1、光合作用探索历程教学设计泉州实验中学 庄庆芬 高二（3）班一、教材分析教材内容：本节课是必修一分子与细胞（人教版）中第5章“细胞的能量供应和利用”的第4节“能量之源光与光合作用”中“二、光合作用的原理和应用”的第一课时内容“光合作用的探究历程”。光合作用相关知识，是整个高中阶段的重点，也是高考必考的知识点。但是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
2、历程”这部分内容相当重要，不容忽视。地位作用：本节教学内容是对初中光合作用基础知识的进一步深化，更具体地阐明了光合作用发现过程中的几个著名实验。通过光合作用的探究历程让学生学习几位科学家实验设计的方法和巧妙之处，体验和认识科学研究的过程，并初步掌握简单的实验设计方法，学会具体的科学研究思路和方法，逐步形成科学探究的科学素养，为以后深入学习实验设计的方法、步骤和解题思路打下基础。二、学情分析由于在初中生物课中学习过有关光合作用的知识，高二学生对光合作用已经具有粗浅的了解，但是，对于光合作用的发现历史却较为陌生，关键对于我们这节课要达到的目标“科学探究的一般方法”知之甚少，对实验现象和结果进行解释
3、、分析和处理的能力还教弱。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，对事物的好奇心强，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。故在教学中，教师要尽量创设学生活动的机会，通过设置适量的问题情景，让学生成为学习活动的主体，激发学生的学习兴趣，培养分析、归纳、概括的能力。三、依据标准课程标准：说明光合作用以及对它的认识过程。2014年福建省理科综合考试说明：具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。四、设计思路本节课以“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
4、几个经典实验的讨论分析，采取“提出问题作出假设设计实验进行实验分析实验表达与交流”的教学方法，层层递进，环环相扣，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。在教学中，采用多元化的教学方式：利用图片、动画等教学手段，让学生对实验过程有直观感性的认识；通过学生课前设计实验，实施实验，充分调动学生学习主动积极性；把学生分为若干小组活动，使学生在较短的时间内确定实验方案，培养团队合作精神；通过师生共同总结并同步板书，让学生更深入地理解光合作用的概念和总反应式中的各个部分；通过课堂实验设计，及时加深巩固本节课所学习、涉及到的实验原理和方法，培养学生的科学素质和创新精神。在探
5、究问题的过程中，使学生感受到知识产生与发展是受当时科学发展水平限制的，并通过一些具体的数据：2000多年前，500多次、让学生体会到科学上的每一项发明和发现的背后都凝聚着无数探索者的辛勤劳动，更好地理解为什么说生物学的发展史就是一部众多生物学家不计个人名利为科学事业奉献毕生精力的奋斗史，对学生进行情感教育，这也是本节课的重中之重。五、教学策略1.随即进入式策略：创设诗情画意的画面，直接引入新课，激发学生学习兴趣。2.支架式策略：通过几个科学家的经典实验的过程、结果和分析总结出变量的判断、控制的方法，以及实验设计基本原则，进而进行简单的实验设计。3.自主学习策略：在教师问题引领下，通过阅读梅耶的
6、推论、卡尔文循环和同位素标记法的内容，提高自主学习能力。六、教学目标知识和技能目标：（1）会评述光合作用的发现史；（2）能写出光合作用总反应式。过程和方法目标：（1）分析普利斯特利的实验，初步学会应用单一变量原则；（2）分析英格豪斯的实验，初步学会应用等量性原则；（3）分析海尔蒙特、普利斯特利和英格豪斯实验的自变量、因变量和无关变量的控制，能完成简单的实验设计。情感态度和价值观目标：认识到科学发展的艰难、科学研究方法的重要，感悟科学家崇高的精神境界、实事求是的科学态度。七、教学重点和难点项 目内 容解 决 措 施教学重点1光合作用的探究历程；2实验设计的基本原则和方法。1.利用多媒体课件中的文
7、本、图片加上学生的自学以及教师的引导，结合光合作用总反应式进行梳理、总结。2.通过分析海尔蒙特的实验方法、结果和结论，初步理解实验设计中要排除无关变量的影响；分析普利斯特利的实验方法、结果和结论，初步学会应用对照原则和单一变量原则；分析英格豪斯的实验方法、结果和结论，初步学会应用等量性原则。在分析每一位科学家的实验时都不断地强调基本原则和变量的判断、处理并让学生自己设计一个简单的实验，课堂练习巩固。教学难点实验设计的方法同上第2点八、教学准备多媒体设备、教学课件、实物展示平台（展示学生的实验结果）等。九、教学过程教学环节教师活动学生活动教学媒体（资源）设计意图、依据（一）创设情景引入课题【展示
