光合作用的研究历史教学内容

《光合作用的探究历史》教学设计

华东师范大学第二附属中学

曲

耀

一、教学目标

1. 知识与技能

（1）了解光合作用的研究简史及其所体现的科学进步与内在逻辑。

（2）掌握科学探究的基本步骤和原理，能采用科学的实验方法设计实验。

（3）了解光合作用所需要的原料、条件和产物。

2. 过程与方法

关注光合作用研究历史，通过分析科学家们的经典实验，获得科学思维方法的锻炼，增加对实验设计时所应遵循原则的感性认识。

3. 情感态度与价值观

（1）体验科学探究历程，了解科学概念是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的。

（2）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。

（3）学会参与、合作和交流探究的内容和结果。

二、教学重点和难点

1. 教学重点：

光合作用研究历史所体现的科学探究思路和方法。

2. 教学难点：

体验科学家的科学思维过程，理解并应用实验设计应遵循的原则。

三、教学方法

采用探究式教学，融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生模拟科学发现过程，进行分析、讨论、归纳和总结。

四、教学准备

制作课件、准备多媒体资料、准备实验展示材料

五、教学过程光合作用

教学环节

教师活动

教师提问：一粒小小的种子是如何成长为参天大树的？请同学观看多媒体短片后回答，同时感受植物成长对于生命的意义。

引出光合作用是地球上最重要的化学反应。

今天让我们一起沿着科学家的足迹，重新走一走光合作用的探究历程。

学生活动

教学说明

创设情境，

引入新课

（2 min）

学生思考，观看展示的多媒体短片，回答教师提问。

从植物生长的宏观视野创设情景，激发学生兴趣，提示光合作用的重要意义，并由此展开新课。

亚里士多德的观点

（1 min）

介绍亚里士多德的观点。

因为亚里士多德是权威，大家都非常崇拜他，因此在之后的2000多年中人们对他的观点深信不疑。

提问：亚里士多德的观点有什么问题？他提出这个观点有没有依据？

世界上第一个对亚里士多德的观点提出质疑的科学家赫尔蒙特，于1642年设计了柳树实验。

简述赫尔蒙特的实验过程，出示实验结果。

问题讨论：评价柳树实验的科学性？你有什么新的疑问？

赫尔蒙特实验的科学性问题是受限于当时的科学进步程度的，因为当时人们还没有注意到空气的作用。由此引出普利斯特里的实验。

随着科学研究的进步，人们注意到了空气的成分。普里斯特利是第一个在光合作用研究中考虑到空气这一因素的科学家。

演示普里斯特利的实验过程，得出结论：绿色植物能更新空气。

问题讨论：

其他科学家重复普里斯特利的实验有时成功，有时失败，这是什么原因呢？怎么解决？

让学生认识了解光合作用研究的起源。

光合作用探

究的源头；

培养学生不对结论的科学性进行思考，迷信权威，敢回答。

于质疑的科学精神。

实验一：赫尔蒙特的实验

（3 min）

分析实验现象和结论，推翻亚里士多德的观点。

揭示反应物：水。

讨论后提出：该实验既有设计严谨的地方（如土壤要称干重，加桶盖），又存在科学性问题（不符合单一变量原则）。

感悟赫尔蒙特的实验设计意图。

理解科学研究的严谨性；理解控制变量原则在实验设计中的作用。

实验二：普里斯特利的实验

（4 min）

据图描述实验过程。

讨论、回答问题：普里斯特利没有注意到光照是光合作用的必要条件。

设计实验，解决普里斯特利实验的不足之处。

了解科学家设计实验时思维的缜密性，认识如何显化实验结果。

理解控制变量原则、设置对照实验原则的重要性。

尝试像科学家一样思考，完成探究过程。

小组合作设计实验装置图，证探究活动一

明植物需要光才能制造O2？怎（10-15 min）

样检验O2？

小组讨论设计实验，实物投影，交流设计。

进一步了解科学探究过程中所要遵循的原则。

指出学生设计的实验与英格豪斯类似，但是英格豪斯是经过500次重复实验才发现普利斯特利实验成功的关键是光照。

引导学生揭示光合作用的另一个条件：光照。

随着科学研究的发展，尤其是化学的进步，让人们认识到空气的组分，生物学家才发现了植物能“更新”空气是因为产生了O2，同时植物的光合作用需要CO2作为原料。

经煮沸过的水中放入绿叶时,即使光照充足也不能收集到氧气。只有在水中通入CO2后,才能看到气泡。CO2是光合作用的另一种原料。

植物除了产生O2，还产生什么物质呢？一颗种子是如何长成参天大树的呢？

德国科学家萨克斯对光合作用的产物进行了进一步分析。

展示萨克斯的实验过程让学生分析萨克斯实验设计中的巧妙之处。

种子发育成幼苗，通过光合作用不断积累有机物，才长成了参天大树。并且在这个过程中制造出了大量的O2供给动物和植物使用。

那么植物的光合作用在哪里进

进一步了解科学探究过

程中所要遵

循的原则。让揭示光合作用的条件：光；

学生了解科

学研究的艰辛，科学家坚忍不拔的意志品质。

实验三：英格豪斯的实验

（2.5 min）

学科推动

（0.5 min）

听讲，回忆初中化学中关于让学生体会空气成分的探索，体会不同不同学科之学科之间的相互促进作用。

间的相互促进作用

实验四：塞尼比尔的实验

（1.5 min）

思考实验设计中的细节问题，体会光合作用中还需要二氧化碳作为原料。

进一步了解科学探究的过程。

实验五：萨克斯的实验

（3 min）

小组讨论：学生针对萨克斯的实验进行讨论，了解每一步对应的实验原理。

培养分析问题，解决问题的能力，进一步体会科学探究的一般过程和应遵循的原则。

行？产生的O2到底是来自水还是来自CO2呢？

总结方程式

（4 min）

根据前人的探索，你能写出光合作用的总反应式吗？

利用提供材料证明光合作用需要在叶绿体中进行。

20世纪初，物理学的进步促进了生命科学的发展。鲁宾和卡门利用同位素标记法解决了O2的来源问题。

多媒体展示鲁宾的同位素标记实验。

教师简述光合作用是通过无数科学家的努力才发现的，并且现在仍然在继续探究，引出光合作用是地球上最重要的化学反应。继续观看短片，体验光合作用对于地球演化和生物进化的重要作用。

回顾前面学回顾光合作用的研究历史，习的内容，并写出光合作用的总反应式。

进行总结。

提升设计实验的能力。

探究环节二

（5 min）

实验六：鲁宾和卡门的实验

（3 min）

思考，设计实验。

理解同位素标记法的含义和应用。

体验科技进步对生物科学发展的促进作用。

课堂总结，提升

（1 min）

学生讨论，感悟，交流。

从情感态度感悟光合作用的探究历程。