教学设计《光合作用的探究历程》

《光合作用的探究历程》的教学设计茂名市第十六中学陈建明普通高中《生物课程标准》指出，高中生物学的课程基本理念之一是提高学生的生物科学素养，尤其是发展学生的科学探究能力以及相关的情感态度与价值观，它是公民科学素养构成中重要的组成部分。生物科学发现史的探究性学习是实现此课程基本理念的极为有效的载体，生物学史能够将知识传授、能力培养和情意发展三方面教育融合起来，很好地体现了生物学科的特点和新课程理念的要求。一、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”这部分内容往往被许多老师在上课时一带而过，并未加以重视。事实上，光合作用探究过程中的经典实验，从一定程度上反映了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，为后面众多的实验打下一个良好的感知基础，也为讲述光合作用的原理、过程做好知识铺垫。因此，“光合作用的探究历程”这部分内容相当重要，不容忽视。二、教学目标：知识目标：1．说出光合作用的探究历程。2．初步掌握科学探究的一般方法。技能目标：尝试分析实验、设计实验。情感目标：1．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。2．体验科学发现的艰难和科学家们的智慧力量，确立进行科学研究的欲望和信心。三、教学重点与难点：1.教学重点：（1）光合作用的探究历程和科学研究的基本方法。（2）应用科学家的研究思路，进行光合作用中关于原料和产物的探究的实验设计。2.教学难点：使学生真正领会光合作用发现过程的几个经典实验的设计思想和方法，并运用到设计一些简单实验的过程中去。四、教学方法：探究式教学；小组合作学习五、教学用具：多媒体课件六、教学设计思路：本节课以“光合作用的探究历程”为主线，遵循科学家的探索思路，通过对几个经典实验的讨论分析，采取“提出问题—探究—解决问题”的教学方法，层层递进，环环相扣，让学生对科学探究有一个比较完整的认识，从中领悟科学探究的原则和一般方法。在本节课的设计中，笔者将教科书100页的“资料分析1”和101-102页的几个实验介绍，以时间为序，抓住几个最为经典的实验，重新构建了“光合作用的探究历程”一节课的教学内容。七、教学过程：教学内容教师活动学生活动设计意图创设情景，引入新课播放一小段有关原始地球的录像，然后就人类生存而言，让学生比较原始地球和现在地球气体成分中最大的不同是什么？[激疑]氧气的产生与什么生理过程有关呢？[过渡]光合作用是怎样被人们发现的呢？今天，我们就一起回到历史长河中去，共同解开光合作用之谜。观看视频。

讨论回答：氧气讨论回答：光合作用。回忆初中所学的有关光合作用的概念及过程。创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲望。设置悬念，引出光合作用的探究历程。实验一：1642年比利时海尔蒙特实验播放植物的生命历程，然后提出问题：植物为什么长大？所需营养物质来自哪里？在学生讨论的基础上展示亚里士多德观点：所需要营养来自土壤。[提问]亚里士多德的观点是否正确？展示海尔蒙特实验的数据，然后引导学生分析推理。观看视频，思考与讨论相关问题。

阅读与质疑亚里士多德的观点。

分析讨论，得出结论：水分是植物建造自身的原料。

培养学生思考与交流的习惯，以及面对现象提出合理假设的能力。教学内容教师活动学生活动设计意图实验二：1771年英国普利斯特利实验[设疑]通过实验，海尔蒙特推翻了亚里士多德的错误观点，那他的实验结论完全正确吗？从植物生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？演示普利斯特利实验过程，引导思考：1.几组实验的现象是什么？2.有无植物的两组实验装置起什么作用？3.这一实验可以得出什么结论？质疑与讨论，推导可能的因素（光、空气）。观看演示实验并思考相关问题。

小组讨论，得出结论：植物可以更新空气。尝试应用实验设计原则（对照、单一变量等）。对知识的深化与提升。构建模型：

污浊空气→绿色植物→新鲜空气实验三：1779年荷兰英格豪斯实验[设疑]普利斯特利的实验看似简单，但后人重做此实验时多数不能成功，这是为什么呢？引导学生分析英格豪斯实验。[追问]由于当时化学发展水平的限制，不清楚植物吸收、释放气体的成分，同学们根据现有的知识，知道是什么吗？思考，提出可能原因。认真分析，得出结论：普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶才能更新空气。回答：吸收CO2，放出O2。培养学生思维的严密性。对知识的深化与提升。构建模型：

