人教版生物必修一實驗《探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響》教學(xué)教案

探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響的教學(xué)案例一、教學(xué)指導(dǎo)思想和理論依據(jù)《探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響》是人教版高中生物必修1《分子與細胞》中的第4個探究實驗，該實驗中學(xué)生自主選擇探究內(nèi)容的空間大。依據(jù)普通高中《生物課程標(biāo)準》中發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的目標(biāo)要求，本節(jié)課以“自主質(zhì)疑-伙伴互助-實例拓展”為主線，通過引導(dǎo)學(xué)生自主提出問題、設(shè)計和完善實驗方案、實驗操作等活動體驗，突出對學(xué)生在課堂探究實驗中的積極性、建構(gòu)性和反思性等能力的培養(yǎng)。主要活動點有：1、結(jié)合生產(chǎn)實際，學(xué)生提出探究的問題，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、發(fā)散思維的思維品質(zhì)。2、學(xué)生依據(jù)實驗條件與信息，設(shè)計、評價和完善實驗方案，提高探究能力。3、學(xué)生了解“傳感器”在實驗和生產(chǎn)中的應(yīng)用，拓展設(shè)計實驗的視野，感受技術(shù)對生物學(xué)研究的意義。二、實驗教學(xué)分析基于必修1中“影響酶活性的條件”等前3個探究實驗的活動體驗，學(xué)生具備了一定的實驗動手能力，但在設(shè)計可行性實驗方案，合理的控制自變量、選擇可觀察的因變量、排除無關(guān)變量等問題上，仍是弱點，同時也是本節(jié)課的教學(xué)重點和教學(xué)難點。（一）教學(xué)重點和難點1、教學(xué)重點：（1）引導(dǎo)學(xué)生自主完成實驗設(shè)計。（2）引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果，闡明影響光合作用的因素。2、教學(xué)難點：（1）在實驗教學(xué)的內(nèi)容組織和時間安排上，適時地引領(lǐng)學(xué)生自主設(shè)計實驗。（2）在設(shè)計實驗思路和可行的實驗方案上，針對學(xué)生的問題實施有效的指導(dǎo)。（二）教學(xué)策略1、做預(yù)實驗，預(yù)設(shè)和解決實驗教學(xué)中的問題。（1）摸索適宜的實驗材料和用具，實驗操作中的注意事項，以確保實驗的有效進行。（2）預(yù)設(shè)學(xué)生在實驗中可能出現(xiàn)的問題。例如，如何選擇適宜濃度的NaHCO3溶液等，針對問題設(shè)置培養(yǎng)學(xué)生探究能力的訓(xùn)練點，開發(fā)為學(xué)生活動提供支持的有效資源。2、任務(wù)驅(qū)動，激發(fā)和支持學(xué)生自主解決問題。教學(xué)過程以提高大棚果蔬的產(chǎn)量為背景，引導(dǎo)學(xué)生選擇探究內(nèi)容→設(shè)計實驗方案→展示交流、評議完善實驗方案→實施實驗、分析結(jié)果。針對學(xué)生不能合理的設(shè)置自變量和測定因變量等問題，借助媒體手段，提供信息資源，幫助學(xué)生達成學(xué)習(xí)目標(biāo)。三、教學(xué)目標(biāo)1、通過實驗過程和結(jié)果分析，闡明光合作用的影響因素。2、依據(jù)設(shè)計實驗的一般原則和實際條件，設(shè)計“探究影響光合作用的環(huán)境因素”實驗方案，并完成相應(yīng)的實驗操作。3、在互助和交流的活動中，培養(yǎng)質(zhì)疑、創(chuàng)新的意識和科學(xué)嚴謹求實的態(tài)度，提高交流合作的能力。四、課前準備（一）預(yù)實驗1、選擇適宜的實驗材料用具利用吊蘭、大葉黃楊、小白菜、菠菜、韭菜等實驗材料，組織部分學(xué)生進行預(yù)實驗，經(jīng)整理加工獲得了以下為實驗探究提供支持的素材。（1）以吊蘭為材料的實驗試劑：質(zhì)量濃度為1.5%試劑：質(zhì)量濃度為1.5%的NaHCO3溶液光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘。