光合作用的研究历史教学设计思路

光合作用的研究历史

一、教学设计的指导思想

探究性学习作为一种学习方式，不同于科学家的探究活动，它必须满足学生在短时间学到科学基本知识和体验科学研究方法的需要。在场地、条件、环境、时间等因素的制约下，如何将本来不可能实施的探究方案，换一种方式，让学生体验到探究的乐趣，是组织探究性教学面临的主要难题之一。借助于资料分析的探究性教学是解决问题的途径之一。

二、教学内容分析

1.教材分析

“光合作用的发现”教材介绍的经典实验还蕴含着科学探究的一般方法，是培养学生创新精神和实践能力的好素材。因此，对本节教材的再加工和深度开发，可以为高三实验设计的教学奠定基础，体现了新课程标准精神，突出了生物学科重视科学探究能力培养的学科特点。

2.重点和难点

教学重点：探究光合作用原料、产物、场所、条件的方法；

了解科学探究的一般过程。

教学难点是：光合作用发现过程中恩格尔曼实验的原理和方法, 运用原理设计简单实验. 三、学情分析

在初中阶段，学生对光合作用有了一些很肤浅的了解，通过上节课的学习学生已经知道，光合作用发生的场所。学生一定很渴望更深入的了解光合作用的知识。教学中可以利用学生的知识基础并遵循学生的认知规律，通过适当地教学策略，以了解光合作用原料、产物、场所、条件为本节课的主线，使学生有效的学习和研究探究实验的一般方法。

四、教学目标

（1）

知识与技能：

通过研究经典实验，从而认识人类探索光合作用的历程；了解经典实验的方法及结论；能说出光合作用的原料、产物、场所、条件等。

（2）

过程与方法：

体验前人设计实验的技能和思维方式；经历科学探究的一般过程；初步学会合作交流、控制实验条件、设置对照等方法。

（3）

情感态度与价值观

：感受科学家实事求是的科学态度和坚韧不拔的意志品质。激发学生的科学兴趣，培养学生敢于大胆质疑，不断探索的科学精神。

五、教学方法

课堂教学应该尽可能让学生多动脑想、动手做、动眼看、动嘴说，让学生亲自去体验知识的形成过程，培养学生自主探究、主动参与课堂问题解决的习惯。

所以本节课采用了“过程式教学”模式，在教学过程中充分体现教师的主导作用和学生的主体地位，通过设疑质疑，引导学生观察、分析并得出结论，使学生在积极参与的基础上强化科学思维，提高科学探究能力。

六、教学媒体

多媒体课件

光合作用的探究历程在生命科学史上有一定的代表性。它历经200多年、集众多科学家的心血和智慧，通过一系列的实验从一定程度上反映了科学实验探索的一般方法，对于学生创新和实践能力的培养大有裨益。重复整个实验过程是困难的，但在教学活动中可以充分利用现代教学媒体的优势，再现科学家们的探索过程，借此过程使学生对本节课的教学目标、知识主题获得更深一层次的认识，从而促进学生形成创新能力，强化科学素质。

七、教学过程

学习活动

创设情境导入新课：

引言：出示袁隆平和杂交水稻图片，袁老先生曾获得美国科学院外籍院士的奖项，由此可见杂交水稻对人类的贡献，也回答了外国人的一个疑问，贫穷落后的十三亿中国人谁来养活？观察普通水稻和杂交水稻回答：二者的区别有哪些？从现象上看，杂交水稻茎杆粗壮高大，果实大子粒多产量高。从实质上看它吸收了更多的光能，合成了更多的有机物，储存了更多的化学能。而这个过程就是光合作用，光合作用怎样进行？

二、光合作用的原理和应用

回顾初中阶段学过的光合作用总反应式

回顾初中学习过的内容，在原基础上进行加深和提升

分析结论错误的原因。哪位

科学家进行了更正？普利斯特利

科学探究往往从身边最简单的事物开始。

按小组进行阅读讨论后填写教学说明

(课堂时间安排)

