【实验设计】为了探究环境因素对黑藻光合作用强度的影

【实验设计】为了探究“环境因素对黑藻光合作用强度的影响”根据所给的材料和用具设计实验。

实验目的：使用气中氧传感器来测量光合作用产生的氧气的量，来探究光照强度、温度、CO2浓度等环境因素对黑藻光合作用强度的影响
实验原理：光合作用有强弱，我们用定量的探究单位时间内单位面积叶片放出O2的量，表示光合强度。

随着环境因素的改变植物的光合强度也会发生变化。

在一定范围内适当的提高光照强度，光合速率增加，一定范围内适当的提高CO2浓度,光合速率增加，在一定范围内适当提高温度，光合速率增加。

实验材料和用具：黑藻、装有Windows2000以上操作系统的计算机，数字化信息系统实验室软件，数据采集器，气中氧传感器，60W白炽灯光源（可调亮度台灯），集气瓶，橡胶塞、蒸馏水等。

实验设计
一、实验探究：。

二、实验变量：。

（若本
实验的自变量是光照强度，则该实验因变量的观察指标是。

利用本实验提供的装置，控制不同光照强度的方法是或。

）
三、预期结果及结论：
如果那么
如果那么
如果那么
为了使测得的数值更准确，必须进行校正。

校正装置的容器应。

四、教学策略
由于课堂时间限制，为了让学生能充分思考与讨论探究课题，我将整个探究过程的“作出假设”和“设计实验”环节放在课前，以课前思考题的形式实施。

再由全班同学交流实验方案，然后顺利完成探究过程的“进行实验”、“分析处理实验结果”、“得出实验结论”、“表达和交流”及“进一步探究”等环节。

五、实验步骤：（以光照强度为例)
1、将实验材料和用具按图所示连接好系统及实验装置，打开“教材通用软件”；
2、实验前应对气中氧传感器进行校正，并给其约5分钟的稳定时间来适应环境，这样其测量会更加准确；
3、实验时，剪取新鲜水生绿色植物（金鱼藻、黑藻、狐尾藻、眼子藻等）的幼嫩枝条约8-10条左右放入集气瓶，枝条剪口端向上，盛适量的水，为了保证水中有充足的二氧化碳，在水中加微量的碳酸氢钠（1升水中加0.5-1克左右），或通过皮管向水里吹气几分钟，同时将水温调节到光合作用最佳温度20℃-25℃；
4、将气中氧传感器的探头通过橡胶塞与集气瓶连接完毕，调节探头的高度，使气中氧传感器探头高于水面1—2厘米；注意不要使电极接触到液面；
5、，在软件分析界面里设定好采集时间与采集间隔，将其在日光下进行光照，同时打开台灯，对黑藻进行较强光照，点击开始，进行数据采集，采集结束后，将采集到的点绘制曲线；
6、再给另一集气瓶盖上密封塞，将氧电极插入广口瓶中，注意不要使电极接触到液面。

将其在日光下进行光照，。

再进行一次采集（采集方式与上一次实验一致），并将此次采集的数据与上一次的采集数据在同一图表内绘制曲线。

尝试了以下组织形式：学习讨论，明确原理→制定方案，开展探究→汇报分析，发现问题→修订方案，继续探究→交流评价，拓展探究。

六、教学过程
同学们，我们刚复习了光合作用的过程，了解了光合作用的原理，学习这些生物学理论的价值，在于学以致用，利用相关生物学理论指导生产、生活实践。

例如，提高农作物产量的关键，就是提高作物的光合作用强度。

有哪些因素能影响光合作用强度？
内因……生：酶的种类数量、叶绿素含量、C5化合物的含量
外因……生：光照强度、温度、CO2浓度等
环境中这些因素与光合作用强度有什么关系？我们来看看这几幅坐标图，
表示光合作用强度在一定范围内随光照强度或CO2浓度的升高而增强，
探究性学习是学习高中生物学的重要学习方式，已请同学们自主组成探究小组，选择其中的一种因素，在课前根据我所提供的实验材料、用具设计了今天的实验。

