新课程背景下光合作用发现教学设计

新课程背景下“光合作用发现”教学设计北京市第十中学李媛2004年，广东、山东、海南和宁夏四省首先进入新课改，与以往课程相比，新课程的一个核心理念是引导学生探究性学习。本节课的教学，是以光合作用发现历程的经典实验为线索，让学生体验光合作用发现的过程及科学探究活动中的不同侧面，启发学生从现象入手提出问题。通过探究性学习，让同学们积极主动地参与到教学中来，探索光合作用的实质，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神”。一、指导思想本节课主要以启发式教学思想为指导，借助多媒体技术这个平台为学生创建一个良好的学习环境。通过教师提出一系列精心设计的问题，在教师的启发指导下，让学生主动参与到教学过程中来，让他们自己动脑去分析、探索，在探索的过程中研究和领悟得出结论，从而达到使学生即获得知识又发展智能的目的。二、理论依据建构主义学习理论强调以学生为中心，认为学生是认知的主体。它对信息技术环境下的教学提供了最强有力的支持。首先，多媒体技术因为能够提供形象、直观的学习环境，因而有利于学生去主动探索、主动发现。其次，多媒体能提供图文声并茂的多重感官刺激，能够有效地激发学生的学习兴趣，有利于学生更好地参与到教学过程中来。三、教学目标：知识目标：1、能够叙述光合作用的概念2、能够说出几个经典实验的方法及结论；3、能说出光合作用的原料、产物、场所和条件。能力目标：培养科学探究意识，能够设计简单的生物学实验情感目标：激发科学兴趣，感受实事求是的科学态度六、教学设计教学内容的设计本节课的教学内容有两个一是光合作用的概念，二是光合作用的发现。针对光合作用的概念这一教学内容，主要通过复习初中相关的生物学知识引导学生深刻剖析概念的内涵。对于光合作用的发现过程，主要通过多媒体课件向学生直观展示四位科学家所做的四个经典实验。具体做法是：将几个科学家的研究分解开来，把探究性和趣味性相结合。通过设置一些具体问题引导学生思考，让他们主动参与到教学中来。2、教法与学法的设计本节课运用了“问题解决”与“合作学习”相结合的教学模式，首先，在教法上，教师以问题为中心组织教学，通过创设启发性的问题情境，引发学生的认知冲突，使教学过程发端于问题、推进于问题、最后归宿于问题。教学时，我重点介绍了科学家的实验设计思路和方法。例如，在介绍1880年德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验材料进行光合作用的实验时，我简要介绍了水绵的生理特征之后，先请学生自己阅读“实验过程”，然后提出问题让学生思考：1、为什么选择水绵做实验材料？2、恩吉尔曼将水绵和好养性细菌放在一起的目的是什么？大部分学生都是从实验操作过程上找答案，惟独忽略了“选择实验材料的重要性”这个问题。我就引导学生结合水绵的结构特点：具有细而长的带状叶绿体，叶绿体在细胞中又呈螺旋状分布。想到这样的叶绿体不仅受光面积大，也便于观察、分析和研究，并且强调科学实验材料的选择是实验成败的关键因素之一。通过这些讲述不仅拓宽了学生的思路，而且使学生清醒地意识到选择实验材料的重要性。接着提问：恩吉尔曼设计实验步骤时，为何要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里?为什么要选用极细的光束照射，并且用好氧细菌检测?通过上述一系列问题，极大地激发了学生的学习兴趣，引发学生更深层次的思考，从而实现“以其所知、喻其不知、使其知之”。在学法上，结合问题情境，借助多媒体课件的优势，让学生主动参与课堂教学。高二学生的特点是抽象思维能力和综合思维能力较强，同时，对生物课程的学习，也有着浓厚的兴趣。