从我国科学家的成就入手，达到一种情感价值观的教育，激励每个中国人奋发向上，让每个学生都有刻苦学习的愿望

CO2 ＋

H2O —— C6H12O6 ＋ O2

对光合作用过程的研究现在已深入到了分子水平，然而在200多年以前，人们对光合作用过程还一无所知，短短200年科学家对光合作用的探究取得了丰硕的成果，在这个探究历程中，科学家的探究方法和探究精神很值得我们学习。

（一）光合作用的探究历程

1．出示图片显示亚里士多德对植物生长的认识。

2．出示图片显示海尔蒙特实验的结论：植物增重的来源是水。

3．展示普利斯特利的实验过程，让学生看到就是这样一个简单的实验，敲开了探究光合作用的大门。从此以后对光合作用的研究逐步深入

让学生阅读教材P101～P102的内容，发放表格，总结

2

比较前人探究光合作用实验。（下面给出样例）

1.英国科学家普利斯特利（J.Priestley）的实验：

实验时间

实验方法

1771年

把点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内

蜡烛不容易熄灭

植物可以更新空气

①不知道植物更新了空气中的哪种成分。

②没有发现光在这个过程中所起的关键作用。

最初的探究在现在看起来是低层次

教师提示

的，但是人类对科学的探索正是从看似简单的问题入手。

2.荷兰科学家英格豪斯（J.Ingen-housz）的实验

实验时间

实验内容

新发现

1779年

做了500多次植物更新空气的实验。

①普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功。

②植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。

①依然没弄清植物吸收和释放的究竟是什么气体。

②光能哪里去了？起什么作用？

直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳

你认为应该如何设计实验，才能有这两个发现？

学习活动

3. 德国科学家梅耶（R.Mayer）的推论

时间

内容

科学依据

存在的问题

教师提示

1845年

植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来

能量转换和守恒定律

光能转换成化学能储存于什么物质中？

体会科学家的思维。

将小鼠与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内

小鼠不容易因窒息而死亡

表格（全部内容）。教师巡视，参与某些小组的活动。

学生填写表格，总结比较后，每个实验的有关问题选某个小组的代表汇报，用第一人称讲述

，让学生体验前人的探索历程和方法。。。。。。

第一组: 普利斯特利

陈述本实验结论并指出不足之处.。

第二组:英格豪斯

在前人的基础上又有哪些新的发现

? 又提出了什么问题?

实验现象

实验说明的问题

未解决的

问题

未解决的问题

后续补充

教师提示

教学说明

第三组:梅耶

他的推论及依据是什么?继续提出了什么问题?

