教學(xué)設(shè)計《光合作用的探究歷程》

《光合作用的探究歷程》的教學(xué)設(shè)計茂名市第十六中學(xué)陳建明普通高中《生物課程標準》指出，高中生物學(xué)的課程基本理念之一是提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，尤其是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀，它是公民科學(xué)素養(yǎng)構(gòu)成中重要的組成部分。生物科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的探究性學(xué)習(xí)是實現(xiàn)此課程基本理念的極為有效的載體，生物學(xué)史能夠?qū)⒅R傳授、能力培養(yǎng)和情意發(fā)展三方面教育融合起來，很好地體現(xiàn)了生物學(xué)科的特點和新課程理念的要求。一、教材分析：本節(jié)課為高中必修1《分子與細胞》（人教版）第5章第4節(jié)能量之源——光與光合作用中的內(nèi)容。第4節(jié)包括“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”、“光合作用的原理和應(yīng)用”兩大部分，其中“光合作用的探究歷程”這部分內(nèi)容往往被許多老師在上課時一帶而過，并未加以重視。事實上，光合作用探究過程中的經(jīng)典實驗，從一定程度上反映了科學(xué)探究的一般方法，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的好素材，為后面眾多的實驗打下一個良好的感知基礎(chǔ)，也為講述光合作用的原理、過程做好知識鋪墊。因此，“光合作用的探究歷程”這部分內(nèi)容相當(dāng)重要，不容忽視。二、教學(xué)目標：知識目標：1．說出光合作用的探究歷程。2．初步掌握科學(xué)探究的一般方法。技能目標：嘗試分析實驗、設(shè)計實驗。情感目標：1．關(guān)注科學(xué)工作的方法和過程，形成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度及創(chuàng)新、合作的科學(xué)精神。2．體驗科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難和科學(xué)家們的智慧力量，確立進行科學(xué)研究的欲望和信心。三、教學(xué)重點與難點：1.教學(xué)重點：（1）光合作用的探究歷程和科學(xué)研究的基本方法。（2）應(yīng)用科學(xué)家的研究思路，進行光合作用中關(guān)于原料和產(chǎn)物的探究的實驗設(shè)計。2.教學(xué)難點：使學(xué)生真正領(lǐng)會光合作用發(fā)現(xiàn)過程的幾個經(jīng)典實驗的設(shè)計思想和方法，并運用到設(shè)計一些簡單實驗的過程中去。四、教學(xué)方法：探究式教學(xué)；小組合作學(xué)習(xí)五、教學(xué)用具：多媒體課件六、教學(xué)設(shè)計思路：本節(jié)課以“光合作用的探究歷程”為主線，遵循科學(xué)家的探索思路，通過對幾個經(jīng)典實驗的討論分析，采取“提出問題—探究—解決問題”的教學(xué)方法，層層遞進，環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生對科學(xué)探究有一個比較完整的認識，從中領(lǐng)悟科學(xué)探究的原則和一般方法。在本節(jié)課的設(shè)計中，筆者將教科書100頁的“資料分析1”和101-102頁的幾個實驗介紹，以時間為序，抓住幾個最為經(jīng)典的實驗，重新構(gòu)建了“光合作用的探究歷程”一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。七、教學(xué)過程：教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖創(chuàng)設(shè)情景，引入新課播放一小段有關(guān)原始地球的錄像，然后就人類生存而言，讓學(xué)生比較原始地球和現(xiàn)在地球氣體成分中最大的不同是什么？[激疑]氧氣的產(chǎn)生與什么生理過程有關(guān)呢？[過渡]光合作用是怎樣被人們發(fā)現(xiàn)的呢？今天，我們就一起回到歷史長河中去，共同解開光合作用之謎。觀看視頻。

討論回答：氧氣討論回答：光合作用?；貞洺踔兴鶎W(xué)的有關(guān)光合作用的概念及過程。創(chuàng)設(shè)問題情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。設(shè)置懸念，引出光合作用的探究歷程。實驗一：1642年比利時海爾蒙特實驗播放植物的生命歷程，然后提出問題：植物為什么長大？所需營養(yǎng)物質(zhì)來自哪里？在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上展示亞里士多德觀點：所需要營養(yǎng)來自土壤。[提問]亞里士多德的觀點是否正確？展示海爾蒙特實驗的數(shù)據(jù)，然后引導(dǎo)學(xué)生分析推理。觀看視頻，思考與討論相關(guān)問題。

閱讀與質(zhì)疑亞里士多德的觀點。

分析討論，得出結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。

培養(yǎng)學(xué)生思考與交流的習(xí)慣，以及面對現(xiàn)象提出合理假設(shè)的能力。教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖實驗二：1771年英國普利斯特利實驗[設(shè)疑]通過實驗，海爾蒙特推翻了亞里士多德的錯誤觀點，那他的實驗結(jié)論完全正確嗎？從植物生活環(huán)境的角度分析，還應(yīng)考慮什么因素？演示普利斯特利實驗過程，引導(dǎo)思考：1.幾組實驗的現(xiàn)象是什么？2.有無植物的兩組實驗裝置起什么作用？3.這一實驗可以得出什么結(jié)論？質(zhì)疑與討論，推導(dǎo)可能的因素（光、空氣）。觀看演示實驗并思考相關(guān)問題。

