科学前沿 组装细胞优秀教案内容

《光合作用的探究历程》教学设计

蒲江中学

樊英

一、教材分析

《光合作用的探究历程》是人教版高中生物必修一《分子与细胞》第五章第四节《能量之源—光与光合作用》中有关光合作用探究历程中的经典实验。本节课是在学生学习了《绿叶中色素的提取和分离》实验的基础上，重点是引导学生回顾光合作用探究历程中的经典实验，分析萨克斯、恩格尔曼、鲁宾和卡门的实验，学会实验设计的技巧，同时感受生物学科的发展与其他学科的发展紧密相连。

二、学情分析

1.学生对于通过《绿叶中色素的提取和分离》实验的学习对于绿叶中色素的种类和功能有了一定的认识。但学生对光合作用的探究历程上的经典实验还不熟悉，对于有光光合作用的相关实验的设计和分析能力还不足。

2. 学生学习了《降低化学反应活化能的酶》中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，对于实验中的自变量、因变量、无关变量有了一定的认识。在第三节《ATP的主要来源—细胞呼吸》中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”对于实验中的对照实验的类型学习。

3.学生在初中对光合作用的探究历程中的相关实验有了一定的认识，但没有对经典实验例如：萨克斯、恩格尔曼、鲁宾和卡门的实验的深入分析。

三、教学目标

1.概述光合作用发现过程中的经典实验。

2.通过对经典实验的分析评价，掌握实验设计的基本技巧。

3.逐步养成认真严谨的科学态度，感受生物学科发展离不开其他学科和技术发展。

四、教学重点难点

（1）重点：概述光合作用发现过程中的经典实验。

（2）难点：通过对经典实验的分析评价，掌握实验设计的基本技巧。

五、教学设计思路：

本堂课以时间为线索，同时又以历史上研究的有关光合作用的有关问题为暗线，引导学生一起回顾光合作用探究历程中的实验。对于经典实验例如萨克斯、恩格尔曼、鲁宾和卡门的实验本堂课通过设计几个问题由浅入深，引导学生层层深入地分析实验中的自变量、因变量、无关变量、对照的类型等等，由此提高学生的实验设计和分析能力。同时感受到历史上

关于光合作用的探究历程中的生物学科的发展离不开其他学科的发展。

六、教学过程

教师活动

一、导入

通过居里夫人的名言“掌握光合作用的过程对人类来说，比得到核能还重要。”

引出光合作用的发现对于我们人类是多么的重要。

展示学习目标：

1.概述光合作用发现过程中的经典实验。

2.通过对经典实验的分析评价，掌握实验设计的基本技巧。

3.逐步养成认真严谨的科学态度，感受生物学科发展离不开其他学科和技术发展。

学生活动

聆听

感受

设计意图

通过居里夫人的名言引起学生注意，同时引出本节课的学习目标

二、新课

展示这节课有关的光合作用的实验。

展示[自主学习]的要求：请同学们阅读课本P101-P102光合作用的探究历程，并勾画出哪位科学家做的什么实验得出什么结论。

教师引导学生分析，如果你是科学家在研究光合作用时，最早需要研究的问题是什么？

同时引出科学家最早提出的问题：“植物建造自身的原料来自哪里？”

展示1、亚里士多德观点：植物体由

“土壤汁”构成，即植物生长发育所需物质完全来自土壤。

请同学们评价其观点。

请同学们阅读课本P101-P 102光合作用的探究历程，并勾画出哪位科学家做的什么实验得出什么结论。

学生聆听

做出评价

亚里士多德的观点是错误的。

学生通过自主学习对光合作用有关实验有一定的印象。

展示2、海尔蒙特的柳树实验图片：

介绍海尔蒙特的实验过程：他把一棵重2.3kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里有重90kg的干土壤。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。5年时间内，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。五年以后，柳树增重74.5kg，而土壤却只减少了0.057kg。

