光合作用的研究历史优质课教案内容

光合作用的研究历史

上师大二附中

生命科学

教师：付卓敏

【教学设计说明】

“光合作用的研究历史”是新教材《生命科学》第一册第四章第二节“光合作用”的第一部分内容。教材通过展现历史上科学家进行的几个重要的实验，简要再现了光合作用的研究历史。我们知道，科学史蕴含着科学家和人类的高度智慧，其中包括大量巧妙的科学方法，严密的逻辑和推理以及科学家创新、质疑的科学精神、实事求是的科学态度、坚韧不拔的意志品质等，这些正是高中学生科学素养的重要组成部分。根据二期课改以学生为主体，全面培养学生的科学态度、科学精神和创新思维习惯的精神，本课教学不再是简单地让学生记住这段历史和实验结论，而是要将探究性学习和教学方法整合其中。本课教学设计的主要思路是：在教学过程中，以光合作用研究历程中的经典实验为探究的载体，以真实的问题情境作为探究的背景，以真正理解探究过程和实验设计策略并学以致用为中心目标，采用以问题解决为核心驱动学习，对于复杂实验通过课件演示帮助学生分析理解。课堂通过多媒体直观生动地演示实验，为学生搭设了一个探究、思考、分析、讨论的平台。学法指导基本策略：多媒体展示实验过程——设置问题情境——引导学生思考——表述讨论结果。在教学内容的组织时把陈述性表达发现史的故事转化成以问题式的方式来表达科学家的探究过程，通过具体的故事，引导学生体验发现史的奥秘和科学探究的一般方法，通过归纳与演绎多种方式举一反三，从而使学生在获得知识的过程中获得探究能力的培养；实事求是的科学态度、不断探求新知识的创新精神的培养；体验和认识科学发现的艰难和取得成功的快乐，同时还能感受到科学研究方法的重要、实验设计的巧妙。同时本课以多媒体辅助教学，大大增加了信息量，因此为了让学生对光合作用原料、条件、产物、场所的研究历史有较完整的了解，在教学内容上增加了“恩格尔曼的实验”。

第4章

第2节 光合作用（第一课时）

光合作用的研究历史

【教学目标】

1.

知识与技能：

知道光合作用研究简史，及其所体现的科学进步与内在逻辑。能采用科学实验的基本方法及实验设计所应遵循的有关原则，尝试设计实验。

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：

通过了解光合作用的科学研究史，感悟科学家专注于科学探索的精神，体验科学创意的美妙学习科学家实事求是的科学态度、坚韧不拔的意志品质、不断探求新知识的创新精神，进一步激发学生学习热情。

【教学重点】

1.

体验科学家的科学思维过程，理解并应用实验设计时要遵循的原则

2.

通过对实验方案的设计及初步评价，提高科学探究能力和分析综合能力

【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时应遵循的原则

【课时安排】1课时

【教学准备】光合作用研究史多媒体课件

【教学过程】

教学内容

一、新课1、引用：光合作用被称为“地球上最重要的化学反应”

认识到光合作用有极为重要的意义。

明确学习的意义和任务。

二、光合作用提出问题：

植物能不断的生长。植物生长所需的物质来自何处？ 学生思考，回答

阳光、空气。 让学生从源头学生的回答可能是：水、认识光合作用激发学生的学习动机和学习兴趣

教师行为

学生行为

教学说明

引入

2、人类对光合作用的研究已经经历了300多年，与之有关的研究，近100年来已经获得6 次诺贝尔奖，时至今日，有关光合作用还有很多未解之谜。

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科学发现之路。

研究的历史

1、亚里士多德的观点

公元前3世纪，古希腊伟大的学者亚里士多德根据经验推测得出结论：“植物的物质积累来源于土壤”。

也就是说:植物增加的重量=土壤减少的重量。

因为亚里士多德是权威，大家都非常崇拜他，因此，在2000多年中，人们对亚里士多德的这一观点深信不疑。

的探索史。

使学生认识科学的结论需要严谨的科学实验为基础。

培养学生不迷信权威，敢于质疑的科学精神。

2、赫世界上第一个对亚里士多德的观点提出质疑学生观看课件，发现：

感悟赫尔蒙特尔蒙的科学家赫尔蒙特,于1642年设计了一个柳植物增加的重量≠土壤的实验设计意图。

特的树实验。

减少的重量

1．

实验

课件演示赫尔蒙特的柳树实验，介绍过程及

2．

结果：

由此推测赫尔蒙特的结3．

意识到科学 柳树和干土分别称重→栽种在密封桶内只浇论是植物增重的物质来研究方法的重要性。知道科学水

自于水。

研究的基本方五年后的柳树→ 柳树和干土分别称重

法：假设→设计

实验→实验验引导学生分析

证→得出结论。

1. 推测赫尔蒙特通过实验，得出什么结论？

理解控制变量2. 赫尔蒙特在实验设计中，考虑到土壤要已

在实验设计中知“干”重，实验过程中为什么还要“加

的作用。

桶盖”？

围绕赫尔蒙特的实验，3.

