探究环境因素对光合作用强度的影响最终

探究环境因素对光合作用强度的影响
天津市第五中学宋伟
一、实验教学目标：
1、通过实验过程和结果分析，阐明光合作用的影响因素。

2、依据设计实验的一般原则和实际条件，设计“探究影响光合作用的环境因素”实验方案，并完成相应的实验操作。

3、在互助和交流的活动中，培养质疑、创新的意识和科学严谨求实的态度，提高交流合作的能力。

二、实验内容设计
本节课是人教版高中生物必修1《分子与细胞》中的第4个探究实验，该实验中学生自主选择探究内容的空间大。

依据普通高中《生物课程标准》中发展学生科学探究能力的目标要求，本课以“自主质疑-伙伴互助-实例拓展”为主线，通过引导学生自主提出问题、设计和完善实验方案、实验操作等活动体验，突出对学生在课堂探究实验中的积极性、建构性和反思性等能力的培养。

主要活动点有：
1、结合生产实际，学生提出探究的问题，培养敢于质疑、发散思维的思维品质。

2、学生依据实验条件与信息，设计、评价和完善实验方案，提高探究能力。

3、学生了解“传感器”在实验和生产中的应用，拓展设计实验的视野，感受技术对生物学研究的意义。

高中学生具备了一定的实验动手能力，但在设计可行性实验方案，合理的控制自变量、选择可观察的因变量、排除无关变量等问题上，仍是弱点，同时也是本节课的教学重点和教学难点。

三、实验环境设计
利用我校多媒体生物实验教室，学生以3人自由组合成一个实验小组，依据自己的兴趣和实验条件选择探究的问题，进行光照强度、CO2浓度、温度的探究实验。

四、实验方法设计：
1、做预实验，预设和解决实验教学中的问题。

摸索适宜的实验材料和用具，实验操作中的注意事项，并针对问题设置培养学生探究能力的训练点，开发为学生活动提供支持的有效资源，以确保实验的有效进行。

2、任务驱动，激发和支持学生自主解决问题。

教学过程以提高大棚果蔬的产量为背景，引导学生选择探究内容→设计实验
方案→展示交流、评议完善实验方案→实施实验、分析结果。

针对学生不能合理的设置自变量和测定因变量等问题，借助媒体手段，提供信息资源，帮助学生达成学习目标。

五、实验教学过程设计
课前准备 （一）预实验
1、选择适宜的实验材料用具
利用吊兰、大叶黄杨、小白菜、菠菜、韭菜等实验材料，组织部分学生进行预实验，经整理加工获得了以下为实验探究提供支持的素材。

（1）以吊兰为材料的实验
（2）以菠菜为材料的实验
（4）以大叶黄杨为材料的实验
试剂：质量浓度为1.5%的NaHCO 3溶液 光源强度：40W 白炽灯 排气用时：2min 表1：吊兰实验结果
图2
光源强度：40W 白炽灯 排除叶片中气体用时：2分钟
（3）提取和分离大叶黄杨叶片叶中色素的
光源强度：40W 白炽灯 排气用时：10min 表2：大叶黄杨实验结果
2、实验用具和操作方法的选择
（1）用100ml的大注射器，可以避免在抽拉针管时活塞脱离，
同时一次可以放较多的小叶片，提高实验的速度。