学生聆听

学生做出评

训练学生的分析能力和合作精神

引导学生得出海尔蒙特的实验结论：植物增重完全来自水分。

价：预设-海尔请学生评价海尔蒙特的实验，引导学生分析海尔蒙特忽略了拿些重要因素？

展示3、普利斯特利的实验

介绍普利斯特利的实验：（1）他把一支点燃了的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久熄灭了，小白鼠很快死去。（2）把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，植物能长时间活着，蜡烛也没有熄灭。（3）他把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里，植物和小白鼠都能正常活着。

引导学生得出实验结论：植物能更新空气

介绍很多人在重复普利斯特利的实验时，有人成功了，有人失败了。

展示4、英格豪斯实验

介绍英格豪斯实验：重复普利斯特利的实验。

得出结论：绿叶只有在光下才更新空气。

更新的是什么空气？当时人们并不清楚，一直到空气的组成被拉瓦锡发现后人们才知道更新的空气是氧气。

展示5、1782年,拉瓦锡发现了空气的组成。

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。

展示：6、梅耶的发现

根据能量守恒定律：植物在进行光合作用时，把光能转换成化蒙特的实验结论不完全正确。

忽略了光照、空气

学生说出：动物能污浊空气的原因？

学生分析原因：在光照下能成功。

学生说出梅耶的发现。

学能储存起来。

提出的新问题：贮存在什么物质中？

展示：7、萨克斯的实验：

介绍萨克斯的实验过程：首先把天竺葵放在暗处数小时，取一叶片放入酒精溶液中水浴加热，再滴加碘液，学生说出颜色变化？然后把一片天竺葵的叶片的一半暴露在光下，另一半遮

学生边观看图片边聆听，说出暗处理后滴

聆听并感光。经过一段时间后，取这片叶片放入酒精溶液中水浴加热，加碘液的颜色再滴加碘液，学生说出颜色变化？

引导学生注意：酒精水浴加热后颜色的变化，滴加碘液的叶片的颜色变化。

引导学生思考与讨论有关萨克斯的实验的5个小问题分析其实验的设计。

强调：暗处理、酒精水浴加热的作用、实验中的自变量、因变量、碘液自身的颜色。

引导学生一起得出实验结论：植物在光照条件下进行光合作用并产生淀粉（糖类）。

提出的新问题：光合作用在细胞哪里发生的呢？

展示：8、恩格尔曼的实验

老师介绍实验材料：

（1）水绵：真核多细胞的藻类，其叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。

学生结合PPT上的水绵细胞图上的数字说出其代表的细胞结构。

变化。

思考讨论：（1）受生物学为什么对天竺葵进行暗处理？（2）酒精科的发展与其他学科的发展的作用？（3）的关系

为什么一半曝光，一半遮光？（4）实验的自变量和因变量分别是？

（5）实验说明了什么？

请同学们快速阅读课本P100

的【资料分析】

中恩格尔曼的实验，并勾画出实验材料和

（2）好氧细菌：没有氧的环境中不能生长的细菌，如醋酸菌、实验现象,说枯草杆菌、固氮菌、结核杆菌。

出实验结论。

引导学生得出好氧细菌会向氧气含量多的地方集中。

介绍恩格尔曼的实验：

强调实验用的是载有水绵和好氧细菌的临时装片，引起学生注意该实验需要借助什么仪器观察？

通过5个问题引导学生分析恩格尔曼实验的巧妙之处。

展示学生活动要求：

引导学生得出恩格尔曼实验的巧妙之处：

（1）实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。

（2）排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。

（3）观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。

（4）实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。

课后练习的第3题：恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域。

引导学生说出实验结论：说明叶绿体中色素吸收红光、蓝紫光,用于光合作用，放出氧气。

结合以上的光合作用的探究历程，请同学们说出光合作用的原料、产物、场所、条件、能量变化、反应式。

学生说出显微镜。

学生思考与讨论：（1）为什么水绵是合适的实验材料？（2）实验中的无关变量有哪些？如何排除无关变量的干扰？（3）实验中的自变量是？如何控制？（4）实验中的因变量是？如何观察？（5）实验中的对照组有哪些？