8、清新图片】同时播放音乐-清晨.MP3以题头诗引入： 请学生朗诵新叶沐浴着和煦的阳光，鸟儿在绿叶间尽情欢唱：“是你给了我生命的甘露，是你给了我无穷的能量！”观看美景、聆听清脆的鸟儿叫声，朗诵优美诗句PPT课件，图片以诗情画意，创设情景，激发学生兴趣和求知欲。（二）回眸历史亚里士多德的观点【思考】植物为什么长大?所需的营养物质来自何处？【出示资料】2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德根据经验推测得出结论：“植物是由土壤汁构成的”。【讲述】果真是来自土壤吗？亚里士多德的结论实际上只是一个经验上的推测，并没有进行相应的科学实验。倾听、思考、回答问题PPT课件，文本、图片使学生认识到科学的结论的得出需
9、要严谨的实验为基础。海尔蒙特的柳树实验【讲述小故事】开启探索之旅【出示资料】海尔蒙特的柳树实验。【提问】如果亚里士多德的结论是正确的，推测一下，5年后柳树增加的重量与土壤减少的重量是怎样的关系？观察、思考、分析、回答问题PPT课件，文本、图片故事引入，再次激发学生学习兴趣。让学生学会科学推测。【出示资料】海尔蒙特的实验结果：柳树重量增加了76.43kg而土壤只减少了约0.1 kg。【引导学生思考回答】1.海尔蒙特的实验可以得出什么结论？2.海尔蒙特在实验设计中，考虑到土壤要已知“干重”、要“加桶盖”，只用“纯净的雨水”，有何意义？【归纳总结学生的答案】排除无关变量对实验结果的影响。【副板书】排
10、除无关变量【引导学生思考回答】柳树真的只需要水就能长大吗？海尔蒙特忽视了哪些因素？观察、思考、分析、得出结论并回答问题思考并回答问题PPT课件，文本、图片培养学生分析问题的能力，以及面对现象提出合理假设的能力。普利斯特利的实验【展示本堂主题思路】科学探究的一般历程回忆并回答问题PPT课件，文本、图片初步建立科学探究的能力【引导讲述】引导学生根据科学探究一般历程写出普利斯特利实验方案观察、分析、思考、得出结论并回答问题PPT课件，文本、图片培养学生分析问题的能力以及通过现象得出合理结论的能力。普利斯特利的实验可以分成两个实验【提问】实验的自变量、因变量分别是什么？对照组和实验组分别是？玻璃钟罩的
11、作用?【提问】这个实验说明了什么问题呢？结论是？该实验体现出实验设应遵循什么原则。【总结】该实验体现了实验设计的“对照原则和单一变量原则”。写【板书】观察、分析、回答问题PPT课件，文本、图片分析实例学会运用实验设计的基本原则。英格豪斯的实验【承上启下】有人重复他的实验，但不能成功，这是为什么呢？请“荷兰的英格豪斯”，针对这个问题给大家作简要的报告。【提问】这个实验结论是？该实验体现出实验设应遵循什么原则。【总结】该实验体现了实验设计的“等量性原则”以及对照原则和单一变量原则。【板书】等量性原则“英格豪斯”扮演者：课件演示普利斯特利实验的实验方案，并指出只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶
12、才能更新空气PPT课件，文本、图片分析实例学会运用实验设计的基本原则。【提问】由于当时化学发展水平的限制，不清楚植物吸收、释放气体的成分，同学们根据现有的知识，知道是什么吗？【讲述】直到1785年，随着化学学科的发展，发现了空气的组成成分，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的气体是二氧化碳。可见生物科学的发展需要建立在其他学科的基础上。其他学生回答：吸收CO2，放出O2。使学生体会科学的研究需要不懈的努力，认识科学是逐渐发展的过程，不同学科在科学发展过程中相互促进。梅耶的推论【过渡】在这一过程中，光能哪去了？请“德国的梅耶”，谈谈他的看法。【提问】光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？
13、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。【过渡】植物光合作用除了释放氧气，还产生什么物质呢？思考，倾听“梅耶”扮演者用课件显示能量转换和守恒定律 PPT课件，文本、图片培养学生自学能力。萨克斯的实验【布置课前探究】给学生提供实验材料，让学生设计实验，并让“萨克斯”扮演者介绍实验实施方案（根据科学探究一般历程）【提问】1.实验前为什么要将植株放在暗处几小时？2.为什么一半曝光一半遮光？3.在光下培养一段时间的目的？4.酒精脱色的目的是？5.为什么最后叶片一半变成蓝一半不变蓝？【播放动画】萨克斯的实验过程【提问】1.实验中自变量和因变量分别是什么？对照组和实验组分别是什么？2.该实验
