光合作用的研究历史优秀教学设计说课稿

光合作用探究史

上海市宜川中学

孟幸异

一、教学设计

教材分析

本节为《生命科学》（上海科学技术出版社）第四章《生命的物质变化与能量转换》中《光合作用》第1节内容。课程标准的要求是A级，1课时，完成光合作用的探索史。光合作用是生命科学中非常重要的一部分内容，光合探究史是光合作用的引入章节，学好本章节，不仅有助于巩固科学探究的方法，还对后续光合作用的学习起到铺垫以及激发学习兴趣的作用。本节课是在学生完成合格考试内容的学习后，针对等级考试学生的复习课，所以在教学重点不在知识的形成过程。同时光合作用探究史中的经典实验对于科学思维和科学探究的形成具有许多可以挖掘的价值。因此本节课重在在整合学生已有知识的基础上进一步发展学科核心素养。

学情分析

学生经过本章前面几节的学习，对生物体内的化学反应有了比较清晰的认识。同时高二的学生在高一的学习中已经学习了本节内容，知道了光合作用探究史中的几个经典实验，以及每个经典实验的原理、关键操作和结论，但是考虑到合格考对于光合作用探究史的课时配置和学习要求，可能学生对每个经典实验的理解有限，因此需要在复习课中查漏补缺，同时对经典实验进行更为深入的挖掘。相比于高一的学生，高二学生更加具备分析问题和解决问题的能力，创新思维能力较强，可以采取课下自主合作复习，课上相互交流的形式进行本节课的教学活动。

设计思路

本节课作为一节复习课，与新授课的要求不同，主要任务是唤醒学生的认知、帮助学生完善他们自己的知识结构并在解决实际问题的过程中得到能力的提升，同时复习课要充分发挥学生的主体作用，让学生有充分表达、归纳整合以及合作交流的机会。

基于以上考虑，本节课在授课形式上以学生为主体，采取“课下小组合作学习，课堂展示交流”的形式，在课前对学生进行分组并选择组长，给各组学生布置学习探究任务，通过小组合作自主复习、共同交流探索，总结学习成果。教师在该过程中起指导和启发的作用，在各个小组与教师就小组学习成果讨论后，各小组制作PPT在课堂上进行汇报，并同教师一起同汇报的内容进行互动交流。

课堂以教师回顾赫尔蒙特的柳树实验为引入光合作用科学经典实验的交流。第一组学生汇报围绕普利斯特利和英格豪斯的密闭钟罩实验的复习，分析的实验结论，重点讨论自己得到的结论与当年科学家得到的结论的差异以及科学家体现的科学探究精神，运用批判性思维分析科学发展水平对于人们认知的限制，意识到所学知识也会受到现在的科学发展水平的限制，激发对解决科学问题的担当和能力。第二组学生则围绕萨克斯实验中的关键操作，以提问的形式进行学生之间的交流，体现生命科学实验的精妙；并且自主设计探究实验方案，对实验结果作出预期。第三组学生则通过鲁宾和卡门的同位素标记小球藻实验，分析两个实验组存在的必要性，掌握科学探究的基本思路和方法，体会实验设计的严谨性。最后，总结每个组在交流中获得的关于光合作用的线索，获得初步反应式，基于物质守恒的观念，采用推理的方法，在产生物中补充水，获得正确的光合作用总反应式。从反应式中归纳，阐释光合作用对于生命的重要意义。

本节课在光合作用反应式和意义的理解过程中展生命观念中物质与能量观；用合作学习的方式得到小组学习成果，运用并发展归纳与概括、推理以及批判性思维等科学思维；通过小组团队合作对经典实验进行科学探究，掌握科学探究的基本思路和方法，发展实验设计能力；在课堂汇报交流中体会科学家的科学精神和科学态度，激发解决科学问题的热情和担当，发展社会责任。