4.德国植物学家萨克斯（J.von Sachs）的实验

3

实验时间

实验方法

1864年

①将绿色植株放在暗处几个小时，目的是消耗掉叶片中的营养物质。

②选定叶片，对叶片的一半进行遮光处理，另一半曝光。

③光照一段时间。

④用碘蒸气处理该叶片

曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半没有颜色变化

证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉

学习实验设计的方法

第四组:萨克斯

萨克斯实验的方法,现象,结论是什么? 如果检测时没有颜色变化，说明什么问题？下一步该怎么办？

学生能联想到使用好氧细菌检测，好氧细菌聚集的部位应该是进行光合作用的场所。

这是一组实验，却是一个对照实验，学生又新学到了一种对照实验——前后对照。

结论：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。

回顾以上四个实验，与学生一起写出光合作用总反应式并得出光合作用的概念

实验现象

实验结论

教师提示

光合作用的原料和产物已经清楚了，光合作用的场所究竟在什么地方呢？

给出材料：早在100多年前美国科学家恩格尔曼就以水绵和好氧细菌为实验材料，很好地解答了这个问题！

细胞内哪一部位进行光合作用？可检测的指标是有氧气放出，怎样检测？

先假设光合作用的场所在叶绿体上，但是细胞质是流动的，叶绿体很可能也随着流动，就不好检测了，怎么办呢？用水绵这种植物

•

水绵是常见的淡水藻类

•

每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。

•

水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。

把水绵和好氧细菌这两种材料提供给学生，让学生先设计实验，进而与恩格尔曼实验进行对比，开启学生思维，并加深印象

明暗对照

光束对照

恩格尔曼实验的巧妙之处在于：选材好，一箭三雕

至此，光合作用总反应式已经比较完整，但科学家探究的脚步依然没有停止，一步一步地向光合作用的过程迈进。继续提出问题：光合作用放出的氧气来自H2O还是CO2？

4

5.美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）的实验

实验时间

实验方法

1939年

利用同位素标记法进行探究。

用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2，分两组进行实验：

第一组实验的原料

H2O和C18O2

第二组实验的原料

H218O和CO2

简要介绍同位素标记法。展示动画课件，加深印象。

利用科学探究的一般过程统领本节课的教学，将教材介绍的经典实验置于这个科学探究过程的共同模式中，使学生通过对经典实验的学习和分析，初步建立科学探究的能力。

（1）不迷信权威，敢于质疑。

（2）要有严谨的科学态度和缜密的科学思路

（3）结论的得出要通过实验而不能只凭经验

（4）科学技术的进步与科学探究相伴而行

其他实验条件都相同。

实验结果

实验结论

教师提示

科学探究永无止境，通过以上经典实验的学习，我们有哪些收获和感受？

光合作用释放的氧气全部是O2。

光合作用释放的氧气全部是18O2。

光合作用释放的氧气来自水

初步建立科学探究的能力。

八．梳理归纳，简要小结

通过本节课的学习我们总结出了科学家进行实验探究的一般方法和过程：提出问题→作出假设→设计实验→结果分析→得出结论→再提出问题→……

结合教材中的四个经典实验我们探究得知：绿色植物进行光合作用的场所是叶绿体；条件是光能；产物有淀粉和氧气；而且知道氧气中的氧全部来自于反应物水．

九．反馈练习，作业延伸

课堂练习１、如图某植物经过暗处理后，其上的叶片再由光照射一段时间，然后脱色并用碘处理，结果有锡箔覆盖的位置不变蓝，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色．该实验证明（

）

①光合作用需要二氧化碳

②光合作用需要光

③光合作用需要叶绿体

④光合作用放出氧

⑤光合作用合成淀粉

Ａ．①②

Ｂ．③⑤

Ｃ．②⑤

Ｄ．①③

课堂练习２．如图甲是绿色植物在有光照条件下进行光合作用释放氧气的装置图；乙、丙和丁是另外三个实验装置图．则验证绿色植物是否在有光照条件下释放出氧气的对照实验装置图和验证在有光照条件下是否由绿色植物释放出氧气的对照装置图依次是（

）

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Ａ、乙和丁

Ｂ、乙和丙

Ｃ、丙和乙

Ｄ、丙和丁

3．书面作业:请设计实验探究光合作用的过程中需要CO2 十、教学评价

本节课内容的教学效果可以从课堂回答、反馈练习、巩固练习和课后作业四个方面进行评价。课堂回答通过不断设置问题，引导学生分析和解决问题，培养学生获取知识的能力；反馈练习是一般的知识性练习题，目的是检验学生当堂课对知识的掌握情况，根据学生的回答情况及时调整教学进程；巩固练习是能力性练习题，通过学习本节课内容，使学生具备了一定的科学素质，对科学家进行科学实验的科学方法和逻辑思维有了一定的认识，在此基础上，理论联系实际，注重知识的深化和应用；课后练习是综合性练习题，从思维能力、知识运用能力和解决实际问题能力等方面对学生进行综合检测。

十一、课后反思

本堂课依据过程式课堂教学设计模式，在教学活动中，教师不是直接把知识教给学生，而是着眼于知识获取的过程、学习方法和能力的培养，使学生自己观察、思考、分析和总结，亲身经历知识的获取过程，从中学到知识和方法，发展多种能力。例如，在“普里斯特利的实验——植物对空气的影响”这一部分内容中，包含了科学精神、科学方法、科学思维方式的教育内容。这一部分的教学中，可以让学生提出假设、设计实验，来验证可能发生的情况，针对实验中出现的现象让学生分析、判断、推理，得出结论，从而让学生明确科学实验的基本步骤，学生在重温科学家的设计实验过程中，培养勇于探索的科学态度和精神，培养逻辑思维能力及实验分析能力。在“光合作用的其他产物------萨克斯实验”这部分内容，让学生边联想、边思考，从中发现新知识，并提高学生对新知识的运用能力。通过本节课的学习，有利于激发学生学习科学的兴趣，有利于培养学生良好的科学素质。

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