14、的结论是什么？【总结】“萨克斯”扮演者介绍萨克斯实验实验过程及展示各组的课前提前做的实验现象。（每组遮光的性状位置有点差别，共5组思考回答问题结合动画，观察、分析、思考、得出结论并回答问题。PPT课件，文本、图片进行实验设计能力的培养，学习该实验设计的巧妙之处。课堂巩固练习设计实验证明光合作用需要二氧化碳。【总结】实验设计小组合作讨论完成实验设计，进行交流。PPT课件，文本、图片进行实验设计能力的培养。恩格尔曼的实验【出示资料】水绵的细胞结构模式图，介绍水绵和好氧细菌的特点【播放动画】简述实验一，二的过程【提问】1.实验中自变量和因变量分别是什么？对照组和实验组分别是什么？2.该实验的结论是什
15、么？3.讨论实验中有什么巧妙之处？为什么水绵和好氧细菌是合适的实验材料？实验是如何控制实验条件的？【总结】倾听、观察、分析、思考、得出结论并回答问题。PPT课件，文本、图片进行实验设计能力的培养，学习该实验设计的巧妙之处。鲁宾、卡门的实验【提问】产物氧气中的氧元素是来自反应物中的二氧化碳还是水呢？【播放动画】鲁宾和卡门实验【讲述】介绍同位素标记法及鲁宾和卡门的实验。【提问】1.实验中自变量和因变量分别是什么？对照组和实验组分别是什么？2.该实验的结论是什么？【总结】阅读教材中有关同位素标记法的内容。倾听、观察、分析、思考、得出结论并回答问题。教材，文本PPT课件，图片培养学生自学能力。卡尔文循
16、环【过渡】光合作用的探究到此结束了吗？光合作用产生的有机物中的碳 ，是否来自CO2呢？【讲述】简介卡尔文循环。阅读教材中有关内容。教材，文本培养学生自学能力。探索历程小结与学生一起按时间轴总结教材中光合作用探究历程每位科学家的实验结论。回答科学家的实验结论。PPT课件，文本梳理本节内容，学生能简述光合作用的探究历程。（二）课堂小结请学生用用文字表述光合作用的概念并用反应式表示（用文科手笔写出生物浪漫：“你是阳光，我是叶绿体，只有遇见你，我才能释放氧气”）尝试写出光合作用反应式。培养学生总结归纳的能力。【指出科学发展的道路是很艰难的】流传千年的真理，在不经意间蜕变，一个简单的实验，开启了光合作用
17、发现史的新纪元。亚里士多德的哲言，由定论转为铺垫，一个个学者，因为踏上了巨人的肩，他们的视野才更高更远。氧气如何产生？怎样更新二氧化碳？光合作用的无数谜题，逐一揭示出答案。每一个新的发现，都足以让生物学界震撼。更多的奇迹，无穷的奥秘，等待我们去探索，等待我们去发现总结：生物学的发展史就是一部众多生物学家奉献毕生精力的奋斗史。感悟科学道路的艰辛PPT课件，文本情感上得到升华（三）课堂练习幻灯片22、23，24,25的练习题（共4题）解题PPT课件，文本实验设计基本原则的巩固练习。十、板书设计第4节 能量之源光与光合作用一、光合作用的发现过程 1.亚里士多德的经验推测 2.海尔蒙特的柳树实验光合作
18、用原料H2O的证明 3.普里斯特利的实验植物可以更新空气 4.英格豪斯的改进实验光合作用条件光的证明 5.梅耶能量守恒定律光合作用时把光能转变成了化学能 6.萨克斯的实验光合作用产物淀粉证明 7.恩格尔曼的实验光合作用产物O2和场所叶绿体的证明 8.鲁宾和卡门的同位素标记实验证明O2的来源 9.卡尔文的实验证明有机C的来源二、实验设计时要遵循的原则对照原则，单一变量原则，等量性原则，可重复性原则三、光合作用的概念四、光合作用总反应式十一、教学反思、总结本节亮点：教学思路清晰，课堂气氛活跃，通过多种形式的活动大大地提高了学生的的学习兴趣，如开头以诗情画意，创设情景，激发学生兴趣和求知欲，后面通过几个科学家的经典实验的过程、结果和分析总结出变量的判断、控制的方法，以及实验设计基本原则，最成功的是让学生针对萨克斯实验课前设计实验，实施实验，从而充分调动学生学习主动积极性，培养学生的团队合作精神，另外还有一个亮点是让学生当堂进行简单的实验设计，大大地培养了学生的科学精神，科学态度，科学素养，设计实验，分析实验的能力，以及得到了科学道路艰辛的情感教育。本节缺点：因变量和因变量的观测指标没有仔细交代出先单一变量原则和等量原则概念性的重复水绵植物口误说成是单细胞藻类遮光的目的最好将 “消耗营养物质”改为“消耗淀粉” 希望今后能更加努力，扬长避短，争取能把课上得更加精彩！
