光合作用的发现教案

一、教材分析

1、教材地位和作用

“光合作用的发现”是人教版高中《生物》第三章第三节第一课时的内容，教材呈现的是众多科学家关于光合作用探究过程的简介，是很好的科学史教育素材。同时，教材介绍的经典实验还蕴含着科学探究的一般方法，是培养学生探究能力和创新精神的好素材。因此，对本节教材进行了适度补充和再加工，一方面能使高二学生更好地掌握科学探究的基本方法，树立科学探究的理念和严谨求实的科学态度，体现了新课标精神，另一方面突出了生物学科重视科学探究能力培养的学科特点。

2、教学目标

（1）知识目标：通过研究经典实验，从而认识人类探索光合作用的历程；了解经典实

验的方法及结论；能说出光合作用的原料、产物、场所、条件等。

（2）能力目标：体验前人设计实验的技能和思维方式；经历科学探究的一般过程；初

步学会科学探究的基本方法。

（3）情感目标：感受科学家实事求是的科学态度和坚忍不拔的意志品质。激发学生的

科学兴趣，培养学生敢于大胆质疑，不断探索的科学精神。

3、教学重点难点

重点：探究光合作用原料、产物、场所、条件的方法；了解并掌握科学探究的一般过程。

难点：光合作用发现过程中经典实验的原理和方法；运用原理设计简单实验。

二、教法设计

课堂教学应该尽可能让学生多动脑想、动手做、动眼看、动嘴说，让学生亲自去体验知识的形成过程，培养学生自主探究、主动参与课堂问题解决的习惯。所以本节课采用了“过程式教学”模式，在教学过程中充分体现教师的主导作用和学生的主体地位，通过设疑质疑，引导学生观察、分析并得出结论，使学生在积极参与的基础上强化科学思维，提高科学探究能力。

三、学法指导

1、自学法

在教师的指导和帮助下，学生进行有目的、有侧重地阅读教材，自主获取知识，变被动学习为主动学习。

2、引导法

引导学生对相关素材进行观察、对比、归纳，使所学知识系统化、完善化。

3、讨论法

创设课堂论坛，使学生具有展示自我的空间，在严谨求实的基础上充分发挥学生的想象力、创造力；同时，在讨论中也培养了学生的探究能力和发散性思维习惯。

四、教学过程

（一）导课

初中已经学习过，光合作用是“绿色植物通过叶绿体,利用光能,把水和二氧化碳转化成储存着能量的有机物并释放氧气的过程”。这看似简单的结论其实是许多科学家长期不懈探索的结晶。在探究光合作用的道路上，科学家们是如何做的呢？他们的巧妙做法对我们有何启发呢？今天我们就循着科学家探究光合作用的足迹, 初步揭示光合作用的奥秘，学习科学设计实验的方法。（二）讲授新课

光合作用是怎样被发现的呢？这还得从柳苗生长之迷说起。

1．17世纪以前人们认为，植物生长在土壤中，一定是从土壤中获得生长需要的各种物质。一株大树那粗大的树干、茂密的枝叶、丰硕的果实，都是由植物从土壤中吸收的物质变化来的。果真是这样吗？怎样证明这个观点是否正确呢？科学家是通过探究过程寻求有关自然界各种问题的答案的，揭示柳苗生长之迷也是如此。

