绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡-教学设计

第五章绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡教学设计（1）

教学目标

（一）知识目标

1.归纳出光合作用的概念。

2.运用实验法独立设计并完成本章节的探究活动。

3.认识绿色植物在维持碳-氧平衡方面的重要作用。

（二）能力目标

通过让学生设计光合作用的探究实验和技能训练，培养学生的科学素养、创新精神和实践能力。

（三）情感价值观

阐明绿色植物在生物圈中还是氧的制造者，理解碳—氧平衡的重要意义，培养学生爱护绿色植物，热爱大自然，保护环境的美好感情。

课时安排：共2课时

教学手段：多媒体教学

第一课时

学习目标

1.引导学生思考并理解绿色植物与生物圈中碳—氧平衡。

2.通过让学生观察教师的演示实验和观察普利斯特利的实验，认识绿色植物的光合作用和呼吸作用之间的关系。

学习重点

学生观察教师的演示实验和观察普利斯特利的实验，认识绿色植物的光合作用和呼吸作用之间的关系，即碳—氧平衡。

教学策略

1.导入新课，创设情景

资料一

人体吸入的空气中主要含有氧气、氮气和二氧化碳三种气体。氮气所占的容积比例虽很大，但由于它对人体既无用又无害，所以我们在讨论人体气体交换时可以不作考虑。附表如下。

少呢？

其中，教师故意设置了两个干扰项：呼出气体和肺泡气体两项为影响学生分析的干扰项，让学生略作思考便会发现吸入气体即是大气的成分，这样用排除法删繁就简就好分析了。

通过上述资料，教师引导学生联系日常生活和感性经验，思考分析空气中氧的含量问题，让学生得出空气的氧的含量及所占的比例不足21%的结论。

再提出“在自然界中，生物的呼吸和燃料的燃烧每天都消耗了空气中大量的氧，但我们为什么没有感到缺氧呢？”唤起学生意识到在绿色植物与生物圈中存在着碳-氧平衡的问题。另外，这里让学生意识到生物圈的空气中氧如此之少，而在自然界中，生物的呼吸和燃料的燃烧每天都消耗了空气中大量的氧，这样可以培养和激发学生爱护绿色植物，热爱大自然，保护环境的美好感情。

2 演示实验，观察思考

通过让学生观察教师的演示实验，尤其是要让学生注意观察实验装置里的金鱼藻在太阳光下是否放出了气泡。然后等气体充满试管容积的1/2左右时，教师取出试管迅速将快要熄灭的卫生香伸进试管内，让学生注意卫生香的燃烧情况。

注意：为了保证观察演示实验的成功，要注意如下五点。①如果教室内光线不够充足，可以用事前准备好的100 W或200 W白炽灯来照射金鱼藻。②选用500 mL大号烧杯和柄长10.5 cm漏斗。③要选新鲜的金鱼藻。④在烧杯的清水中可加适量碳酸氢钠，具体做法是每100 mL清水加0.1 g碳酸氢钠。⑤烧杯中的清水不要太冷，可用20 ℃～25 ℃的温水，以提高光合作用的速度，促进放氧。

3 学生讨论，教师指导

教师适时提出问题“光合作用产生了什么气体？”让学生思考并展开讨论。然后，教师通过设置一组对照组来检验光合作用产生了什么气体。具体做法如下，准备A、B、C 三支试管分别是贮存有用化学方法制备的氧、空气中氧和绿色植物光合作用所获取的气体，然后用快要熄灭的卫生香逐个插入，让学生观察其燃烧的情况，通过分析比较，让学生自然而然地得出结论：光合作用产生了氧。

4 分析资料，引导探究

资料二

取0.1%溴代麝香草酚蓝溶液，简称BTB溶液。把它装在一个小杯中，用玻璃管向溶液中吹气，吹进的气体中含有大量的二氧化碳气体，使BTB溶液由蓝色变为黄绿色。在A、B两个试管中放入同样多的金鱼藻，分别加入等量的黄绿色BTB溶液并加塞。BTB溶液在阳光下不会变色。然后将A试管放在阳光下，将B试管用黑纸包住放在暗处。过一段时间发现A试管内的溶液变成了蓝色，B试管中溶液仍为黄绿色。

请同学们想一想，A试管中溶液发生变化的原因。试管的二氧化碳到哪里去了呢？B 试管在实验中的作用是什么？

本人认为，通过上述实验的分析来证明光合作用需要用二氧化碳作原料更具说服力，更符合学生的认知规律。然后再让学生观察英国科学家普利斯特探究光合作用的实验，通过教师的质疑，如“蜡烛为什么熄灭了？”“小白鼠为什么不久就死了？”以及“植物与小白鼠为什么能活着？”等问题，引导学生思考发现，让学生认识理解光合作用和呼吸作用之间关系，使学生体验科学探究的乐趣，从而认识在绿色植物与生物圈中存在着碳-氧平衡的问题，同时培养学生热爱科学，热爱大自然，保护环境的美好感情。