二、教学目标

1.基于物质守恒的观念理解并记忆光合作用的总反应式，体会光合作用的重要意义。

2.基于课前小组学习任务，通过小组合作学习，主动与他人合作完成探究，培养运用科学术语预测并描述相关实验的结果的能力。

3.通过课本知识和对相关资料的查阅，运用创新思维设计实验方案验证光合作用的场所是叶绿体，培养实验探究能力。

4.分析科学家实验操作，巩固科学实验设计中的单一变量、对照等原则，体会实验探究的严谨性。

5.通过光合作用探究史的学习，受到科学家崇高的精神境界的熏陶，了解科学发展水平对人类认知的限制，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。

三、教学重难点

教学重点：

1.团队合作进行探究活动。

2.科学探究的基本原则和方法。

教学难点：

1.分析科学实验结论，体会科学家的科学精神和科学态度。

2.用恰当的方式和科学的术语进行汇报交流。

四、教学准备

教材，多媒体课件，学案

五、教学过程

视频导入

赫尔蒙特实验

小组交流

普利斯特利&英格豪斯实验

萨克斯实验

光合作用总反应式

光合作用的意义

鲁宾&卡门实验

教学内容

教师活动

学生活动

从视频中获得信息，结合表格从大气、光能和生命三个角度比较原始地球与现在地球的环境。

结合表格提示思考并回答出光合作用。

经过思考，回答亚里士多德的结论没有经过实验证明，不可靠。回答科学探究需要实验验证。

认真听讲实验过程和结论分析。

教学意图

激发学生的学习兴趣，引入教学主题。

视频导入：提问1：原始地球的环境和现在原始大气

的地球有什么不同？

展示表格，带着问题观看视频《原始大气》。

提问2：在地球环境变化的过程中，有一个化学反应起到了非常重要的作用，它就是？

赫尔蒙特实验

展示亚里士多德经验推测：“植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质，都是通过根吸收了土壤汁得到的。”