他们在初中曾学过“光合作用”的内容，但是对此了解得很浅，因此，教学中可以利用学生的知识基础并遵循学生的认知规律，通过同座位，同小组同学的互相协商、启发，同学们一起分析、综合、归纳和概括，引发他们主动思考，独立探究，自主进行意义建构，并将学到的知识应用到具体的或新的情境中去，以实现知识的活化与迁移。3、教学媒体的设计本节课教师将教学内容制成多媒体课件，其中包括一个演示文稿和两个视频文件。从学生心理发展特点来看，高中阶段是学生思维能力发展的重要时期。因此，高中生物教学在强调生物学知识传授的同时，更应该注重对学生进行思维能力的培养。传统的生物学教学，由于课时的限制，一节课要安排大量的教学内容，很仓促。一些知识点无法展开，几乎没有课堂讨论的时间，更没有分析和概括。因此，学生分析问题和解决问题的能力无法提高。本节课使用多媒体课件，利用相关素材创设问题情景，将本节课的教学内容能够直观、清晰的呈现在学生面前，同时将大量的板书、尤其是教师设计的一些问题放在powerpoint里，较好地解决了内容多与时间少这个矛盾，增大了教学容量，增加了知识量，开拓了学生的知识面。两个视频文件让学生更好的理解了水绵和好氧性细菌这两种同学们肉眼看不见而且是非常陌生的生物，变抽象为形象，变微观为宏观，易于学生的理解。通过这样的媒体设计不仅增大了学生们与教师之间、学生与学生之间交流的机会，也能更好体现生物课自身的教学特点。3教学评价的设计教学评价使教学过程中不可缺少的环节。通过教学评价，教师可以获得学生学习情况的反馈；学生可以了解自己学习中存在的问题。本节课主要通过形成性评价，即在教学过程重通过学生在课堂上的表现，主要根据对教师提出问题的回答来评价教师的教学效果和学生的学习成果。八、课时安排1课时教师活动学生活动设计意图引言：第二章我们学习了细胞的结构和功能，谁给大家说说植物细胞和动物细胞在结构上有什么区别？植物细胞要叶绿体干什么？什么是光合作用？光合作用同学们在初中已经学过，都很熟悉，但对光合作用的机理却知道得很少？光合作用是如何被发现的？光合作用释放的氧气到底是从哪来的?今天我就和同学们一起来探讨这个问题。板书：第三节光合作用光合作用的发现（一）普利斯特里的实验一粒种子长成一棵大树，体内积累了大量的营养物质，但很早以前，人们认为植物体内的营养物质全部来自土壤，当时英国的一个科学家普利斯特利对此提出了质疑，他做了一个实验，我们一起来看一下。（播放普利斯特的实验）问：你们看了这个实验后，可以得出什么结论？这个实验是1771年做的，当时普利斯特并没有得出我们刚才得出的结论，他得出的结论是：植物可以净化空气。再问：同学们在仔细看一看这个实验，普利斯特利得出的结论有什么局限性？提示：在此之后，有人在重复他的实验时，有的人成功了，有的人没有成功，这个实验在做的时候，需要一个必要的条件是什么？（再提示：在什么条件下把小老鼠和绿色植物放在一起，小老鼠会死）小结：普利斯特在得出这个结论的时候不知道植物更新的是空气中的什么成分。也没有考虑到光线在这个实验中起的作用。直到1880年德国科学家恩吉尔曼做了一个很有趣的实验，我们一起来看一看实验过程。（二）恩基尔曼的实验

介绍实验材料提出问题：

1、为什么选择水绵做实验材料？2、恩吉尔曼将水绵和好养性细菌放在一起的目的是什么？介绍实验一：实验一：将载有水绵和好氧性细菌的装片放在没有空气和黑暗的条件下，然后用很细的光束照射。课件演示实验一提出问题：用显微镜观察，好氧性细菌集中在什么部位？为什么用细光束照射？介绍实验二将载有水绵和好氧性细菌的装片放在没有空气但是曝光的条件下，用很细的光束照射。课件演示实验二：提出问题：好氧性细菌的分布在水绵的什么部位？（注意与黑暗的条件下比较）强调：叶绿体全都接受光照。进一步提出问题：综合两个实验，你能得出什么结论？恩吉尔曼到底想证明什么？提示：好氧性细菌为什么要集中在叶绿体的周围？（三）鲁宾和卡门的实验1880之前，科学家对光合作用进行了大量的研究，已经证实光合作用的原料是二氧化碳和水，生成物是有机物和氧。