二　光合作用的原理和应用教学活动设计方案

《光合作用的探索历程》

教学设计

高一生物

人教版（必修1）

长治市第十九中学 李

玲

[教材分析] 本节课为高中必修1《分子与细胞》（人教版）第5章

第4节能量之源——光与光合作用中的内容。第4节包括“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理和应用”两大部分，其中“光合作用的探究历程”介绍了光合作用探究过程中的经典实验，从一定程度上反映科学探究的一般方法，是培养学生科学精神、科学态度和科学研究方法的好素材。对教材内容作适当的调整，让学生在了解有关光合作用探究经典实验基础上，通过思考、讨论、交流、修正，体会科学探究的基本方法，学会构建模型的基本过程，培养学生的科学研究理念。

[教学目标] 1.知识目标：说出有关光合作用研究的经典实验，并构建光合作用过程经典实验结论模型。

2.技能目标：分析并设计实验。

3.情感目标：关注科学工作的方法和过程，形成严谨的科学态度及创新、合作的科学精神。

[教学重点]实验的过程及其设计思想

[教学难点]实验设计思想

[教学方法]讲解法，讨论法、概念模型构建法

[教学设计]

〖温故知新〗

叶绿体中的光合作用色素有哪些种类？分别是什么颜色？分别吸收哪些光？

〖教学导入〗

植物的光合作用是一个极其复杂的生物化学反应过程。人们对光合作用过程的认识经历了一个漫长的探索历程。

〖过程设计〗 光合作用的探究历程（板书）

1．光合作用的概念

让学生通过阅读教材，初步理解光合作用的概念（场所？条件？原料？产物？能量转换？）

2．光合作用的探究历程

（1）普利斯特利实验（1771年）：（示意图）

实验过程：学生阅读教材，了解普利斯特利实验的过程和现象。

实验分析：①实验自变量是植物的有无。

②由于植物的存在，使得蜡烛燃烧（小鼠存活呼吸）时间延长。

实验结论：（学生讨论交流）植物具有更新空气的能力。

构建模型：用简式形式表示植物更新空气的作用。

污浊空气→绿色植物→新鲜空气

【思考2】普利斯特利实验存在哪些问题？

实验有时是失败的；没有发现光照在实验中的作用等。

（2）英格豪斯实验（1779年）：

实验过程：重复进行普利斯特利实验500多次。

（教育学生学习英格豪斯坚忍不拔的科研精神！）

实验结论：证明普利斯特利实验只有在光照条件下才能成立。

材料补充：1785年科学家证实植物体更新空气是因为吸收CO2，放出O2。

构建模型：（学生对所得模型进行具体化修正）

光照

↓

CO2→绿色植物→O2 （3）萨克斯实验（1864年）：（示意图）

实验步骤：（多媒体展示，要求学生学会鉴定叶片中淀粉的技术方法）

将绿色植物（天竺葵）在黑暗中放置24小时。选择一片叶，用遮光板从两面夹住部分叶片。将植物在光照条件下放置一段时间。将该叶片取下，放在酒精中通过沸水浴处理一段时间。取出叶片，用清水漂洗后，用碘蒸气熏蒸或滴加碘液。

（通过完成以下实验分析，加深对实验的理解。）

【思考3】实验中的自变量是什么？如何控制的？

自变量是有无光照。用遮光板遮光，达到控制无光。

【思考4】叶片放到酒精中沸水浴的目的是什么？

溶解光合作用色素，使叶片脱色，有利于碘液染色后观察叶片颜色变化。

实验现象：光照部分叶片呈现深蓝色，遮光部分叶片无颜色变化。

实验结论：植物在光照条件下合成了淀粉。

构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）

光照

↓

CO2→绿色植物→O2＋淀粉

（4）恩格尔曼实验（1880年）：（示意图）

实验步骤：学生阅读教材，了解恩格尔曼实验的过程和结果。

实验分析：（学生讨论交流）恩格尔曼实验的设计有哪些巧妙之处？（意思到位即可）

①水绵的叶绿体大型带状，便于操作和观察。②利用好氧菌检测氧气释放分布部位。

③没有空气和光的环境，排除空气中氧气和光干扰。④用极细光束照射，以形成对照。

实验结论：叶绿体是植物进行光合作用的场所。

构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）

光照

↓

CO2→叶绿体→O2＋淀粉

（5）鲁宾－卡门实验（1939年）：（示意图）

实验方法：同位素示踪法（学生阅读教材，了解什么是同位素标记法，并能够举出其他例子，如用3H－亮氨酸研究分泌蛋白的合成、运输和分泌过程等）。

实验步骤：学生阅读教材，了解鲁宾－卡门实验的过程和结果。

实验分析：鲁宾－卡门实验中是否利用了对照实验方法？若是，则自变量是什么？若不是，那为什么？

是，自变量是CO2和H2O中的O是否为18O。

实验现象：甲组释放出16O2，乙组释放出18O2。

实验结论：光合作用释放出的O2来自水。

构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）

光照

↓

H2O＋CO2→叶绿体→O2＋淀粉

（6）卡尔文实验（40年代）

实验方法：同位素示踪法。

实验过程：（多媒体展示，学生了解实验的过程和结果）利用14C标记CO2，供小球藻进行光合作用，每隔一定时间，检测小球藻内的含14C的化合物，从而探清了CO2在光合作用中的转化过程。

构建模型：（学生对所得模型作进一步修正，写出光合作用的反应式模型，合理即可）

光照

H2O＋CO2———→O2＋有机物

叶绿体

[巩固总结] 1．光合作用探究历程中经典实验的过程、结果、结论。

2．光合作用过程中的底物、条件、产物

3．光合作用过程的反应式模型的建立。

[教学反思] 本节课不仅重视了科学史的教学，而且使学生体验了科学探究和模型构建的科学方法，培养了学生的勇于探索严谨论证的科学态度和勇于创新团结合作的科学精神，认同了人类对光合作用的探索过程是不断深入不断完善的过程，而且不是一帆风顺的，需要锲而不舍的精神，几代科学家历经三百多年才对光合作用这一生理过程有了较清楚的认识，科学发展的道路是很艰难的，不仅包含了科学家们的艰辛和智慧，还与科学技术的进步发展密切相关。通过让学生带着问题自主学习，小组讨论等形式充分调动学生的积极性，课堂气氛较好。本节课内容较多，课堂节奏把握得不是很好，有点前松后进紧。