高中生物 探究影響光合作用的因素（第一課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修1

1、探究影響光合作用的因素（第一課時(shí)）一、設(shè)計(jì)思路：本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容為上海市二期課改教材生命科學(xué)（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，高中第一冊）學(xué)生實(shí)驗(yàn)“4.4探究影響光合作用的因素”的第一課時(shí)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。按上海課標(biāo)的“知識與技能”分類標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)4.4的教學(xué)內(nèi)容屬“實(shí)驗(yàn)C級”，是高中生命科學(xué)教材中唯一的先由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后再進(jìn)行實(shí)施實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，應(yīng)該讓學(xué)生初步掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則并能遵照這些原則設(shè)計(jì)一份較科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，為下一課時(shí)實(shí)施實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。此前學(xué)生參與了“探究酶的催化特性”的實(shí)驗(yàn)過程并了解了光合作用研究史上科學(xué)家們的研究思路，對如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)已有初步認(rèn)識，所以在課前讓每位同學(xué)先

2、憑自己的理解設(shè)計(jì)一份實(shí)驗(yàn)方案。在收到學(xué)生設(shè)計(jì)的方案后進(jìn)行粗略的批改，挑選出方案中的典型問題，再根據(jù)所選擇的探究因素類型，將學(xué)生分為若干小組。第1課時(shí)（即本課時(shí)）以學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為素材，根據(jù)教學(xué)需要，從不同的案例選取有代表性的某一板塊進(jìn)行分析，歸納出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路和應(yīng)該遵循的基本原則，課后讓同學(xué)對自己的方案進(jìn)行修改。在PPT上顯示出的案例，如是作為優(yōu)秀方案顯示的，在該案例后附上設(shè)計(jì)者姓名，如是作為具有典型缺陷的方案顯示的，顯示時(shí)略去姓名，上課時(shí)注意通過觀察該同學(xué)反應(yīng)，借以判斷這部分教學(xué)是否取得了較好的效果。第2課時(shí)按小組實(shí)施實(shí)驗(yàn)。由于能滿足同學(xué)們研究的是自己感興趣的影響因素并能按學(xué)生自己

3、設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以激發(fā)學(xué)生的探究熱情。本部分教學(xué)內(nèi)容是對學(xué)生進(jìn)行探究能力培養(yǎng)的良好素材，但由于教材并未系統(tǒng)地介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循的一些原則。教學(xué)過程必須以學(xué)生“原生態(tài)”的設(shè)計(jì)方案為案例，以學(xué)生在課堂上進(jìn)行具體的案例分析過程中產(chǎn)生的問題為教學(xué)素材。在學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)僅停留在感性認(rèn)識的層面時(shí)，如何充分利用教學(xué)過程中派生出的教學(xué)資源（問題）是本節(jié)面對的最大挑戰(zhàn)，對那些典型案例也很難在本教學(xué)設(shè)計(jì)文字稿中加以體現(xiàn)。本節(jié)課以學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)為案例，按照“明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法（步驟）設(shè)計(jì)結(jié)果記錄、處理方式”的順序依次進(jìn)行分析和探討，將確定實(shí)驗(yàn)思路的過程圍繞下圖（PPT，按講解過程由變量類

4、型、處理思路、方法或原則逐級展示）所示的內(nèi)容及相互關(guān)系進(jìn)行展開。學(xué)生在這條粗線條的引導(dǎo)下，通過聽老師講解和參與解決課堂中衍生出的問題，發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)的方案中的缺陷，并逐步找到解決這些問題的思路。二、教學(xué)目標(biāo)：1知識與技能：能設(shè)計(jì)探究影響光合作用因素的實(shí)驗(yàn)方案，理解并應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和對實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行控制的方法，學(xué)會設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。2過程與方法：經(jīng)歷探究影響光合作用的因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程及小組內(nèi)對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的研討過程，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則和方法。3情感態(tài)度與價(jià)值觀：參與探究影響光合作用的因素的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與討論，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度。三、重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則及對實(shí)驗(yàn)變量的

5、控制。難點(diǎn)：對實(shí)驗(yàn)中各種變量的分析及對不同變量的處理方法。四、教學(xué)過程：教學(xué)內(nèi)容教師行為學(xué)生行為教學(xué)說明課前準(zhǔn)備布置學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。收集學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)的典型問題作為課堂案例分析的材料。根據(jù)所選擇的探究因素類型，將學(xué)生分為若干小組，每組57人。每位學(xué)生通過借鑒課本中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和科學(xué)家的探究方法或查閱資料，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案的撰寫。期望能從學(xué)生憑對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的初淺理解而自行設(shè)計(jì)的方案中獲得第一手教學(xué)素材，使教學(xué)更具有針對性。引入以往我們基本都是按教材設(shè)定的實(shí)驗(yàn)方法和步驟來完成實(shí)驗(yàn)的，較少能體現(xiàn)大家的探究能力。我們即將做的下一個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案將由大家自己做主。由自己做主并不是說可以隨心所欲，實(shí)