小組討論，得出結(jié)論：植物可以更新空氣。嘗試應(yīng)用實驗設(shè)計原則（對照、單一變量等）。對知識的深化與提升。構(gòu)建模型：

污濁空氣→綠色植物→新鮮空氣實驗三：1779年荷蘭英格豪斯實驗[設(shè)疑]普利斯特利的實驗看似簡單，但后人重做此實驗時多數(shù)不能成功，這是為什么呢？引導(dǎo)學(xué)生分析英格豪斯實驗。[追問]由于當(dāng)時化學(xué)發(fā)展水平的限制，不清楚植物吸收、釋放氣體的成分，同學(xué)們根據(jù)現(xiàn)有的知識，知道是什么嗎？思考，提出可能原因。認真分析，得出結(jié)論：普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功，植物體只有綠葉才能更新空氣?；卮穑何誄O2，放出O2。培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴密性。對知識的深化與提升。構(gòu)建模型：

光照↓CO2→綠色植物→O2教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖實驗四：1845年德國博耶實驗[設(shè)疑]在這一過程中，光能哪去了？引導(dǎo)學(xué)生分析博耶的實驗。思考與討論。認真分析，得出結(jié)論：植物在進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來。實驗五：1864年德國薩克斯實驗[設(shè)疑]光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中呢？即植物光合作用除了釋放氧氣，還產(chǎn)生什么物質(zhì)呢？播放薩克斯實驗過程，引導(dǎo)思考：1．暗處理這一步是否可以省略？為什么？2．本實驗是否存在對照組？若有，請指出單一變量。3．這個實驗可得出什么結(jié)論？思考與討論。觀看視頻并思考相關(guān)問題。小組討論回答，并得出結(jié)論：光合作用的產(chǎn)物除了氧氣，還有淀粉。強化科學(xué)探究實驗設(shè)計的基本方法和原則。對知識的深化與提升。構(gòu)建模型：

光照

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CO2→綠色植物→O2＋淀粉實驗六：1880年恩格爾曼實驗播放恩格爾曼實驗過程，引導(dǎo)思考：

1.恩格爾曼實驗方法的巧妙之處在哪里？2．這個實驗可得出什么結(jié)論？觀看視頻并思考相關(guān)問題。小組討論，并得出結(jié)論：氧氣是葉綠體釋放出來的，光合作用的場所是葉綠體。培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和語言表達能力。對知識的深化與提升。構(gòu)建模型：

光照

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CO2→葉綠體→O2＋淀粉教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖實驗七：1939年美國魯賓、卡門實驗[設(shè)疑]光合作用釋放的氧氣，到底來自于H2O還是CO2？指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，并提出問題：1.利用同位素示蹤法，應(yīng)標記哪一種元素？2.如何設(shè)計這個實驗?zāi)兀?．這個實驗可得出什么結(jié)論？注：及時點評學(xué)生的實驗設(shè)計，肯定他們的優(yōu)點，指出存在的問題。思考與討論。閱讀課本第102頁相關(guān)內(nèi)容。小組討論回答，并設(shè)計實驗方案證實。

分析得出結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來自水。學(xué)會用對照的方法設(shè)計實驗，進一步熟悉科學(xué)探究的一般步驟。對知識的深化與提升。構(gòu)建模型：

光照

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H2O＋CO2→葉綠體→O2＋淀粉實驗八：20世紀40年代美國卡爾文實驗[設(shè)疑]光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的呢？指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，分析卡爾文采用的實驗方法是什么？得出了什么結(jié)論？簡述：卡爾文循環(huán)。思考與討論。閱讀課本第102頁相關(guān)內(nèi)容，借鑒魯賓和卡門的實驗方法，并得出相關(guān)結(jié)論。體驗科技進步對生物發(fā)展的促進作用。對知識的深化與提升。構(gòu)建模型：

光照

H2O＋CO2———→O2＋有機物

葉綠體總結(jié)引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)。1.對光合作用的探究歷程中主要科學(xué)家、年代、研究結(jié)論等內(nèi)容進行列表歸納。2.歸納光合作用的場所、動力、原料、產(chǎn)物，得出光合作用的反應(yīng)式。感悟科學(xué)道路的艱辛。完成知識的建構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課堂作業(yè)提供材料引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗：證明CO2是綠色植物光合作用的原料。評價學(xué)生設(shè)計的實驗。小組合作完成實驗設(shè)計。三維目標檢測。八、板書設(shè)計：光合作用的探究歷程一、光合作用的概念二、光合作用探究的相關(guān)實驗光合作用的探究歷程一、光合作用的概念二、光合作用探究的相關(guān)實驗1.海爾蒙特實驗——水分是植物建構(gòu)自身的原料2.普利斯特利實驗——植物可以更新空氣3.英格豪斯實驗——只有在陽光照射下才能成功4.博耶實驗——光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來5．薩克斯實驗──光合作用產(chǎn)生了淀粉6．恩格爾曼實驗──葉綠體是光合作用的場所7．魯賓和卡門的實驗──光合作用釋放的氧氣全部來自水8．卡爾文實驗──CO2中的碳轉(zhuǎn)變成有機物中的碳三、光合作用過程的化學(xué)反應(yīng)式

光照

H2O＋CO2———→O2＋有機物

葉綠體九、教學(xué)反思：新課程主張教