光照↓CO2→绿色植物→O2教学内容教师活动学生活动设计意图实验四：1845年德国博耶实验[设疑]在这一过程中，光能哪去了？引导学生分析博耶的实验。思考与讨论。认真分析，得出结论：植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。实验五：1864年德国萨克斯实验[设疑]光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？即植物光合作用除了释放氧气，还产生什么物质呢？播放萨克斯实验过程，引导思考：1．暗处理这一步是否可以省略？为什么？2．本实验是否存在对照组？若有，请指出单一变量。3．这个实验可得出什么结论？思考与讨论。观看视频并思考相关问题。小组讨论回答，并得出结论：光合作用的产物除了氧气，还有淀粉。强化科学探究实验设计的基本方法和原则。对知识的深化与提升。构建模型：

光照

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CO2→绿色植物→O2＋淀粉实验六：1880年恩格尔曼实验播放恩格尔曼实验过程，引导思考：

1.恩格尔曼实验方法的巧妙之处在哪里？2．这个实验可得出什么结论？观看视频并思考相关问题。小组讨论，并得出结论：氧气是叶绿体释放出来的，光合作用的场所是叶绿体。培养学生的分析能力和语言表达能力。对知识的深化与提升。构建模型：

光照

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CO2→叶绿体→O2＋淀粉教学内容教师活动学生活动设计意图实验七：1939年美国鲁宾、卡门实验[设疑]光合作用释放的氧气，到底来自于H2O还是CO2？指导学生阅读课本相关内容，并提出问题：1.利用同位素示踪法，应标记哪一种元素？2.如何设计这个实验呢？3．这个实验可得出什么结论？注：及时点评学生的实验设计，肯定他们的优点，指出存在的问题。思考与讨论。阅读课本第102页相关内容。小组讨论回答，并设计实验方案证实。

分析得出结论：光合作用释放的氧气来自水。学会用对照的方法设计实验，进一步熟悉科学探究的一般步骤。对知识的深化与提升。构建模型：

光照

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H2O＋CO2→叶绿体→O2＋淀粉实验八：20世纪40年代美国卡尔文实验[设疑]光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？指导学生阅读课本相关内容，分析卡尔文采用的实验方法是什么？得出了什么结论？简述：卡尔文循环。思考与讨论。阅读课本第102页相关内容，借鉴鲁宾和卡门的实验方法，并得出相关结论。体验科技进步对生物发展的促进作用。对知识的深化与提升。构建模型：

光照

H2O＋CO2———→O2＋有机物

叶绿体总结引导学生归纳总结。1.对光合作用的探究历程中主要科学家、年代、研究结论等内容进行列表归纳。2.归纳光合作用的场所、动力、原料、产物，得出光合作用的反应式。感悟科学道路的艰辛。完成知识的建构。教学内容教师活动学生活动设计意图课堂作业提供材料引导学生设计实验：证明CO2是绿色植物光合作用的原料。评价学生设计的实验。小组合作完成实验设计。三维目标检测。八、板书设计：光合作用的探究历程一、光合作用的概念二、光合作用探究的相关实验光合作用的探究历程一、光合作用的概念二、光合作用探究的相关实验1.海尔蒙特实验——水分是植物建构自身的原料2.普利斯特利实验——植物可以更新空气3.英格豪斯实验——只有在阳光照射下才能成功4.博耶实验——光能转换成化学能储存起来5．萨克斯实验──光合作用产生了淀粉6．恩格尔曼实验──叶绿体是光合作用的场所7．鲁宾和卡门的实验──光合作用释放的氧气全部来自水8．卡尔文实验──CO2中的碳转变成有机物中的碳三、光合作用过程的化学反应式

光照

H2O＋CO2———→O2＋有机物

叶绿体九、教学反思：新课程主张教