（2）注射器内的水量大约为总量的1/3；及时排出叶片逸出
的气体，反复多次，可使小叶片尽快下沉，如图3。

图3 （3）把处理后的叶片放入锥形瓶时，用玻璃棒把叶片分开，
以免叶片重叠，影响实验效果。

（二）实验材料和器具
1、实验材料：菠菜、吊兰、大叶黄杨、质量分数3%NaHCO3溶液、冰块、热水、清水。

2、实验用具：打孔器、60W台灯、烧杯、100mL注射器、直尺、锥形瓶等。

教学过程共分成六环节：
环节一：结合生产实际提出问题：展示温室大棚图片。

引导学生依据已有的
光合作用知识和生活经验，观察、思考，提出改变环境的CO2浓度、温度、光照等可以提高光合作用强度。

激发学生的探究兴趣。

环节二：分析推理作出假设：教师引导学生依据已有的光合作用原理知识对
探究的问题作出假设。

环节三：设计、交流完善实验方案
1.自主选题分组
鼓励学生依据自己的兴趣和实验条件选择探究的问题，进行光照强度、CO2
浓度、温度的探究。

学生依据自己的兴趣，3人自由结合为一个实验小组，有利
于调动学生研究的积极性。

2.理清实验思路
重点一：引导学生讨论分析，本实验自变量和因变量分别是什么？如何有效
控制自变量？依据现有的实验材料，如何测定因变量？等问题。

使学生初步提出
控制自变量的思路，明确实验中的因变量。

（1）通过调整光源与装置的距离控制光照强度。

（2）用不同浓度的NaHCO3溶液来控制CO2的浓度。

（3）利用暖水袋装热水和冷水来设置不同的温度。

产生量和CO2的吸收量等。

（4）因变量包括有机物产生量、O
2
重点二：组织学生汇报交流，从中发现学生设计的的实验方案中存在设置自
变量不准确，测定因变量不可行等问题。

教师提供素材帮助学生解决以下问题：
（1）展示预实验结果（见课前准备的预实验结果中表1、表2、图1、图2），
引导学生提取素材中的信息，选择实验材料和用具。

引导学生参考书上的案例，确定因变量的观察指标。

（2）学生完善以下实验内容
1）据表1、2分析，用吊兰、大叶黄杨做实验材料费时，不宜在课堂上做。

2）据图1分析，菠菜做实验材料，效果好，且省时。

3）据图2和表2分析，叶片中叶绿素含量高，则光合作用速率强，应选深绿色的叶片做实验材料。

4）选取浓度为1～3%的NaHCO3溶液进行实验。

5）依据光合作用的过程，分析得出以小叶片的上升速度为光合作用强度的测定指标。

3.完善实验方案
引导学生在导学案上（见附件）完成实验方案并作出预期结果，组织各小组展示交流，评价完善。

环节四：实验操作、展示评价
巡视指导学生实验操作，发现学生的优点，解决出现的问题。

1. 依据预实验总结出的实验技巧，解决学生在实验中出现的问题。

（1）排出小叶片中的气体时，针筒内水量不宜过大。

（2）用玻璃棒将NaHCO3溶液里的叶片分开，以防重叠。

2．鼓励学生的创新设计
（1）学生为了避免锥形瓶之间彼此遮光，有的组做了如下的实验设计，使3只锥形瓶不在一条直线上。

也有的组用60W台灯与装置的不同距离控制光强。

（2）有的小组用大叶黄杨和菠菜来实验，发现大叶黄杨的叶片革质，不易于使叶中的气体逸出下沉。

体会到实验选材的意义。

有的学生进一步改进了实验操作。

环节五：分析实验结果得出实验结论注射器内的水量大约为总量的1/3，不容易把活塞拔下
两种实验材料同时实验
引导学生把实验结果绘制成曲线，各小组展示实验结果并请小组代表到黑板上绘制，并反思实验中成功的经验和改进的建议。

环节六：拓展视野实践应用
在学生自主完成实验并分析得出结果的基础上，我进一步设疑：有无更好的方法直接测定的O2释放量或CO2的吸收量？介绍传感器，课上进行演示实验
学生观看传感器的实验，读出实验数据。

感受仪器技术应用于实验的意义。

体会现代技术手段，为科学探究带来的便捷和技术支持。

最后幻灯片展示：气象百叶窗控制大棚生产图片，体现科学技术在生产实际中的应用。

六、教学反思
1、培养实验技能与发挥学生的自主性相得益彰。

本节课，从选择探究内容、确定材料、设计方案、实验操作、汇报与交流结果等几个方面都是通过学生自主来完成的。

实践证明，学生在思考、交流、讨论、动手活动中积极性高，能在实验中自省，伙伴互助完成探究内容。

如学生对同一个实验内容有不同的实验设计方案；在一个实验组，选用不同的材料，体会选择材料在实验中的作用等，提高了实验探究能力。

2、做好预实验是组织和设计实验教学内容的重要环节
教材中的实验案例既有引领示范作用，但也有适用范围的局限性。

教师可以依据课标要求、学生和学校实际情况，课前对实验的活动内容进行充分的实践与分析，从中找出实施实验教学中可能出现的问题，挖掘实验资源，使教学指导更具有针对性和启发性。

如在准备本实验教学的过程中，教师发掘了训练学生获取信息的素材，总结了实验选材的经验和操作技巧，从而优化实验指导的方法和过程，提升实验教学的质量与效率。

3、全面理解和规划高中生物学实验的教学目标
做好实验教学的整体与局部的规划安排，是系统地、循序渐进地落实教育目标的保障。

如本节实验教学制定的目标是依据该实验在高中生物学实验的整体位置上来确定的，如果没有前面的“探究植物细胞的失水和吸水”等实验做铺垫，本节课也很难体现学生活动的自主性。

在日常组织教研教学中，做到立足三维教育目标，有计划地、循序渐进地全面落实课程标准的目标要求。

七：附件
探究环境因素对光合作用强度的影响
一、提出问题：
二、作出假设：
三、设计实验、验证假设
（一）实验目的：探究对光合作用的影响
（二）实验原理：光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料的消耗或产物生成的数量来定量的表示。

自变量：控制方法：
因变量：指标：
（三）实验材料与用具：新鲜的菠菜叶片、吊兰、藤三七、大叶黄杨、3%NaHCO3溶液、40W白炽灯、100W台灯、蒸馏水、冰块、热水、天平，砝码、烧杯、打孔器、锥形瓶、量筒、镊子、热水袋等。

（四）实验步骤：
1、制备小叶片。

2、排出小圆叶片内的空气。

3、控制自变量的操作步骤
（1）
（2）
4、观察并记录实验结果。

（五）实验预期结果
四、实验结果分析及结论
1.根据实验结果绘制曲线图
（1）本组实验（2）其他组实验
2.实验结论：。