研究对于促进推动人类和社会发展的重要作用，提高热爱科学、热爱生命的思想意识。二、学情分析我校处于普陀区西北部市郊交界的桃浦地区，为一所相对薄弱的完全中学。通过初中的学习，学生对光合作用的原料、产物、条件已有一定认识，对光合作用发现史中的几个实验，如普里斯特利实验、萨克斯实验也有一定基础，因此达成知识目标不难。高中学生具备了一定的观察和认知能力，教材介绍的几个经典实验，学生从其现象总结结论是不难的，但是对实验为什么这么做，实验设计中反应的科学思维、科学方法，学生缺乏思考，认识不够，存在一定难度，因此需要教师的引导，给学生搭建上升的“梯子”。按照课程标准的要求，加之学生已有的初中学段的学习基础，教学过程中，不仅引导学生了解实验的过程，更要引导学生关注实验设计的技巧、分析实验设计的目的和原因，从而提高学生分析实验和设计实验的能力，并为“影响光合作用的因素”实验做好铺垫。。三、设计思想依据《标准》和教材内容，结合学生的实际情况，设定本节课的教学目标，不仅让学生知道光合作用研究的历史事实，更要让学生参与到科学探究和发现的过程中，培养质疑、判断、分析、想象、设计等能力，从而感悟科学家的探索精神和科学思维，全面提升生命科学素养。课堂上，学生是主体，学生的认识和感知是教学的最大要求；而教师是活动的组织者和引导者，本节课以光合作用的发现历史上的几个经典实验为主线，教师通过有目的、有序的设问，激发学生的思维，让学生从中体会科学发现的艰辛和取得成功的快乐；同时感受科学研究方法的重要，获得科学思维方法的锻炼、实验设计的感性认识。教材呈现的经典实验较多，而课堂时间是有限的，根据学生认知，对经典实验的处理有详有略，重点介绍赫尔蒙特、萨克斯和鲁宾卡门实验。赫尔蒙特实验，学生通过教师有目的的设问，体会科学探究的一般过程；萨克斯实验，学生通过讨论互动，理解实验设计的目的，关注实验设计原则；鲁宾卡门实验，学生通过自学同位素标记法，尝试参与实验的设计，再通过观看多媒体演示实验过程，理解其他学科和技术的发展对生命科学发展的推动作用。通过“教师引导分析试验——学生讨论分析实验——学生尝试设计实验”的几个环节，让学生借助教师搭建“脚手架”，在原有知识的基础上逐步构建知识体系，并逐步提高科学探究能力。使得学生在潜移默化中得以认识和提高。最后，通过展示学生参与探究实验的具体事例，让学生的科学思维得到训练和发展，同时生成新的问题，为今后学习做好铺垫。实验设计作为课后作业，使学生的探究能力进一步发展。四、教学目标知识与技能通过学习，能简述光合作用的研究历史。过程与方法1、经历光合作用的发现史，体验科学发现的过程。2、通过对经典实验的分析，了解科学家的所想、所做，关注实验设计的技巧和原则，学习生命科学科学探究的一般步骤和方法。情感态度与价值观1、通过重温光合作用发现史，感悟科学家们严谨求实的科学态度和百折不饶的科学精神。2、关注科学研究的方法，感悟其他学科以及技术对生命科学发展的重要性。五、教学重点难点教学重点：光合作用的研究历史中经典实验；科学探究的方法和实验设计的原则。教学难点：1、科学研究方法的理解和运用；2、同位素标记法。六、教法和学法1、引导探究依据高中学生的认知规律，通过知识的发现过程，促成知识的意义建构和能力的逐步提高。2、互动讨论通过创设民主、平等融洽的教学氛围，充分发挥学生主体和教师主导作用。在师生、生生、人机的互动交流中，引发学生自主性的探究活动。3、直观教学运用实物、现代化教学设施等直观手段，创设教学情景，以情激趣，以趣导学，求取课堂教学的最大有效性。七、教学技术和学习资源多媒体教学设施和课件盆栽绿色植物（观叶类）关于地球上绿叶光合作用相关资料八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引入实物：盆植物，提问：植物最重要的生命活动？ppt：数据资料等，展示地球上绿色资源及光合作用的意义。观看，感受。以数据引起对主题、对学科价值、对人类问题的关注。从而感悟光合作用的意义，油然而生热爱生命，尊重生命的情感。提问：什么是光合作用，怎样进行的？提问：人类怎么发现的呢？运用已有知识，回答。进入主题。1642年，赫尔蒙特实验讲述：2000多年前亚里士多德的观点，引发学生思考。Ppt出示：赫尔蒙特实验过程。提问：为什么做这个实验？为什么种植在密封的桶内并加桶盖？为什么只用纯净的雨水浇灌？为什么土壤烘干后称重？结论是什么？正确吗？分析实验设计的原因，总结实验结论。思考问题并回答，形成对科学实验探究的初步认识。通过互动，师生共同搭建认知平台，为后续研究的展开搭建脚手架。引发新的问题，进行下一个探究。1771年，普里斯特利实验出示实验过程图示。提出：实验有时成功有时失败？据图描述实验现象，总结实验结论。分析原因，交流。尝试设计对照试验。提高表达、归纳能力。1779年，英格豪斯实验讲述英格豪斯经过500多次实验才明白其中的原因。总结实验结论。感受科学研究的艰难和科学家坚韧不拔的研究精神。1864年，萨克斯实验提出：光合作用还有什么产物呢？组织学生阅读、表述有关实验过程，讨论分析实验中蕴含的实验方法及设计原则。提问：为什么要黑暗放置12小时？同一叶片一半曝光一半遮光的原因？阅读教材，简述实验过程。讨论：学习过程中思考实验设计的巧妙和严密之处。利用认知平台，对科学探究进行重温和认识。1939年，鲁宾和卡门实验提问：水是怎么产生的？采用了什么研究方法？同位素有什么特点？呈现实验过程。自主学习，在原有知识的基础上思考回答问题。总结实验结论。理解生命科学的发展离不开技术的发展和物理学科的支持。20世纪40年代，卡尔文实验讲述：1948年，卡尔文用同样的方法研究二氧化碳的去路，探明了二氧化碳最终转化为有机物的途径，称为卡尔文循环。此研究获得诺贝尔奖。感受体验科学发展的艰辛，知识的永无止境。小结至此，人类对光合作用的研究结束了吗？解释光合作用的复杂，为今后学习埋下伏笔。哪些地方体现了科学家的探索精神？哪些地方反应了科学的设计？其他学科及技术与生命科学发展的关系？思考。想象。交流学习感悟。感悟科学家的探索精神及思维方法。反馈展示某同学实验设计实例，思考设计的缺陷，生成的问题。交流。培养和检测学生科学思维的程度。生成新的问题，为今后学习做铺垫。作业实验设计：探究光合作用需要二氧化碳？九、板书：光CO光CO2+2H2O*

（CH2O）+H2O+O2*