6、驗(yàn)方案一定要科學(xué)、嚴(yán)密，否則將難以實(shí)現(xiàn)研究的目標(biāo)實(shí)驗(yàn)也就失去它的意義。大家撰寫的實(shí)驗(yàn)方案包括了哪幾部分內(nèi)容呢？看自己的方案，回答問題。通過相互補(bǔ)充，最后答出實(shí)驗(yàn)題目、目的和原理、假設(shè)、材料選擇、儀器與試劑、實(shí)驗(yàn)方法等內(nèi)容。激發(fā)學(xué)生的探究熱情。根據(jù)對設(shè)計(jì)方案批改所掌握的情況對不同班級作不同處理：比較好的班級采取集體回答的方式，對本部分問題較多（漏掉某些必要內(nèi)容）的班級指定有典型問題的同學(xué)回答。制定實(shí)驗(yàn)方案的流程明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谶M(jìn)行此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)你們最先考慮的是什么？強(qiáng)調(diào)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹匾匀绻谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前未能明確實(shí)驗(yàn)要研究什么、要解決什么問題，整個實(shí)驗(yàn)方案就沒有了立足之地。引導(dǎo)學(xué)生從光合作用反應(yīng)

7、式來分析可以研究哪些影響因素?；卮饘?shí)驗(yàn)要研究什么，哪些因素可能會影響光合作用，這些因素變化時(shí)將引起光合作用如何變化？（即實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┛碢PT展示的光合作用反應(yīng)式，根據(jù)教師的引導(dǎo)，將反應(yīng)式中顯示的信息分為反應(yīng)物、產(chǎn)物、光照條件和反應(yīng)場所（葉綠體）等方面，確定可從哪些方面開展探究。如有同學(xué)實(shí)驗(yàn)方案有偏離實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那闆r，則結(jié)合該設(shè)計(jì)，由同學(xué)們一起分析如何使實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋硎龈逦?。確定實(shí)驗(yàn)思路我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄抗庹諒?qiáng)度（CO2濃度、溫度）等因素對光合作用強(qiáng)度的影響。光合作用強(qiáng)度可通過哪些指標(biāo)反映出來？ （如學(xué)生回答不出，則引導(dǎo)學(xué)生將光合作用粗略地當(dāng)作一個化學(xué)反應(yīng)來看，讓學(xué)生回答“化學(xué)反應(yīng)的快慢可以通過哪些

8、指標(biāo)反映出來”）你們是如何測定這些指標(biāo)的變化的呢？找一位不是采用教材提供的參考方案進(jìn)行測定的同學(xué)，請他將自己方案中的檢測手段標(biāo)出并作講解（通過實(shí)物投影展示）你是怎樣想到用這種方法來檢測的呢？ 講述測定指標(biāo)：反應(yīng)物的消耗速度或產(chǎn)物的產(chǎn)生速度。測定方法：直接或間接測定，盡可能量化。有的指標(biāo)變化生物體可以通過性狀的改變直接表現(xiàn)出來，此時(shí)可通過肉眼直接觀察其差異。對于不能直接用肉眼觀察到的（如本實(shí)驗(yàn)中的淀粉、CO2含量的改變），要通過生物學(xué)的原理使這些指標(biāo)的變化外顯，要方便觀察或測量）探究光照強(qiáng)度因素對光合作用強(qiáng)度的影響時(shí)，你是如何施加影響因素的呢？（如同學(xué)回答用不同功率的燈泡時(shí)，繼續(xù)問）如實(shí)驗(yàn)室只有

9、相同功率的燈泡，你如何使植物接受不同強(qiáng)度的光照呢？ 講述可以看出我們對實(shí)驗(yàn)對象施加某種影響（改變控制的因素或條件）后可能引起實(shí)驗(yàn)對象的某些現(xiàn)象或結(jié)果改變。這實(shí)際上就是兩類變量之間的關(guān)系，我們學(xué)過的函數(shù)也是反映變量間的關(guān)系的。提問函數(shù)是反映的哪2類變量的關(guān)系？如果將實(shí)驗(yàn)中由“操作者所施加的因素或條件”和實(shí)驗(yàn)過程中“因有意識的操作而引起的變化或結(jié)果”都當(dāng)成變量，那么它們分別對應(yīng)函數(shù)中的什么變量？講述在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的自變量稱實(shí)驗(yàn)變量，如光照強(qiáng)度的變化；因變量稱反應(yīng)變量，如淀粉的生成量。實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量間具有因果關(guān)系。實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟讷@得和解釋這種前因后果。你們能在自己的方案中找到這兩種方案嗎？如能找到，

