光合作用的发现 教学设计

光合作用的发现教学设计

设计理念

高中生物课程标准的“提高科学素养；面向全体学生；倡导研究性学习；注重与现实生活的联系”的课程理念来设计教与学的过程。最想突出的原理： 1．还原科学研究的历史面貌，突出生物学的“实验学科”特点；2．以实验探究贯穿整个教学。

教材分析

光合作用是整个第三章乃至整个高中教材中处于重要地位。本章节内容按照课标安排应2课时完成，我准备改为3个课时：第一课时只学习“光合作用的发现”，第二课时“通过实验学习有关光合色素的知识”，第三课时具体学习“光合作用的过程”。本节教学设计是该节的第一课时内容。光合作用研究的历史，本来不需一个课时的时间，但我准备让学生以经典的光合作用研究历史中的重要事件为线索，遵循科学家的探索思路，总结出光合作用的探究历程。了解科学家探究科学的艰辛历程和学会探究的一般方法，为以后的学习打下基础。

学情分析

学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识，而且生活实践中也对光合作用有所了解。但是，对于光合作用的发现历史却很陌生，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。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，对事物的探索好奇，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。在教学过程中，教师要尽量创设学生活动的机会，让学生成为学习活动的主体，教师只是为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。

一、教学目标

1、知识方面

①光合作用以及对它的认识过程；

②光合作用的概念及反应式

2、过程与方法

通过分析科学家发现光合作用的过程，尝试提出问题、做出假设，设计方案验证假设。理解假设的提出要有实验和观察的依据，需要严谨的推理和大胆的想象，并通过观察和实验进一步验证和完善。同时，理解实验技术的进步所起的作用。

3、情感、态度、价值观

①关注“能量之源──光与光合作用”与人们生活的关系，认识生物科学的价值；

②讨论科学史上的经典人物和实验，避免知识“去背景”和“简单化”。

③明确科学的研究态度在实验探究中的重要性

④认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。

⑤学会参与、合作和交流

教学环节教学过程设计意图

教师活动学生活动

创设情景播放绿色植物硕果累累的图片；人和其他动物吃的各种食物的照片。结合初中所学知识谈谈你对绿色植物进行光合作用的了解？讨论，踊跃发言。激情引趣，引起学生对光合作用的重视。

提出问题引入课题在听取学生发言并给以肯定后，提出：那么光合作用是怎么发现的呢？激发学生的探究欲望和学习兴趣。

实验一：1648年，赫尔蒙特(Helmont)柳树实验【课件显示】“公元前3世纪，亚里士多德提出，植物生长在土壤中，土壤是构建植物体的唯一原料。”→提出问题：你认为他的观点正确吗？你能设计一个什么实验装置来探究你的假设吗？学生的讨论，提出大胆猜想——“不对”，并设计出实验装置。通过情景导入使学生尝试提出问题，作出假设。

老师给以引导，在总结学生方案的基础上出示1648年，赫尔蒙特(Helmont)柳树实验装置（如图一）：讨论得出结论：植物生长所需的大部分物质并非来自于土壤；而得出：水分是建造植物体的唯一原料！培养学生的概括能力、语言表达能力和理解能力。

进一步提问：这个结论又科学吗？忽略空气对植物的影响。提出矛盾，激发学生思考，再逐步释疑，效果更好。

实验二：1771年普里斯特利(J.Priestley)实验出示动画（如图二中的动画截图）观看动画演示观察能力的培养

根据实验内容，提出问题 1、这两组实验的现象是什么？单独密封的蜡烛很快熄灭、老鼠很快死去，与绿色植物一起的蜡烛暂时不会熄灭、老鼠会存活很长时间。了解对照实验原则、单因子变量原则实验中的相关应用。

2、有无植物的两组实验装置，起什么作用？实验说明什么问题？对照作用、绿色植物可以更新空气。

3、该实验装置中玻璃罩有什么作用？排除干扰因素（外界空气的影响）。

教师指出：当时他并不知道植物更新了空气的哪种成分，也没有发现光在这个实验中的关键作用。当然现在我们知道所更新的是氧气。让学生认识到技术的发展在科学研究中的作用。

提出问题但是，后来很多科学家在重复普里斯特利的实验时，总是有时成功，有时却会失败！这是什么原因呢？学生大胆猜想。设疑引发兴趣

实验三、英格豪斯实验重复普里斯特利的实验，但始终在光下进行确定了植物的绿色部分，只有在光下才能起到“净化”空气的作用。（吸收CO2,放出O2）培养学生尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。

自然过渡设疑：光合作用除了生成气体，更新空气外，还有其他物质生成吗？回答问题。

实验四、1864年，德国萨克斯实验（课件动画展示）模拟萨克斯实验观察动画演示，看书52页。锻炼学生观察能力。

提出有关该实验的几个问题：◇黑夜中消耗有机物这一步是否可以省略？为什么？◇本实验是否存在对照组？若有，请指出单一变量。◇实验可以得出的结论是什么？讨论答出：◇让叶片中的营养物质（淀粉）消耗掉。◇部分遮光、部分曝光，进行对照。◇绿叶在光合作用中产生了淀粉感受科学发现过程，提高学生探索求实的科学素养。进一步培养学生科学实验探究的原则和方法

强调：绿叶在光合作用中产生了淀粉，一定需要光照。并设疑：什么是光合作用的场所呢？

实验五、1880年恩格尔曼(Engelmann) 实验动画演示，重现恩格尔曼的实验过程观察思考根据现象（结果）推出正确的结论，培养学生逻辑思维、推理、判断能力。

现象：装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。

恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？小组讨论发言：归纳出4个方面的巧妙之处。小组内讨论交流培养了学生观察、分析综合能力。而且学会参与、合作和交流。

1、为什么选用水绵做为实验材料？

2、为什么选黑暗且没有氧气的环境？

3、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？

4、实验结论是什么？学生充分小组讨论的基础上，每一小组发言归纳问题答案。

实验六、自己设计实验验证光合作用产生氧气教师给实验材料，如：金鱼藻、大烧杯、三角漏斗、带木塞的导管、清水、强光、带火星的木条。小组讨论，设计方案。巩固已学知识，认识实验探究过程都必须依据一定的科学道理。体验合作学习过程。

给出参考实验方案。对比讨论本小组的成功与失败之处，体验成功。

课外的练习光合作用消耗CO2的实验培养实际应用的能力

情境设疑光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？讨论

实验七、1930年，（美）鲁宾和卡门实验提示：同位素标记进行光合作用的实验，是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？还是两者兼而有之？同学们考虑一下，应标记哪一种元素？如何设计这