人教版高中生物必修一《探究环境因素对光合作用强度的影响》教学设计

探究环境因素对光合作用强度的影响

一、教学分析

1.教材分析：

“探究环境因素对光合作用强度的影响”是人教版高中生物必修1中的一个

重要实验，该实验与生产实际联系紧密，是高中生物实验教学的好素材。本实验

为探究性实验，通过对不同环境因素对光合作用强度影响的探究，帮助学生进一

步理解光合作用的原理和过程，同时通过实验的操作、实验数据的分析、实验结

论的得出等培养学生的科学探究、科学思维能力。

2.学情分析：

通过对探究光合作用科学史的学习，学生已经初步了解了光合作用的过程及

其原理；基本熟悉探究的一般过程，探究欲望比较强，但是缺乏独立探究能力。

本实验包括全过程的探究活动，是个开放度较高的实验，除教材提出的参考

案例外，还可以联系光合作用原理和过程从各种环境因素进行思考分析，设计实

验探究温度、CO,浓度、光质等因素对光合作用强度的影响。因此对学生实验设

计和分析能力提出了较高的要求。

3.教学目标：

依据课程标准中的内容要求、学业要求及学业质量标准，并围绕培养学生核

心素养的要求，制订了如下的教学目标：

(1)学会在真实情境下提出问题、设计实验、分组实施及结果分析等步骤，

掌握科学探究的思路和方法，发展科学思维。

(2)能够科学控制变量，观察检测因变量，通过设计实验和操作实验，培养

实验探究能力。

(3)通过探究环境因素对光合作用强度的影响，探讨在生产生活中如何使作

物增产，形成社会责任感。

二、教材实验的局限性

教材给出了“探究光照强度对光合作用强度的影响”的参考案例，但教材提

供的装置和操作方法，在课程实施过程中受到实验条件的限制，影响实验课效果。

学生在操作过程中发现以下问题：

1.真空渗水法抽气次数不好把握

1

2.吹气获得富含CO?的溶液不利于变量的控制

3.检测指标只能定性分析

为此，需要优化实验装置，并在此基础上通过科学探究的一般过程，引导学

生探究光照强度对光合作用强度的影响，以此增强学生对自然现象的好奇心，掌

握科学探究的基本思路和方法，发展科学思维，逐步培养学生的生物学学科核心

素养。

三、实验设计及优化

（一）实验材料的改进

1.菠菜叶圆片换成水生娱蚣草：娱蚣草茎中空，光合作用产生的可沿着

茎冒出，产生气体的现象明显。

2.吹气法获得富含C02的溶液改成用一定浓度的NaHC03溶液。吹气法获得富

含C0?的溶液没有将其量化，植物光合作用最适CO?浓度为0.196左右，可配制质

量分数为1%〜2%的NaHCO：；溶液作为CO?来源。

（二）观察指标的改进

1.第一次改进：观察、比较单位时间内叶圆片上浮的数量改为观察、比较单

位时间内U型管两侧液面的高度差。

2

3

2.第二次改进：利用溶解氧传感器，精确检测水体中02的变化量。

fabax

菜博士传感器

生物'化学

4

（三）装置的改进

1.光照强度的控制：

（1）教材中每个实验组用3盏5WLED灯做光源，通过调整光源与烧杯距离

实现对自变量控制。同一实验进行3个实验组时会对实验结果产生一定影响，光

源互相干扰。不同光源发出的光线之间会发生叠加，有可能改变自变量。所以为

了尽可能减少干扰，并在短时间内出现明显现象，在三个实验组之间用黑色挡板

隔开。

（2）教材中通过调整LED灯与烧杯之间距离控制光照强度，将3只烧杯分

别放在强、中、弱三种光照下。通过距离控制光照强度的方法难以准确控制，主

观性较强。所以为了更准确的控制光照强度，三组分别使用6W、9W、12W的LED

灯做光源，与烧杯保持同一距离。

LED灯

黑色隔板

温控装置

（3）将装置放入不透光的箱子中，入口处加装单向玻璃，既能观察实验现

象又能防止外界光线的干扰。

5

单向玻璃

2.无关变量的控制：

教材中没有明确给出实验所需的温度范围，通过多次探究发现，在30℃时

实验现象较明显，所以各组通过控温装置进行保温。

四、教学过程

1.创设情境，引入实验

通过给学生展示新疆葡萄、哈密瓜的图片提出问题“为什么新疆的水果特别

甜”，引导学生积极思考。

2.发现问题，提出假设

引导学生提出问题、作出假设，根据实验条件筛选出部分探究性问题及假设,

如“光照强度大导致植物光合作用强度大导致合成的糖类多”，由此生成探究性

课题“探究光照强度对光合作用强度的影响”。

3.设计实验，验证假设

通过对探究实验流程及实验原理的讲解、教材装置局限性的分析，引导学生

设计实验方案，教师进行指导和完善。

4.进行实验，展示成果

全班分为三个大组，分别探究：

（1）探究光照强度对光合作用强度的影响

6

（2）探究C02浓度对光合作用强度的影响

3%NaHCO31%NaHC03清水

7

（3）探究光质对光合作用强度的影响

各小组组装实验装置，实施实验方案，教师巡视过程中将学生出现的问题及

操作失误及时进行纠正。实验结束后每组学生填写实验记录表。

组别组长组员

探究课题

自变量

因变量

实验过程

预期结果

是否与预

结果检测现象结论

期相符

02产生速率

8

实验成果展示:

实验结束后，各小组派一名代表展示分析本组实验结果，阐明是否符合预期,

得出结论，利用Excel软件统计光合作用过程中@的产量。

9

【

上

、

蛾

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教师

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学生

10

《探究环境因素对光合作用的影响》实验评价表二、学生实验互评表

班级_____________姓名___________组别______________

一、_学生实验自评表序号।评检项目葡ry财

对小组的探究方案表示兴趣并提出

序号评检项目满分得分125

有创新的建议

1能准确配置碳酸氮钠溶液和选10

有条理的进行光合作用的实验探究

择相关的实验器具225

3认真测量相关数据并做好记录25

2能正确的组装光合作用的装置10

4积极参与讨论并与本小组其他同学25

3能准确安全的设置不同的环境10

交流了自己的观点

因素

总评100

4能准确观察叶片上升和液面变10

三、教师评价学生实验探究能力表

化

能准确的测出光合作用释放氧15

5序号评检项目满分得分

气的速率

探究实验方案设计科学：（条理清25

在实验过程中操作规范，积极配J1

6晰、方法步骤合理）

合小组完成实验___________实验过程的记录较真实（认真测量

22S

积极参与讨论，并发表自己的观二

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