2．1642年，比利时科学家海尔蒙特的实验。

（动画演示）

提问：同学们，根据海尔蒙特的实验，你能得出什么结论呢？

小组讨论发言，得出结论：柳苗生长所需要的物质，并不是由土壤直接转化的，水才是使植物增重的物质。（板书：海尔蒙特柳苗生长之迷说明柳苗的增重来自水）

提问：海尔蒙特的实验结论完全正确吗？从植物生活环境的角度分析植物生长需要的物质来源，还应该考虑什么因素？

讨论发言：可提到阳光、空气。

看来，海尔蒙特的实验还是有很大的局限性的。那么，后来的科学家又是怎样做的呢？3．1771年英国科学家普利斯特利实验（动画演示）。

让学生分析讨论实验结果说明了什么问题，得出结论：植物能"净化"空气。

提问：当人们重复普利斯特利的实验时，有的获得成功，有的总是失败，甚至发现植物还会更严重地污染空气。为什么学者们会得到不同的实验结果呢？

4．1779年荷兰科学家英格豪斯在重复普里斯特利实验500多次后,终于发现这个实验只有在有光的情况下才会成功。

提问：英格豪斯的实验结果说明什么问题？学生回答：绿色植物只有在光照条件下才能更新空气. 说明光合作用的条件是什么光。再问：英格豪斯在重复普里斯特利实验500多次说明了科学家的什么精神？（锲而不舍探求科学真相的精神）

5．1782年,瑞士科学家森尼别做了一个非常严密的实验,证明了植物在光合作用的过程中吸收了CO2,释放出O2.但是，科学家探索的脚步没有停止，很快又提出了新的问题：植物光合作用的产物除氧气之外还有别的产物吗？

6．1864年,德国科学家萨克斯实验

（指导学生阅读教料相关内容，并配合动画演示。）

科学家们已经证实，只有淀粉遇碘呈现蓝色，淀粉燃烧时能够生成二氧化碳和水，因而它是一种有机物。萨克斯的实验使人们认识到，绿色植物在光下不仅能够释放氧气，而且能够合成淀粉等物质，供给植物生长发育等生命活动所用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。

但是很快有人提出了新的问题：光合作用在哪里发生的？于是科学家们又投入到新的探究：探究氧气、淀粉产生的场所，即探究光合作用的场所。

7．1880年,美国科学家恩格尔曼实验

指导语：请大家看教材P53恩格尔曼实验操作过程，并注意分析比较：（1）黑暗中和光照下的水绵周围好氧型细菌的分布；（2）极细光束照射到的和未被极细光束照射到的叶绿体部位好氧型细菌的分布。通过分析、比较我们能得出什么结论？

讨论发言：氧气是由叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所。

植物释放氧气的条件和场所分别是什么？

氧气是植物在光照条件下由植物的叶绿体形成释放的。

看教材53面相关部分

提问：恩格尔曼的实验有什么巧妙之处？

学生讨论发言后，教师总结如下：

妙处一：选材上，水绵的叶绿体细而长且螺旋状分布，便于观察；妙处二：临时装片放在黑暗、没有空气的环境，排除环境中光线和氧气的影响

（排除无关变量的影响）；

妙处三：选用极细的光束照射，并用好氧菌进行检测准确判断释放氧气的位置；妙处四：黑暗（局部光束照射）和曝光对照，明确试验结果完全是光照（光合作用）引起的。

综合上述科学家的研究，提问：上述研究结果说明光合作用的原料和产物各是什么？

学生讨论后回答光合作用的原料是二氧化碳和水；条件是阳光；产物是淀粉和氧；场所是叶绿体。 由此得出光合作用的反应式：CO 2+H 2O (CH 2O)+ O 2

人们并没有因此暗自窃喜，止步不前，科学家又开始思索更加深入的问题：光合作用释放出的氧气到底来自水，还是二氧化碳？还是两者兼而有之呢？

请同学们也考虑一下，如何设计实验探究这个问题？引导学生自学“同位素标记法”

和美国科学家鲁宾和卡门的探究过程。以上几个实验已经向学生展示了科学探究的一般过程，学生应该能形成初步的科学探究能力，因此在此基础上，给学生提出初步自主探究的问题——以美国科学家鲁宾和卡门的实验为素材，让学生按照以上讲述的思路，提出探究光合作用产生的氧气来源的基本过程。

8．20世纪30年代,美国科学家鲁宾和卡门实验

光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳? 光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）。

A 气体无放射性，

B 气体具有放射性；而且等体积二者的质量比为8：9。由此得出A 气体为O 2，B 气体为18O 2