恩基尔曼的实验也证实了氧气是从叶绿体中释放出来的。即然二氧化碳和水中都有氧原子，那么，氧气中的氧原子是从哪来的？是二氧化碳还是水？引导学生形成两种假设：氧气中的氧来自水氧气中的氧来自二氧化碳强调假设要通过实验检验问：如果假设氧气中的氧是来自水中的氧，同位素应该如何标记？课件演示假设一的实验过程问：假设一已经证实光合作用释放出来的氧是来自水，那我能不能就此断定氧气不是来自二氧化碳？课件演示假设二的实验过程问：卡门和鲁宾为什么选择小球藻做实验材料？再问：如果我想知道反应物H2O中氢的去向，应该怎么办？（四）萨克斯的实验光合作用的产物有氧气和有机物。恩吉尔曼已经检验了氧气的存在。如何检验有机物的存在呢？展示萨克斯的实验课件问：萨克斯实验证实了光合作用的产物中有什么？问：为什么要在实验前将叶片进行暗处理？问：实验时为什么要将叶片一半曝光、一半遮光？小结：通过本节课的学习，可以看出，几代科学家经过二百多年，才对光合作用的过程有了比较清楚的认识。可见，科学的发展道路非常艰辛，科学家们为此付出了艰苦的劳动并贡献了他们的智慧。学生思考回答：植物细胞有细胞壁，动物细胞没有。植物细胞有叶绿体，动物细胞没有。学生回答：进行光合作用阅读教材52页，光合作用的概念一学生朗读光合作用的概念。一同学找出概念中的关键词。学生观看普里斯特利的课件。思考的问题。答：光合作用可以吸收二氧化碳，释放氧气。同座位的同学相互商量学生思考并回答：光照学生观看课件阅读资料，了解水绵和好氧性细菌的特性。学生回答1、水绵：具有细而长的带状叶绿体，叶绿体在细胞中呈螺旋状分布，这样增大了受光面积，便于观察和分析。2、好氧性细菌的突出特点是好氧，恩基尔曼的目的是为了检测光合作用是否释放氧气。学生回答：叶绿体（回答不完全）接受到光照射的叶绿体。用细光照射便于观察学生回答：集中在叶绿体的所有部位（叶绿体全部接受了光照）结论：氧是从叶绿体中释放出来的，叶绿体是光合作用的场所

阅读与同位素标记有关的资料。观看鲁宾和卡门的实验回答问题。学生回答：不能，因为可能是水和二氧化碳共同释放的，所以，需要进一步证实假设二。学生回答：保证小球藻光合作用释放出来的氧全部来自被标记过的水，实验结果的准确性。观看萨克斯的实验，思考教师提出的问题回答：淀粉消耗掉叶片内的有机物，排除实验干扰。做对照。通过比较动植物细胞的结构，通过叶绿体的功能引出光合作用的概念通过找关键词，加深对光合作用概念的理解明确本节课的教学任务，让学生做到心中有数。培养学生的观察能力。拓宽学生的思路，培养学生质疑能力。将恩基尔曼的实验安排在普里斯特利的实验之后，是为了加强实验的连贯性。普里斯特利不知道绿色植物更新了空气中的什么成分，恩基尔曼做了什么呢？启发学生思考。强调科学实验材料的选择是实验成败的关键因素之一。培养学生概括问题的能力和语言表达能力。理解恩吉尔曼在实验设计上的巧妙之处。进一步加深理解光合作用的条件：必须有光培养学生综合分析问题和概括问题的能力为鲁宾和卡门的实验作铺垫。强调假设是科学研究中非常重要的环节。强调假设需要实验检验。再次强调实验材料选择的重要性。强调知识的应用强调实验过程中的单一变量。板书设计：光合作用光合作用的的概念二、光合作用的发现课后反思：本节课注重课程资源的选择、整合和优化，让学生经历光合作用发现的过程，感受科学研究的艰辛，培养科学探究的意识。通过启发式教学和教师的积极引导，力争发挥学生的主体作用，变教师教为学生主动学。附：教学流程图：开始开始结束探究单一实验变量的控制设疑师生交流课件展示萨克斯的实验过程课件展示两个假设条件下的实验结果阅读相关材料，引导学生就氧气中氧原子的来源作假设设引导学生自己得出实验结论师生交流师生交流引发学生思维冲突，争论探索实验结论为什么选择水绵和好氧性细菌做实验材料探究视频演示水绵和好氧性细菌课件展示恩基尔曼的实验设疑分析探索实验结论普利斯特里实验的局限性探究课件展示普利斯特里的实验设疑