提问1：你认为这个观点可靠吗？为什么亚里士多德的许多观点都是错误的？

提问2：如果我们要证明亚里士多德的结论是错误的，我们应该怎么做？

描述赫尔蒙特的实验过程。分析密封桶的目的和实验结论：

柳树获得的除土壤外的物质只是来源于水。

指出荷尔蒙特实验结论的局限性以及对后来科学家的启发。有请各组代表上台分享自己组对于光合作用经典实验的学习成果。

请第一组同学代表上台分享小组合作学习成果。

对学生交流的内容进行评价与补充。

引发思考，激发兴趣，同时强化生命科学是建立在实验基础上的观点。

小组展示一:普利斯特利&英格豪斯实验

学生交流内容预期：

PPT介绍实验过程。

分析普利斯特利的结论：植物可以净化因为动物呼吸和蜡烛燃烧变得污浊的空气。

学生提出自己的结论：植物可以吸收二氧化碳，释放氧气。

分析差异的原因：科学家受到当时科学发展水平的限制分析实验结论，学习科学家坚持不懈的科研精神，了解科学发展水平对人类认知的限制，保持创新与质疑的精神。

强调科学家严谨的实验态度，坚持不懈的精神。突出由于科学水平的限制，他们的很多结论，虽然具备一定的科学性，但却并非完全正确。

提问：我们今天所学习的课本知识和科学成果一定是完全正确的吗？

整理板书：光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，而光是光合作用必要的条件。

小组展示二：萨克斯实验&自主探究实验设计

请第二组同学代表上台分享小组合作学习成果。

对学生交流的内容进行评价与补充。

整理板书：光合作用产生淀粉。

（空气成分尚未被发现），因此无法得到和自己相同的结论。

成功的实验具有可重复性，当时许多科学家重复该实验，有时获得相同结果，有时不能，英格豪斯通过500次实验，发现光是该实验成功的必要条件。

从英格豪斯身上可以体现出科学家敢于质疑敢于探究，坚持不懈的科研精神。

认真体会并意识到自己也同样受到科学发展水平的限制，今天看来正确的结论可能也是不完善的。感悟学习探究中需要敢于质疑的精神。

学生交流内容预期：

PPT介绍实验，分析结论：光合作用产生有机物淀粉。

可能提出的问题：为什么要黑暗处理？脱色的目的？脱色为什么要用酒精？请其他组同学回答，并予以评价解答。

设计实验验证叶绿体是光合作用的场所：

可能方案1：吊篮等植物绿色部分和非绿色部分重复萨克斯实验，只有绿色部分检测出淀粉。

可能方案2：水绵等植物饥饿

分析实验原理，体会科学家实验设计的精妙。通过课本知识和对相关资料的查阅，运用创新思维设计实验方案，培养实验探究能力。

提问1：大家认为第二组的实验设计有什么亮点？

提问2：大家对该实验方案有什么建议？

处理后进行光合作用，碘液染色，发现淀粉粒出现在叶绿体上。

其他可能方案。

思考分析实验原理和过程，从实验的方法、原则、严谨性、创新性等方面提出自己的见解。

学生交流内容预期：

同位素标记法原理介绍，观察结果为有或没有放射性。

实验介绍，得出：光合作用消耗水，且产生氧气中的氧原子全部来自于水。

分析CO2标记组的结论为：产生的O2中的氧原子并非来自CO2。

而H2O标记组的结论为：产生的O2中的氧原子可以来自H2O。但不能说明全部来自水。因此必须设置两组实验组才能获得完整结论。

结合结论：光合作用产生氧气中的氧原子全部来自于水，运用物质守恒的观念判断该式子中的水只有一个氧原子，无法形成氧气。从而得到并巩固光合作用总反应式：

光2H2O+CO2→叶绿体→O2+（CH2O）+ H2O

用科学术语解释科学原理。分析科学实验的严谨性。发展物质守恒的生命观念，理解并记忆光合作用的总反应式。

小组展示三：鲁宾&卡门实验

请第三组同学代表上台分享小组合作学习成果。

对学生交流的内容进行评价与补充。

板书整理：光合作用分解水。

经过小组交流分享，获得以下线索：水，二氧化碳，氧气，淀粉，光，叶绿体。

根据线索，给出一个错误的反光应式：H2O+CO2→叶绿体→O2+（CH2O）

发现是配平的。

提问1：大家想想这个式子虽然能配平，但是是否正确？

提问2：你能否从刚才的实验中找到论据来证明这个式子是错误的。

提示：氧气中的氧原子全都来自于水。

回归原始地球和现在地球环境的差异，光合作用对地球环境总结

分析总结，体会光合作用的重要意义：

体会光合作用的重要意

改变的影响。

提问：从反应式角度分析，为什么光合作用被称为地球上最重要的化学反应？他对于地球形成今天适合我们生存的环境有什么作用？

总结本堂课的收获，回顾经典实验带来的启示。指出光合作用的研究至今还在继续，要善于思考乐于探究，关注前沿科学的发展。

六、板书设计

4.2 光合作用的探究史