10、請標(biāo)注出來，如找不到，要看看缺少了哪個變量？（PPT顯示案例，對該方案中的實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量進(jìn)行標(biāo)注）在你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中是否只有你施加的實(shí)驗(yàn)變量會影響光合作用強(qiáng)度呢？還有其他的影響因素嗎？（這個任務(wù)有難度，可留給學(xué)生多點(diǎn)時(shí)間。提示學(xué)生找到全部變量，然后去除實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量）講述生物的生命活動往往是錯綜復(fù)雜的，影響某一個生命活動的產(chǎn)生和變化的因素常常也很多。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素除了我們有意施加的實(shí)驗(yàn)變量外還存在能影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的其他因素和條件，這些因素與我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臒o關(guān)，稱無關(guān)變量。提問在你的實(shí)驗(yàn)方案中考慮到了無關(guān)變量的存在嗎？你是如何消除它對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響的？（以某一同學(xué)的設(shè)計(jì)為

11、案例，讓該同學(xué)談?wù)勛约旱奶幚磙k法及理由，實(shí)物投影顯示）大家認(rèn)為該同學(xué)在消除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響時(shí)，哪些方面做得比較好？還有他控制得不夠好的或者還沒考慮到的無關(guān)因素嗎？為消除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)我們應(yīng)該遵循哪些原則呢？講述控制變量原則：在實(shí)驗(yàn)時(shí)，只改變某一影響因素(即實(shí)驗(yàn)變量)，控制其他因素（即無關(guān)變量）不變，來觀察實(shí)驗(yàn)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。這樣能夠排除其他影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素的干擾，清楚地顯示實(shí)驗(yàn)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。在控制變量時(shí)，一般采用對照的手段。通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)對照對比，既可排除無關(guān)變量的影響，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。你們設(shè)計(jì)的方案中采用了對照手段嗎？（這個問題

12、主要是想引起學(xué)生對“對照”的關(guān)注，不許學(xué)生作答）一般有哪些設(shè)置對照的方式呢？（考慮到這個問題難度較大，可預(yù)先設(shè)置一道連線題，左側(cè)為三種常見的對照類型，右側(cè)為做過的實(shí)驗(yàn)中的一些具體對照形式，供當(dāng)學(xué)生回答有困難時(shí)使用）我們做過的實(shí)驗(yàn)中有哪些類型的對照呢 ？再看看你們采用了哪些對照方式？根據(jù)光合作用反應(yīng)式顯示的信息回答：光合作用過程中 CO2 、H2O的消耗速度或O2 、淀粉的產(chǎn)生速度。學(xué)生回答自己在實(shí)驗(yàn)中所采取的檢測方法。（較多同學(xué)會選擇教材中提供參考的方案測定O2產(chǎn)量可用真空滲水法、溶解氧傳感器測定法等方法。）該同學(xué)介紹自己的檢測措施（極可能實(shí)驗(yàn)2.1“食物中主要營養(yǎng)成分的鑒定”和實(shí)驗(yàn)4.1“探

13、究酶的催化特性”等實(shí)驗(yàn)中采用碘液檢測淀粉和用線香亮度檢測氧氣的方法）學(xué)生回答：前面學(xué)過（或查閱資料得知）認(rèn)真聽教師歸納回答相同光源不同距離或相同距離不同光源 回答自變量、因變量學(xué)生根據(jù)自變量和因變量的關(guān)系，體會即將講到的“實(shí)驗(yàn)變量”和“反應(yīng)變量”之間的關(guān)系，并找到它們和自變量、因變量的對應(yīng)關(guān)系?；卮鸪觯簩?shí)驗(yàn)中由操作者所施加的因素或條件是自變量。實(shí)驗(yàn)過程中由于實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化或結(jié)果是因變量。從自己設(shè)計(jì)的方案中尋找這兩類變量，并對這兩類變量進(jìn)行標(biāo)注。從自己設(shè)計(jì)的方案中尋找除了實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量外的其他變量。認(rèn)真聽教師講解該同學(xué)在自己方案中標(biāo)出有哪些無關(guān)變量，并向大家介紹自己的處理辦法及理由。同