第五章绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡教学设计（2）

第二课时

学习目标

1.运用实验法让学生独立设计探究光合作用活动计划。

2.认识光合作用与生物圈中的碳—氧平衡的意义。

3.了解光合作用的实质及其在工农业生产上的应用。

学习重点

通过让学生设计光合作用的探究实验，培养学生的创新精神和实践能力。

教学策略

1 学生探究，教师引路

资料三

17世纪有一位荷兰的科学家海尔蒙特，他尝试找出植物是怎样生长的。他把一棵重2.5 kg的柳树栽在一个装有90 kg泥土的木桶中，只浇雨水。5年后，他的柳树长到了85 kg，而称一称桶内的泥土却只少了大约60 g。由于加到桶内的除泥土之外水是唯一的物质，所以，他认为使柳树生长所需要的物质是水。同学们，你们认为海尔蒙特的结论有道理吗？

然后，通过让学生阅读《二氧化碳是光合作用必需的原料吗？》，学生以小组合作形式，通过充分的讨论，进行设计二氧化碳是光合作用必需的原料实验，写出二氧化碳是光合作用必需的原料实验探究报告。

学生设计“二氧化碳是光合作用必需的原料探究”是第二课时的重头戏，教师一定要作相关设计实验指导。例如，首先，为了保证实验中只有二氧化碳一个变量，你如何设置对照组呢？如何控制变量？让学生阅读分析资料三即可明白。其次，初一的学生缺少必要的化学知识，教师可以告诉学生氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳以及氢氧化钠有腐蚀性，不能让它接触皮肤等知识。

附：关于教师设计二氧化碳是光合作用必需的原料的指导方案

方案一

取一个广口瓶或罐头瓶，瓶内装上沙土或锯末，瓶内播种几十粒小麦种子。当小麦苗长到瓶子高度的一半时，用一个玻璃片将瓶口盖严，并移到黑暗处。第二天，揭开玻璃片，将燃烧的蜡烛放进瓶内，蜡烛立即熄灭，这证明麦苗吸收了瓶中的氧气。

方案二

当麦苗长出了瓶口之后，用一个不漏气的塑料袋将瓶口罩住，并扎紧袋口，以防漏气。在袋子的一角连上一只玻璃导管，向内导入空气，使袋子膨胀起来，然后再封闭管口。将该装置移到黑暗处，第二天，将塑料袋上的导管通到装有澄清石灰水的试管中。轻轻挤压塑料袋，使袋中的气体排入澄清石灰水中，如澄清石灰水变浑浊，则证明麦苗释放出了二氧化碳。

方案三

在两个玻璃缸内各放一个较大的培养皿或深碟子，一个培养皿或深碟子放氢氧化钠的溶液，另一个培养皿或深碟子放清水。在两个玻璃缸内分别放入同样大小的天竺葵，在玻璃板上涂上凡士林，然后用玻璃板将玻璃缸口密封。将两个装置同时放在黑暗处，进行暗处理一天，然后再一起放在光下照射。几小时后分别用碘化钾进行检验。实验结果表明，放清水的装置里植物可以进行光合作用，制造淀粉。而另一个装置里的二氧化碳被氢氧化钠吸收，故无法进行光合作用，不能制造淀粉。

证明二氧化碳是光合作用的原料。

方案四

为了确保气体不能进出实验装置，可以将小玻璃皿改为一个较大的玻璃槽，将广口瓶倒置在玻璃槽内。瓶内罩有插着天竺葵枝叶的小烧杯。然后向玻璃槽内缓缓注入25%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，以液面没过广口瓶瓶口为止。如果没有玻璃槽，可以用玻璃罐头瓶。瓶内盛25%的氢氧化钠溶液，并放入天竺葵枝叶和清水的小烧杯，然后将另一个瓶子倒扣在上述的瓶口。瓶子的接口处用凡士林涂上，再盖上一块玻璃板。实验结果表明，放清水的装置里植物可以进行光合作用，制造淀粉。而另一个装置里的二氧化碳被氢氧化钠吸收，故无法进行光合作用，不能制造淀粉。

教师的指导设计方案分为三类。第一类，介绍设计的基本思想、方法和原理。如方案一、方案二和资料三着眼于从科学探索知识的设计原理来介绍的。探究的目标不同，但基本的思想、方法和原理是相同的。第二类，着眼于具体的实践。如方案三、方案四和方案五