光合作用的研究历史教学实录

《光合作用的研究历史》教学设计

一．设计理念

以新课标“提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系”的课程理念来设计教学活动，将教材中经典实验的学习过程变为模拟科学家实验的探究过程，努力激发学生学生的思维潜能，发挥他们的学习主动性。通过小组合作探究和课堂展示使其更深切地体会到科学家们富有创意的思维过程和巧妙的科研方法，从中感悟科学探索的艰辛和乐趣。

二．教学手段

将多媒体技术与传统教学形式相结合，整合各种教学资源，增大课容量、提高了教学效率。同时注意新课标下教学理念的渗透，重在引导和探究，让学生在探究实验中体验、学习设计实验的基本原则，学会分析、改进实验，科学地评价自己和别人的实验。基于此，选用了引导探究法和互动讨论法来进行本节课教学。

三．核心素养教学目标

（1）生命观念：

①能按时间轴梳理光合作用发现过程中的科学家及实验。

②认同光合作用的概念及反应式。

（2）科学探究：

①光合作用经典实验的设计与探究的能力

②讨论光合作用发现史角色体验中，知识迁移能力、分析综合能力。

③在问题探讨、思维探究等过程中，合作互助、分享并运用信息、表达交流、建构模型的能力。

（3）科学思维：

探究过程中，学会控制自变量、观察和检测因变量和设计对照实验的方法。

（4）社会责任：

（5）通过光合作用的研究历史的学习，交流、合作和评价，学会欣赏自己和他人，认同科学探究的一般规律，增进生物科学素养。

三．教学重点

（1）光合作用的研究历史中经典实验的探究体验；

（2）解释光合作用的研究历史实验设计的原理和过程；

（3）说明光合作用的定义并能据此写出光合作用反应式。

四．教学难点

（1）、科学家研究过程中经典实验的探究过程；

（2）、阐述发现光合作用的实验过程。

五．教学过程

学习过程

创设情境、引入新课

板书、课件

探究历程的经典实验回顾与探究

教师组织和引导

呈现一张人工树叶的图片，引出这是2017年全球十大新兴技术榜单之一----“人工树叶”。人工树叶是一种如扑克牌大小的片状材料，复制了自然界中植物利用阳光将水、二氧化碳转化成氧气和碳水化合物类燃料的过程。使用方法也非常简单：将它放在水中，暴露在太阳光下，即可将水有效地分解为氧气和氢气，这些气体再被输送到一个分离的燃料电池中储存并发出电力。

光合作用是绿色植物最重要的生理作用之一，与生物的生活、环境的变化息息相关，对光合作用的探究经历了漫长的探索历程，这节课就让我们穿越时空，共同回顾光合作用的发现之旅。

（板书 光合作用的探究历程）

1.古希腊学者亚里士多德认为：植物生长在土壤中，土壤是植物的食物来源。

2.1648～1653年，比利时医生海尔蒙特做了一个简单而有意义的试验。他把1棵重5磅的小柳树苗种在桶内，桶上加盖，防止灰尘落入，桶内装有已称重的土壤。他用纯净的雨水浇灌树苗，5年后的柳树长到270磅，而桶内土壤损失却极少。

学生活动

思考回答：

教学意图

激发学生的浓厚兴趣并提出学习是光合作用。

主题：光合作用

提出本节学习的

主要内容引导到

光合作用的探究

历程。

化身小小科学家

角色体验，探讨回答

不要盲目相信权

威和直觉，科学需

要有实验证据来问：海尔蒙特得出了支持。科学家应该什么结论？（柳树的是一个健康的怀生长主要靠水而不是疑者。海尔蒙特的土壤）；他忽略了什实验虽简单，但坚么？（空气）；给土壤持5年却不容易。称重时应注意什么？他的认真推翻了（烘干）；实验中土壤长期以来人们所重量也有少量减少，持的错误观点。

除了实验误差外，最

可能的原因是什么？人类研究的方向（植物吸收了其中的从土壤转向了空矿质元素）。

气。显微镜的发明

为研究提供了新

的技术工具。

强化实验设计的基本原则，指导学生开展探究实验

问：当时普利斯特的●由于显微镜的发明，人们发现实验有时成功，有时了植物的气孔，并因此推测植物却不能重复上述结与空气发生着作用。

果，他自己也不知道

是为什么。你知道原

因吗？（在光下就成3.1771年英国化学家普利斯特，功，在暗处就不成把一只点燃的蜡烛和一只小白功）。

鼠分别放在密闭的玻璃罩内，蜡

烛不久就熄灭了，小白鼠也很快

死去；但他将点燃的蜡烛与绿色

植物一起放在一个密闭的玻璃

罩内，蜡烛则不容易熄灭；将小

白鼠与绿色植物一起放在玻璃问：该实验是对照实罩内，小白鼠也不容易窒息而验？（是，属自身条死。实验证明植物能够改善因蜡件对照）；单一变量是烛燃烧而损坏的空气。 什么？（光照）

