第1节光合作用吸收二氧化碳释放氧气-教学设计-第一课时

课题第5章绿色植物与生物圈中的碳氧平衡第1节光合作用吸收二氧化碳释放氧气第1课时教学目标教学目标：（1）说出光合作用的发现过程。（2）阐明光合作用的概念（3）归纳光合作用的反应式（4）体会科学家设计实验思维方法，体验科学研究的过程，认识科学的本质。教学重点：阐明光合作用的概念，归纳光合作用的反应式。教学难点：体会科学家设计实验思维方法，体验科学研究的过程，认识科学的本质。教学过程教学环节主要师生活动钟新课导入展示植物由小长大的图片。植物的生长需要物质和能量，而它们是如何获得的呢根吸收无机物，有机物由光合作用制造）。植物生长增加的重量主要是从什么物质转变而来的呢？在1988年的诺贝尔化学奖颁奖词中评价“光合作用是地球上最重要的化学反应”那么，光合作用是如何被发现的呢？请同学们填写任务单任务一里的表格。分钟追溯科学史两千多年前，哲学家亚里士多德认为“植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质，都是通过根吸收土壤汁得到的”，植物增加的重量应该与土壤减少的重量相等。这符合人们的直接经验——陆生植物生长在土壤中，生长所需要的物质能量“当然”来自于土壤。因此这一观点延续了快两千年。提问：你认同亚里士多德的观点吗？应该如何设计实验来反驳这一观17世纪初，比利时化学家海尔蒙特的柳树苗实验。他在一个装有90千克土壤的花盆里栽种了千克的柳树苗，并用有孔的铁质盖板封住土壤表面，定期给柳树苗浇纯净的雨水，5年后柳树的质量变成千克，而土壤的质量只减少了克（测干土的质量）。于是，他得出结论：植物是由水而非土壤获得其生长的物质。提问：海尔蒙特设计实验的严谨性体现在哪里呢？根据探究实验相关知识，海尔蒙特实验有不足之处吗？他忽略了什么因素呢？1727年，英国的黑尔斯在重复海尔蒙特的实验时做了进一步量化，他在密闭的空气里测量了植物根的吸水量和叶子表面的水分蒸发量，发现容器中减少了大约15%的空气，他推断空气被植物吸收并被用于制造其生长所需要的原料物质。1771年，英国化学家普利斯特利用老鼠、蜡烛、薄荷苗、钟罩完成了一个著名的实验。得出的结论是：绿色植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。这种空气成分具体是什么？当时的普利斯特利并没有给出科学的解释，他随后就开始研究这种气体，之后在瑞典药剂师舍勒和法国化学家拉瓦锡的研究下，氧气终于被科学家们发现了。提问：这个实验是对照试验吗？包含几组实验呢？自变量是什么？符合对照实验的原则吗？普利斯特利的实验激发了很多科学家的热情，但是当时的科学家在重复实验的时却并没有获得很普遍和稳定的成功。荷兰医生英格豪斯通过实验发现，绿色植物能够更新空气只有在光下才能进行，而且也只有植物的绿色部分才有这种作用。1779年，他出版了《experimentsuponvegetables,discoveringtheirgreatpowerofpurifyingthemonairinsunshine,andofinjuringintheshadeanatnight》奠定了光合作用研究的基础。瑞士牧师塞内比尔通过实验确证二氧化碳是光合作用必须的原料，他在1782年提出，植物在光照下吸收二氧化碳的同时会放出氧气。1804年，瑞士科学家索绪尔发现，植物光合作用后质量增加大于植物吸收二氧化碳和放出氧气的质量差，由此推断水也是光合作用的原料在绿色植物吸收水、二氧化碳、释放氧气的过程中，光是含有能量的，光能到哪里去了？1845年，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化为化学能。那么化学能储存在什么物质中呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？这一问题迟迟未能解决。1864年，德国植物生理学家萨克斯的实验证明了光合作用可以产生淀粉等有机物。（前一章已经学过,略讲）1881年；德国植物学家恩吉尔曼开创了利用微生物研究植物光合作用的新方法。他发现在水绵的叶绿体中有光合作用；好氧细菌聚集在红色和蓝色光谱照射下的叶绿体周围，从而证明了光合作用的场所是叶绿体。用时间线的方式展示光合作用的科学史，完成任务一的表格。二氧化碳含有氧元素，水里也含有氧元素，那么光合作用释放的氧气，到底是来自于水还是二氧化碳呢？人们曾经一度认为产生的氧气是来自于同样是气体的二氧化碳。随着技术的进步，人们对同位素有了更多的了解，这为解决氧气究竟来源于水还是二氧化碳提供的技术手段。1941年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究，证明了光合作用释放的氧气来自光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？美国科学家卡尔文通过同位素标记法标记二氧化碳中的碳元素，最终探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径被称为卡尔文循环。至此，人们对光合作用终于有了比较全面的认识。通过时间轴梳理光合作用发现史中的重要事件，将答案填写在任务单任务一的表格中。提问：通过对光合作用发现历程的学习，你认为科学及其发展有哪些特点呢？请将答案填写在任务