探究环境因素对光合作用强度的影响
为保证探究活动顺利有序开展，请同学们回顾以下几个问题：
①什么叫自变量、无关变量和因变量？
②设计对照实验要遵循哪些原则？
③在你所开展的探究实验中，用什么方法控制自变量？怎样检测因变量？
生：实验过程中人为改变的变量称为自变量，随着自变量变化而变化的变量称为因变量。

生：遵循科学性原则、单一变量原则、平行重复原则、对照性原则等。

（详细讲解）科学性原则是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期要有科学依据，实验的各个环节都不难偏离生物学基本原理。

单一变量原则是指控制其他因素不变，只改变基中某一变量，观察其对实验结果的关系。

平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下进行重复实验，保证实验有足够的次数，这样就能避免因偶然性而导致实验结论不准确、不科学。

对照性原则是指一个完整的实验设计应包括实验组和对照组，实验组接受处理，对照组不进行处理，从而观察实验中的自变量与实验结果的关系。

这节课就请同学们把设计的探究实验一起分享
操作实验
1、强调实验要点
2、老师指导学生实验
3、分组实验边实验边作实验记录培养实验操作能力和团队合作能力
请学生总结实验结果：
分析实验
1、本实验是通过哪个指标来判断光合作用强弱的？氧气的释放量
2.如何避免实验结果的偶然性？.平行重复原则
3、在台灯的照射下，会发热，会影响实验装置内水的温度吗？如何解决这个问题？
影响到光合作用的进程或强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度、水和矿质营养。

①光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。

植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。

当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。

植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用，总光合作用是指植物在光照下制造
的有机物的总量（吸收的CO2总量）。

净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。

②CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。

CO2补偿点，即在此CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。

一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。

如 CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。

③温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。

光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。

但提高温度也会促进呼吸作用。

所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。

4、除这些因素外，还有哪些因素也会影响光合作用？
5利用这套实验装置还能进行什么实验探究？
①细胞呼吸实验
②比较过氧化氢在不同条件下的分解
③探究PH的变化对酶活性的影响
④探究生物体维持PH值稳态的机制
由于时间关系，今天的实验就到这里。

通过同学们的合作与探究，分析出影响光合作用的环境因素主要有温度，光照强度，CO2浓度等因素，同学们探究科学的潜能是无法估量的，在探究过程中表现出团结合作、实事求是的科学态度，培养了坚韧不拔的意志品质，进一步理解了科学探究的方法，发展了探究能力，
教学反思
总体而言，本节课是一堂高效的探究实验课，教学目标明确，内容充实，策略有效；学生实验成功，交流充分，探究深入。

正式实验之前，组织生物兴趣小组的同学进行预实验是这堂课有效性的基础。

通过预实验不仅选出了合适的实验材料，还对实验方案进行了修正和完善，就实验中可能会出现的问题设置预案，为正式实验的快速成功完成奠定了基础。

充分尊重学生的主体地位。

让学生自主生成探究课题并作出假设，继而设计实验方案，分组进行实验，统计和处理实验结果并予以展示交流、进一步探究，最后理论联系实际，加深对课题的理解，拓展对课题的应用。

教师的主导作用也不可忽视。

教师应该引导学生提出探究课题，指导学生设计实验方案，对各个小组的实验进行协调统一，督导学生分工合作，统筹安排，为学生就实验结果的展示与交流提供平台和多媒体工具，并采取恰当的评价方式，确保课堂的有效性。

存在的不足：
1、实验前的讨论部分稍显拖沓，导致实验结束之后的总结部分不够深入和充分；
2、由于大班教学，在学生的个性化体验上未能很好地实现，且在实验操作过程中略显混乱；
3、虽然本节课作为公开课受到一致好评，但由于摄像机位的限制，未能在视频中充分展示学生的实验操作细节，是本节课作为录像课例的最大缺憾！。