表1：吊蘭實驗結(jié)果（3）提取和分離大葉黃楊葉片葉中色素的實驗（3）提取和分離大葉黃楊葉片葉中色素的實驗（2）以菠菜為材料的實驗光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘圖2光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘圖2（4）以大葉黃楊為材料的實驗光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：10分鐘光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：10分鐘表2：大葉黃楊實驗結(jié)果光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘圖32、實驗用具和操作方法的選擇圖3（1）用100ml的大注射器，可以避免在抽拉針管時活塞脫離，同時一次可以放較多的小葉片，提高實驗的速度。（2）注射器內(nèi)的水量大約為總量的1/3；及時排出葉片逸出的氣體，反復(fù)多次，可使小葉片盡快下沉，如圖3。（3）把處理后的葉片放入錐形瓶時，用玻璃棒把葉片分開，以免葉片重疊，影響實驗效果。（二）實驗材料和器具1、實驗材料：菠菜、吊蘭、大葉黃楊、質(zhì)量分數(shù)3%NaHCO3溶液、冰塊、熱水、清水。2、實驗用具：打孔器、60W臺燈、燒杯、100mL注射器、直尺、錐形瓶等。五、教學(xué)過程教學(xué)過程教師的組織與引導(dǎo)學(xué)生活動教學(xué)意圖結(jié)合生產(chǎn)實際提出問題PPT：溫室大棚圖片。質(zhì)疑：在生產(chǎn)中，是否可以通過改變環(huán)境因素來提高光合作用強度？依據(jù)已有的光合作用知識和生活經(jīng)驗，觀察、思考，提出改變環(huán)境的CO2濃度、溫度、光照等可以提高光合作用強度。激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)問題意識，訓(xùn)練發(fā)散思維。分析推理作出假設(shè)引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)已有的知識對探究的問題作出假設(shè)。通過回憶光合作用原理做出合理的假設(shè)。培養(yǎng)運用知識分析問題的能力。設(shè)計、交流完善實驗方案1.自主選題分組鼓勵學(xué)生依據(jù)自己的興趣和實驗條件選擇探究的問題，進行光照強度、CO2濃度、溫度的探究。2.理清實驗思路重點一：分析實驗自變量、因變量。引導(dǎo)學(xué)生討論：（1）本實驗自變量和因變量分別是什么？（2）如何有效控制自變量？

（3）依據(jù)現(xiàn)有的實驗材料，如何測定因變量？重點二：組織學(xué)生匯報交流解決實驗方案中設(shè)置自變量不準確，測定因變量不可行等問題。（1）展示預(yù)實驗結(jié)果（見課前準備的預(yù)實驗結(jié)果中表1、表2、圖1、圖2），引導(dǎo)學(xué)生提取素材中的信息，選擇實驗材料和用具。（2）引導(dǎo)學(xué)生參考書上的案例，確定因變量的觀察指標(biāo)。3.完善實驗方案引導(dǎo)學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案上（見附件）完成實驗方案，巡視指導(dǎo)學(xué)生如何控制無關(guān)變量。根據(jù)自己的興趣進行選擇探究的問題，3人一組，自由組合實驗小組思考、討論。初步提出控制自變量的思路，明確實驗中的因變量。（1）通過調(diào)整光源與裝置的距離控制光照強度。（2）用不同濃度的NaHCO3溶液來控制CO2的濃度。（3）利用熱水和冷水來設(shè)置不同的溫度。（4）實驗的因變量包括有機物、O2產(chǎn)生量和CO2的吸收量等。觀察、分析預(yù)實驗結(jié)果，做出判斷和選擇。（1）據(jù)表1、2分析，用吊蘭、大葉黃楊做實驗材料費時，不宜在課堂上做。（2）據(jù)圖1分析，菠菜做實驗材料，效果好，且省時。（3）據(jù)圖2和表2分析，葉片中葉綠素含量高，則光合作用速率強，應(yīng)選深綠色的葉片做實驗材料。（4）選取濃度為1～3%的NaHCO3溶液進行實驗。依據(jù)光合作用的過程，分析得出原理是以小葉片的上升速度為光合作用強度的測定指標(biāo)。思考討論，設(shè)計實驗方案并作出預(yù)期結(jié)果，各組間相互展示交流，評價完善。學(xué)生自主選擇探究內(nèi)容，體現(xiàn)學(xué)生的自主性。通過設(shè)置開放性的問題引發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生綜合運用已有的化學(xué)和物理知識來解決生物問題，培養(yǎng)綜合分析能力。通過分析預(yù)實驗，培養(yǎng)學(xué)生獲取和處理信息的能力，體會預(yù)實驗在實驗研究中的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度。提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力。鍛煉學(xué)生的表達能力，相互傾聽、互助的能力。