柳树真的只需要水就能长大吗？你认为学生思考、讨论、分析赫尔蒙特忽视了哪个重要的因素？

相关问题。

提问：我们可以怎样使在自然环境中无法观察到的空气成分的变化间接的表现出来？（引出下文）

3、普利斯特利的实验

1771年，普里斯特利第一个在光合作用研究上考虑到空气这一因素。

多媒体视频：演示普利斯特利的实验过程。

结论：绿色植物可以更新空气。

教师围绕普利斯特利的实验反诘：

1. 普利斯特利对实验材料的组合巧妙吗？巧妙在哪？

2. 为什么每个实验都设计了两组实验？该实验对装置有何要求？ 教师讲解：由于当时人们不知道空气成分中有氧气和二氧化碳，因此普利斯特利的实验结论

学生观察课件展示的实验过程。

讨论、回答问题。

理解实验设计时选择材料的重要性及技巧，认识如何显化实验结果

学生在设计时往往想到设定对照组，但还不

是：绿色植物可以更新空气。

提出问题:许多的科学家在严格按照普里斯特利的实验要求重复他的实验时，有的成功了，有的失败了，有的甚至得出相反的结论,你认为失败最可能的原因是什么？你怎样设计进一步实验？

组织学生进行设计并进行交流。

十分清楚单一变量控制要周密。

4、英格豪斯的通过课件展示1779年英格豪斯的实验设计：

学生思考分析,也可同引导学生讨论：

桌讨论后回答。

英格豪斯实验是对照实验吗？

学生分析实验设计中的分析实验，进一步学习实验设计要遵循的原单一变量原则、对照原则

对照组、实验组、变量、实验

总结实验设计原则：则：对照原则、讲解：英格豪斯经过500多次重复实验才发控制变量。

单一变量等

现，普里斯特利实验成功的关键是：植物必须让学生了解实

在阳光照射下才能更新空气。

验的背景，同时

直到1785年化学家发现空气的组成后，人们

让学生感受科才明白绿叶在光照下放出的是氧气，吸收的是

二氧化碳。

学生思考后，可能回答：学研究的艰辛， 产物（淀粉、氧气）、科学家坚忍不如果你是那个时代的科学家，你认为接下来该场所（叶绿体）、原料拔的意志品质。

在哪些方面开展研究？

（二氧化碳）等

5、萨克斯的实验

英格豪斯实验之后，实验的设计越来越具有创新精神、越来越科学、巧妙。

多媒体视频介绍：1864年德国科学家萨克斯的实验：

根据萨克斯设计的实验组织学生分析下列问题：

1、

实验的结论是什么？ 2、

实验设计中对照组、实验组？ 3、

实验的结果如何显示？

4、

暗处理的目的是什么？

讲解：我们已经证明了光合作用的条件（光）、学生观察课件，思考回，到1880年，德国科学家恩答问题。

格尔产物之一（淀粉）格尔曼设计了一个极为巧妙的实验，可以一连曼的证明另外的两个结论

实验

出示课件，介绍恩格尔曼的实验。

引导学生观察思考下列问题：

1.这个实验能得出哪两个新的结论？

2.有人认为，该实验成功的关键在于材料选择 极为巧妙！这些材料（水绵和好氧细菌）有何 巧妙之处？

6、恩

学生观察、思考、分析、通过分析实验回答。

过程，学习在科学实验设计时，过程要做到周密、科学，结果要易于检测，并排除干扰因素等实验设计方法，培养学生严谨的科学态度。

体现科学史的学习不是简单告诉学生科学事实，而是让学会分析实验的科学性、严谨性。

让学生认识物理学技术在生

3. 为何要把临时装片放在没有空气、黑暗的环境里？ 4. 在图1中是否设置了对照？怎样设置的？

7、鲁宾和卡门提出问题：光合作用产生的Ｏ２来自Ｈ２Ｏ还是

学生阅读教材“同位素ＣＯ２？

标记法”。

回答相关的问题。

学生分析、回答。

指导学生阅读教材P65广角镜：同位素标记法

是

ＣＯ２，同学们考虑一下，应对哪一种元素进行同位素标记？ 在学生回答的基础上，展示多媒体课件，指导学生分析，得出结论。

结论：光合作用释放的氧气来自于水。

表述：20世纪40年代美国科学家卡尔文用1414命科学研究中的作用。

训练学生科学设计能力，培养学生的科学思维和研究性学习能力。

体会化学学科发展对生命科学的促进。

实验

设问：要研究光合作用产生的Ｏ２来自Ｈ２Ｏ还CO2，供给小球藻进行光合作用，最终探明了CO2转化在有机物中。

相互启发一起总结。

从具体实验，抽象归纳到一般

实验设计要素。使学习经历由具体到抽象，由特殊到一般的思维方式。

小结

1、光合作用研究历史小结：

2、总结光合作用的定义、反应式。

3、设计实验的原则。

拓展

展望：光合作用的进一步研究，将会如何改变人类的生活？

学生充分想象，憧憬未来。

思维训练，发展学生的想象力。