普利斯特利—— O2，CO2，光

萨克斯——

淀粉

恩格尔曼——

叶绿体

鲁宾&卡门——水

光2H2O+CO2→叶绿体→O2+（CH2O）+ H2O

光合作用释放氧气从而改变大气成分。

原始地球的光能直接照射到地表，而光合作用能够将光能加以利用，固定为化学能。

原始地球没有生命，而光合作用将无机物合成有机物，为今天诸多生物的生存提供了食物来源。

义。以造福人类的态度和价值观，关注光合作用研究的发展。

七、作业设计

（1）课前小组合作学习任务设计：

一组

小组合作讨论，收集相关资料，制作PPT，选择一个代表在课堂上汇报小组学习成果，时长约5-6分钟。

汇报PPT参考建议：

1. 普利斯特利的实验介绍（实验方法、实验结果、结论等）。

2. 经过分析讨论，你们基于该实验得到的结论是什么？是否与两位科学家的结论相同？如果不同，请分析其中的原因。

3. 为什么英格豪斯要重复该实验？有什么新的发现？从他身上可以体现出科学家的哪些品质？

二组

小组合作讨论，收集相关资料，制作PPT，选择一个代表在课堂上汇报小组学习成果，时长约5-6分钟。

汇报PPT参考建议：

1. 萨克斯的实验介绍（实验方法、实验结果、结论等）。

2. 选择该实验中一些关键操作，以提问的形式考考其他小组的成员们（一些操作的目的或原理等），对他们的回答做出评价。（如果对方没有正确回答，需作出合理的分析讲解）

3. 设计实验方案来验证叶绿体是光合作用的场所。（简述实验方案和预期结果）

三组

小组合作讨论，收集相关资料，制作PPT，选择一个代表在课堂上汇报小组学习成果，时长约5-6分钟。

汇报PPT参考建议：

1. 实验原理：介绍同位素标记法。

2. 鲁宾和卡门的小球藻实验介绍（实验方法、实验结果、结论等）。

3. 分析该实验中两位科学家分别标记CO2和H2O进行两组实验是否有必要？如果只设置其中一组，还能得到原有结论吗？为什么？

（2）课后反馈作业设计：

复习卡尔文循环，结合课本P65的资料，推测并描述卡尔文运用同位素标记法，探明碳原子转移路径的原理和过程。判断暗反应中间产物出现放射性的先后顺序。

八、课后反思

本节课是一节非常具有挑战性的课，本人也是第一次尝试以“课下小组合作学习，课堂展示交流”的开放式课堂的形式来授课。本节课在学生展示交流的环节存在很大的不确定性，作为教师需要在课下布置任务，个别交流指导；在课堂上需要时刻关注学生的状态，表述的科学性，把握课堂时间，及时对学生的学习成果作出评价和适当的补充完善。从课堂的完整性和教学目标的达成度来看，本节课的完成度还是相当不错的。

经过个人反思和教研组的讨论，本节课具有一些值得参考的亮点：

以小组为单位在课下进行科学探究实验的合作学习，营造了良好的学习氛围，一方面充分调动学生自主学习、合作学习，班级学生参与度为百分之百；另一方面也促使学生经历在小组中与他人合作的过程，达到科学探究的水平二。而小组的组长则在团队中起到组织和引领作用，达到水平四。

同时，通过“证明光合作用场所是叶绿体”的实验设计，学生采用了“差速离心法”l来分离叶绿体，进行实验，并且在实验中体现了实验的对照和单一变量原则，说明学生确实经历了科学探究素养形成中，基于对相关资料的查阅，设计恰当可行的试验方案的过程。

在分析光合作用探究史经典实验的过程中，教师能给与学生充足的时间，进行必要的总结和点评，学生的交流也并非停留在实验原理和过程的层面，而是更为深入地分析了科学家实验设计的严谨性，从实验中体现并学习了科学家的优秀品质以及实验精神，同时也进一步体会了科学发展水平对于人类认知的限制，形成在学习和探究的过程中敢于质疑的精神。

同时本节课也存在一些可以改进之处：

在小组展示的过程中，存在上台同学较为紧张，表述不够清晰，占用了部分课堂时间，使得课堂最后的五分钟显得略有仓促。在这一点上，可以考虑减少课前教师讲解的时间，对视频进行剪辑，为可能出现的学生交流时间超出预期现象留出缓冲的余地，针对学生紧张的情绪，可以考虑一组派两个代表一同上台，两个同学分工，可以减少上台学生的记忆负担和心理压力，还可以相互提醒补充，使得展示过程更为流畅。以此更好的突破科学术语表述这一难点。

同时，本节课在课堂上所体现的学生之间的互动交流以及学生参与度相比预想还不够充分。可以在课前对各个小组的同学进行交流，让展示的同学讲科学家的结论以提问的形式呈现，让台下的学生充分思考回答，从而形成实验结论。

最后，通过观察视频，本人在教师的口语表述方面可以更为精炼一些，减少一些用语的频繁出现。

以上是我对本节课的反思，希望在今后的教学中也能够逐步完善，借鉴并采用这种教学模式，充分调动学生自主学习合作学习的积极性，真正翻转课堂，并在这个过程中逐步落实生命科学的学科核心素养。