请同学们完成课本P100第3题——恩格尔曼的第二个实验。

学生说出光合作用的原料、产物、场所、

提出新问题：光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？

如果你是科学家怎么研究呢？

展示9、鲁宾和卡门实验

介绍同位素标记法。

介绍鲁宾和卡门的实验：他们用氧的同位素18O分别标记H2O条件、能量变化，在练习本上写出光合作用的反应式。

聆听并感受生物学科的发展与技术发展的关系

和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。然后进行两组实验：

学生结合鲁宾第一组向植物提供H2O和C18O2；第二组向同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气全部是18O2。

通过4个问题引导学生分析实验中的自变量、因变量、对照的设计，实验现象和实验结论。

实验的结论：光合作用释放的氧气来自水。

提出新问题：光合作用有机物是如何产生？

展示：10、卡尔文实验

介绍其实验过程：用14和卡门的实验思考与讨论：（1）该实验中的自变量是？因变量是？（2）该实验中的对照？

（3）实验现象是？

（4）实验说明了什么？

C标记14CO2，探明了CO2中的碳在光

合作用中转化成有机物中碳的途径，该途径称为卡尔文循环。

课堂总结：通过光合作用的反应式将光合作用的探究历程中的重要实验及实验结论总结。

学生说出光合作用的反应式，并标出氧

培养学生归纳能力。

光能CO2+H2O叶绿体卡尔文循环

(CH2O) +O2

元素和碳元素的路径。

糖类

课堂练习：

1、萨克斯进行光合作用的相关实验，实验步骤：①暗处理：将天竺葵放置在黑暗中一段时间。②用黑色卡片对叶片的一半学生完成课堂练习

提高学生对于实验的设计分析能力。

进行遮光处理，另一半曝光。③使叶片在光下进行光合作用。学生说出并分④酒精脱去叶片中的叶绿素以便观察。⑤滴加碘液，观察现象。析题目

下列说法错误的是（

）

A.实验目的是验证光合作用是否合成了淀粉

B.该实验能证明光合作用需要光照

C.光照时间越长，实验现象越明显

D.暗处理是为了去掉叶片中原有的有机物

2、下列生物学的研究中不能用放射性同位素标记法完成的是

A.研究光合作用过程中C的转移途径

B.研究光合作用过程中产生O2中O的来源

C.探究生物膜在分泌蛋白形成过程中的功能联系

D.通过人鼠细胞融合实验验证细胞膜的流动性

3、将银边天竺葵（其叶片如图一所示）放在黑暗中两天后，根据图二所示，处理枝条上的一片叶。（Z处使用不透光的黑纸两面遮光）然后将整株植物置于阳光下4小时，，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液显色，下列关于该实验结果和现象的描述正确的是（

）

A.叶片置于黑暗中两天的目的是使叶片脱色

B.要研究叶绿素对光合作用的影响，实验组和对照组分别是Y和W部位

C.X和Y两部分显色结果对照，能证明光合作用是否需要水

D.显色后X为蓝色，Y和Z为棕黄色（碘液的颜色）

课后练习：

课时作业P146第13题，P147第1、9题

学生课下完成练习。

通过练习强化学生对光合作用探究历程中的经典实验的理解和认识。

七、板书设计：

光合作用的探究历程

反应原料：水、二氧化碳

反应产物：糖类、氧气

反应场所：叶绿体

反应条件：光能

能量变化：光能转化为化学能

反应式：

CO2+H2O

八、教学反思：

光能叶绿体(CH2O) +O2糖类

本节课基本按计划完成。在课堂中重点讲解萨克斯、恩格尔曼、鲁宾和卡门实验的过程，课堂中设计了4-5个问题引导学生层层深入分析实验，基本达到预设的目的。只是1班的孩子们性格稍腼腆，在公开课上有些紧张。在以后的课堂上还需要注意多引导学生，能及时调整学生的状态。对于学生的不同的解题思路应该多鼓励，多聆听。