實驗操作展示評價巡視指導(dǎo)學(xué)生實驗操作，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點，解決出現(xiàn)的問題。1.主要解決的問題依據(jù)預(yù)實驗總結(jié)出的實驗技巧，解決學(xué)生在實驗中出現(xiàn)的問題。（1）排出小葉片中的氣體時，說明針筒內(nèi)水量不宜過大。（2）用玻璃棒將NaHCO3溶液里的葉片分開，以防重疊。2．鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計學(xué)生在實驗中有獨到的實驗思路和操作體會。（1）學(xué)生為了避免錐形瓶之間彼此遮光，有的組做了如下的實驗設(shè)計，使3只錐形瓶不在一條直線上。（2）有的小組用大葉黃楊和菠菜進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大葉黃楊的葉片革質(zhì)，不易于使葉中的氣體逸出、下沉。依據(jù)實驗方案，進行具體實驗操作。不同實驗小組的實驗裝置如下：（1）探究溫度對光合作用強度的影響。冰塊冰塊熱水袋室溫（2）探究光照強度對光合作用強度的影響。用60W臺燈與裝置的不同距離控制光強。（3）探究不同濃度的NaHCO3溶液對光合作用強度的影響。依據(jù)導(dǎo)學(xué)卡，記錄實驗結(jié)果。實施實驗方案、培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和小組合作解決問題的能力。體會到實驗選材的意義分析實驗結(jié)果得出實驗結(jié)論組織各實驗小組展示實驗結(jié)果，并反思實驗中成功的經(jīng)驗和改進的建議。請學(xué)生代表到黑板上繪制出實驗結(jié)果。歸納擴展，環(huán)境中的水分含量和無機物質(zhì)的成分及含量也會影響植物的光合作用質(zhì)疑：有無更好的方法直接測定的O2釋放量或CO2的吸收量？展示實驗結(jié)果。依據(jù)結(jié)果，繪制成曲線圖。分析得出結(jié)論。（1）環(huán)境因素CO2濃度、光照強度、溫度對光合作用均有影響。（2）適宜的提高CO2濃度、光照強度和溫度能提高光合作用的強度培養(yǎng)學(xué)生的表達能力和信息轉(zhuǎn)化能力。將實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成曲線，能用數(shù)學(xué)方法表述實驗結(jié)果。拓展視野實踐應(yīng)用介紹傳感器，并作演示實驗進一步質(zhì)疑：（1）傳感器測得溶液中的氧含量是否是光合作用產(chǎn)生的氧的總量？（2）請同學(xué)在課下設(shè)計用傳感器來測定光合作用強度的實驗方案。屏幕展示：氣象百葉窗和光質(zhì)控制大棚圖片，體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。觀看傳感器的實驗，讀出實驗數(shù)據(jù)。感受儀器技術(shù)應(yīng)用于實驗的意義。思考、討論。（1）不是，因為溶液中的氧含量是光合作用產(chǎn)生的氧量與呼吸作用消耗的氧量的總合。（2）提出思路：除老師的以上操作外，還需測得在黑暗條件下的同樣時間內(nèi)溶液中氧的消耗量。思考、領(lǐng)會。體會現(xiàn)代技術(shù)手段，為科學(xué)探究帶來的便捷和技術(shù)支持。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決問題的能力擴展學(xué)生視野，滲透“科學(xué)、技術(shù)、社會”思想教育。六、總結(jié)反思1、培養(yǎng)實驗技能與發(fā)揮學(xué)生的自主性相得益彰。本節(jié)課，從選擇探究內(nèi)容、確定材料、設(shè)計方案、實驗操作、匯報與交流結(jié)果等幾個方面都是通過學(xué)生自主來完成的。實踐證明，學(xué)生在思考、交流、討論、動手活動中積極性高，能在實驗中自省，伙伴互助完成探究內(nèi)容。如學(xué)生對同一個實驗內(nèi)容有不同的實驗設(shè)計方案；在一個實驗組，選用不同的材料，體會選擇材料在實驗中的作用等，提高了實驗探究能力。2、做好預(yù)實驗是組織和設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)教材中的實驗案例既有引領(lǐng)示范作用，但也有適用范圍的局限性。教師可以依據(jù)課標(biāo)要求、學(xué)生和學(xué)校實際情況，課前對實驗的活動內(nèi)容進行充分的實踐與分析，從中找出實施實驗教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題，挖掘?qū)嶒炠Y源，使教學(xué)指導(dǎo)更具有針對性和啟發(fā)性。如在準備本實驗教學(xué)的過程中，教師發(fā)掘了訓(xùn)練學(xué)生獲取信息的素材，總結(jié)了實驗選材的經(jīng)驗和操作技巧，從而優(yōu)化實驗指導(dǎo)