是能否证明植物在放

出氧气的同时，吸收4.1779年英格豪斯用了三个月了二氧化碳？（不能）

的时间，做了500多次的植物对

空气影响的实验，证明植物只有O2增多，CO2减少

在光下才能改善空气。

问：现在能证明吸收

了CO2？（可以）

根据能量守恒定律，5.1804年，沙斯修以人工定量配光能转化成了化学能

制的空气充入放有绿色植物一

起放在一个密闭的玻璃罩内。一

星期后测试发现：

6.绿色植物利用光照，吸收，CO2，

释放O2，光能去了哪？

7.1864年德国科学家萨克斯把

绿叶放在暗处几小时，然后将叶

片一半曝光，另一半遮光，一段学生观看视频。动手时间，用碘蒸气处理叶片，发现用碘液检验光合作用曝光的一半叶片呈蓝色，而遮光的产物。

的一半叶片没有发生颜色变化。

播放自制微课。学生动手检验最

上述实验说明科学设计实验过程是实验成败的重要因素。

解释定量与定性分析的区别。技术进步再一次促成了新的研究成果

类比推理的方法是迁移发现的重要途径

暗处理的意义；

复习对照实验；

证明光合作用的产物除了氧气之外还有糖类（淀粉）。

概念得出

终结果。

8.我们已经清楚光合作用的物质变化，光合作用的场所又是什么地方呢？请大家动手设计实验证明叶绿体是光合作用的场所。

9.通过设计实验，我们发现，在证明光合作用的场所过程中，实验成功的关键点在于对实验材料的选取和处理。我们看看1880年德国科学家恩格尔曼的实验，他把载有水绵和好氧细菌的临时装片暴露在光下，在显微镜下发现好氧细菌集中在叶绿体受光部位的周围。他又将棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上，发现好氧性细菌在水绵周围的聚集情况。

由以上探究历程总结光合作用的概念，书写光合作用反应式，通过数据和类比（一年内地球上所有绿色植物通过光合作用固定的有机物中的化学能相当于我国24个三峡水电站一年的发电量）让学生明白光合作用是整个生态系统能量之源、物质之基！

学生小组讨论合作，设计实验。

学生合作探究设计实验并通过投影仪展示。

问：选用水绵作为实验材料的优点是什么？（丝状绿藻，含带状螺旋形叶绿体，有利于直接观察光合作用发生的位置）；实验说明了什么？（①叶绿体是光合作用的场所；

板书光合作用方程式，总结原料、产物、场所、动力

恩吉尔曼能在精密技术条件尚未发展的时代，以简单的，然而却是极其精巧的实验，揭示了这一重要的科学规律，令人叹服！说明，科学家的大胆设想有时候比技术更加作用。

技术进步继续推动科学发现

同位素标记法，这种方法在自然科学研究领域被广泛应用。

总结科学探究的一般过程和规律，鼓励同学们学***先行者的精神，大胆探索，取得新的突破！

希望，同学们中将来也有诺贝尔奖获得者…

10.O2中的O来自什么反应物？1939年，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了这个问题

10.20世纪40年代，美国生物化学家卡尔文领导的研究小组利用含有放射性同位素14C的二氧化碳进行实验，经过艰苦努力，基本确定了光合作用中二氧化碳的环式代谢途径（即卡尔文循环）。卡尔文因此获诺贝尔奖。

●光合作用研究的仍未停止

光合系统的高效传能和转能超快过程到底是如何进行的? 光合作用在常温常压下使水裂解释放氧气，这是怎样做到的？

进入量子水平……

探索，永无止境！

我们有两位同学搜集了一些有关于植物的冷知识，有请他们为我们坐展示。

将鲁宾和卡门的实验

改为探究性实验，学

生通过小组讨论得出

三种可能的实验结

论。并明确了实验设

计的基本原则，实验

步骤书写的严谨性。

渗透社会责任和学习同位素示踪技术

职业规划教育

人类一直梦想着有朝一日能够人工合成粮食，从而掀起世界性“绿色革命”，彻底解决粮食问题。尽管在探索中还会有数不清的困难，但我们坚信这一天一定会来到。

六．板书设计

1.正板书：

光合作用的探究历程

2．副板书

一．研究历程

二、反应式：

光

CO2+H2O 叶绿体

(CH2O)+O2