光合作用的探究历程教学设计

摘要:通过光合作用的探究历程,使学生基本建立起了实验设计的思路,并且可以进行独立的实验设计,从而培养学生的科学素养和能力。

关键词:光合作用 探究历程 教学设计

一、设计意图

“光合作用的探究历程”这部分内容知识目标明确,有初中学习的铺垫,比较容易掌握,而技能目标与情感、价值观的目标相对高中学生的要求较高,这部分要求在教学中往往被忽略,而得不到应有的重视。科学发展史展现了许多的探究活动,最能体现新课标理念,应该给予高度重视。一方面能从光合作用的发现过程中深化对概念的理解,受到科学家崇高的精神境界熏陶。另一方面,从课堂中参与进行的这些活动,逐渐意识到科学理解并不是突然出现的或者是一次到位的,每个新概念都反映了发现者的个人背景等。进一步体会探究问题的原则和方法,尝试着向科学家一样思考。

本节课以“光合作用的探究历程”为主线,遵循科学家的探索思路,通过对几个经典实验的讨论分析,以问题(任务)驱动模式,引导自主、探究、合作式的学习。让学生对科学探究有一个比较完整的认识,从中领悟科学探究的原则和一般方法。

二、教材分析

《能量之源---光与光合作用》是人教版必修Ⅰ第五章第四节的内容,光合作用是自然界最基本的物质代谢和能量代谢。光合作用知识的掌握为生态系统结构和功能的学习奠定基础,当今人类社会面临的粮食、资源、环境等问题与光合作用有着密切联系,所以光合作用知识在全书教材中占重要地位。

光合作用的探究历程在教材中呈现的是科学史教育,可以使学生在了解光合作用原理的同时,认识到科学发展的艰难,科学探究方法的重要,学会科学探究的一般方法。另外,通过各学科的交叉渗透,认识到综合利用各学科的成果和研究手段的重要。因此,对本节教材的再加工和深度开发,能够体现了新课程标准,突出了生物学科重视科学探究能力培养的学科特点,这也是常规教学手段所无法比拟的。

三、学情分析

本节的授课对象是高一的学生,①学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识。②在前面的《降低化学反应活化能的酶》一节的学习中已经学习过简单的对照实验和相关的实验设计原则。③他们具备物质转变和能量变化等相关的化学知识。使本节课中的实验设计得以顺利进行。

四、教学过程

引入课题:展示原始地球的图片,然后就人类生存而言,让学生比较原始地球和现在地球气体成分中最大的不同是什么?氧气的产生与什么生理过程有关呢?那么,什么是光合作用呢?总结光合作用的定义,指出人们得出这一认识经历了漫长的探索历程。

学生活动:回忆初中学过的有关光合作用的知识。

设计意图:通过对已学知识的回忆,达到了解学生和引入新课的目的。

(一)光合作用的探究历程:

Ⅰ1648年,海尔蒙特的实验:同学们有没有想过:树重量的增加来自何处?

课件展示1648年,海尔蒙特的实验。

提出问题:1、要排除外界因素的干扰,怎么排除?2、要设置对照,如何设置?3、海尔蒙特的试验结论是什么?

讨论得出结论:水分是植物建造自身的原料。那他的实验结论完全正确吗?从植物生活环境的角度分析,还应考虑什么因素?引导提出问题:空气对植物生长有影响吗?

学生活动:分析实验

设计意图:通过情景导入,激发学生思考,培养分析能力,养成严谨的科学态度。

Ⅱ1771年,普里斯特利的实验:课件演示普里斯特利的实验。该实验说明什么?

引导思考:

1.几组实验的现象是什么?

2.有无植物的两组实验装置起什么作用?

3.该实验装置中玻璃罩有什么作用?

(引导分析,并指出实验设计中的基本原则:对照、单一变量等)

但是,后来很多科学家在重复普里斯特利的实验时,总是有时成功,有时却会失败!这是什么原因呢?

学生活动:学生分析实验现象,交流。得出结论:植物可以更新空气。

设计意图:培养学生的读图能力、语言表达能力。得出实验设计中的原则

Ⅲ1779年,英格豪斯的实验:荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验,结果发现:普里斯特利的实验只要在阳光下都能成功,植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。

直到1785年,由于发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的实二氧化碳。可见生物科学的发展需要建立在其他学科的基础上。这一过程在光下都能成功,光能哪里去了?

1845年,德国科学家梅耶根据能量转换和守恒定律明确指出,植物在进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来。

光能贮存在什么物质中呢?植物在吸收水分和二氧化碳,释放氧气的过程中,还产生了什么物质?

学生活动:学生大胆猜想、讨论。

设计意图:让学生认识到技术的发展在科学研究中的作用。

Ⅳ1864年,萨克斯实验:请学生讲述萨克斯的实验,放映一段学生初中时做实验的录像。

引导思考:

1.暗处理这一步是否可以省略?为什么?

2.本实验是否存在对照组?若有,请指出单一变量。

3.这个实验可得出什么结论?

(强化科学探究实验设计的基本方法、原则)总结:光合作用的产物有淀粉。

学生活动:讲述分析结果

设计意图:使学生产生亲切感。强化科学探究的基本方法、原则。

Ⅴ20世纪40年代,卡尔文的实验:光合作用产生的有机物是怎么合成的?你的实际思路是怎样的?仍然采用同位素标记法。简述卡尔文循环。

学生活动:学生总结本节课的探究过程中用到了哪些方法?实验设计的关键是什么?感悟是什么?

设计意图:培养学生归纳、概括、表述能力

形成性评价练习:1.同步练习。2.思考与讨论P103。3.课外拓展:①设计实验验证光合作用产生了O2;②设计实验验证光合作用消耗CO2③光合作用的探究历程中,有多少位科学家得了诺贝尔奖。他们研究了哪些问题?(学生自选一题)

五、教学反思

本节课较圆满的体现了教学设计理念,课堂上学生始终沉浸在科学探究的氛围中积极思维;学生基本建立起了实验设计的思路,并且可以进行独立的实验设计;学生的科学素养和能力得到了培养。遗憾的是,因为课堂信息容量大,在有限的一节课中,没有时间让学生充分讨论。