14、學(xué)們一起對該同學(xué)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，并找出自己處理辦法的可取之處和欠缺之處。認(rèn)真聽教師講解學(xué)生回顧已經(jīng)做過的6個實(shí)驗(yàn)，找出與這些對照類型相對應(yīng)的對照設(shè)置方式。（1）空白對照（“探究酶的催化特性”中加其他物質(zhì)的試管與加入蒸餾水的試管間的對照）（2）自身對照（質(zhì)壁分離中洋蔥細(xì)胞形態(tài)的前后對照）（3）相互對照（“探究酶的催化特性”中加Fecl3和加入新鮮豬肝勻漿的兩支試管間的對照）看自己的方案，加深對設(shè)置“對照”的理解。以學(xué)生設(shè)計(jì)方案中的測定指標(biāo)和方法為例，從實(shí)驗(yàn)材料、方法的可行性、簡便性、科學(xué)性等方面分析和評價(jià)，在學(xué)生設(shè)計(jì)的方案中找些典型問題加以解決。有意識地讓用到已學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法的同學(xué)介紹，引導(dǎo)

15、學(xué)生應(yīng)用已有知識解決問題。如有更新穎的方法，也要給這些同學(xué)展示的機(jī)會（測定干重增加的半葉法等）選以“光照強(qiáng)度”為影響因素的同學(xué)回答。也可根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的方案的實(shí)際情況設(shè)置相應(yīng)問題，找研究其他因素的同學(xué)問答。引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)中函數(shù)的相關(guān)知識遷移到對實(shí)驗(yàn)中相關(guān)變量的理解過程中，除了能讓學(xué)生進(jìn)行有意義的建構(gòu)外，還能讓他們意識到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程實(shí)際上包含嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S過程。先由學(xué)生對各自設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行“變量分析”，然后教師再通過PPT對典型的案例進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理解從感性層面逐漸向理性層面轉(zhuǎn)化。如果學(xué)生不能主動回答，則根據(jù)事先批閱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案時(shí)掌握的情況，分別找對實(shí)驗(yàn)變量處理不夠嚴(yán)密的同學(xué)回答，在同

16、學(xué)回答時(shí)及時(shí)進(jìn)行糾正。最后讓處理得比較好的同學(xué)回答，讓該同學(xué)學(xué)生體會到成功的喜悅。學(xué)生往往會籠統(tǒng)地講到將消除不掉的無關(guān)因素都控制得相同，例如以光照強(qiáng)度為研究對象的同學(xué)會注意到“溫度應(yīng)相同”，但不考慮具體控制到多少度，這個溫度是否適合）加深對課本中已做過的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路的理解，減少學(xué)生對“空白對照”等術(shù)語的陌生感。如不將這些術(shù)語與學(xué)生已有知識進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)系，會增加學(xué)生理解的難度。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法（步驟）講述整個實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞如何施加實(shí)驗(yàn)變量、控制無關(guān)變量和獲取反應(yīng)變量而展開。我們有了實(shí)驗(yàn)的思路后，需要把思路轉(zhuǎn)化成具體的實(shí)驗(yàn)步驟。要使得你寫的實(shí)驗(yàn)步驟具有可操作性，我們應(yīng)該注意哪些問題呢？（

17、提供典型的有缺陷的案例讓學(xué)生分析、歸納）討論并歸納出：理順實(shí)驗(yàn)步驟的順序；步驟一般需要分段(編號）敘說；試管（或燒杯等）要給予編號，如、或甲、乙；敘說中盡量要用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)術(shù)語，不能用含糊的口語等。同學(xué)核查自己的方案，作初步修改。強(qiáng)調(diào)從“思路”層次過渡到“文字表達(dá)”層次的一些注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄和處理方法講述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果要采取一定的方式進(jìn)行記錄。對原始數(shù)據(jù)還要進(jìn)行處理整理，否則難以分析出規(guī)律性的東西，經(jīng)過處理和整理的數(shù)據(jù)，如用表和圖表達(dá)則可更直觀。同學(xué)們在記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，采用了哪種方式呢？同學(xué)展示自己設(shè)計(jì)的用于記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方式，其他同學(xué)評價(jià)。文字、圖、表等各種不同的結(jié)果記錄形式，體現(xiàn)了對信息的不同處理方式。由于時(shí)間有限，本節(jié)課不對如何將這些形式進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換作過多展開小結(jié)我們知道了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟和應(yīng)當(dāng)遵循的一般原則。大家