生物人教版七年級上冊光合作用的發(fā)現(xiàn).doc

高中生物人教版必修一第五章第四節(jié)光合作用的發(fā)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計西安交通大學(xué)附屬中學(xué) 姚秋燕一、課題：光合作用的發(fā)現(xiàn)二、教材分析： “光合作用”是高中生物必修一第五章的重點內(nèi)容。它包括 “葉綠體中的色素”、“光合作用的發(fā)現(xiàn)”、“光合作用的過程”、“光合作用的意義”等知識。本章節(jié)內(nèi)容按照新課標(biāo)安排為2課時完成，其中“光合作用的發(fā)現(xiàn)”部分往往被許多教師上課時一帶而過，并未加以重視。其實，光合作用的發(fā)現(xiàn)過程中的經(jīng)典實驗，從一定程度上反映了科學(xué)探索的一般方法，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的好素材。因此，對光合作用這一知識點改為2個課時：第一課時學(xué)習(xí)“光合作用的發(fā)現(xiàn)”，第二課時具體學(xué)習(xí)“光合作用的過程和意義”。本節(jié)教學(xué)設(shè)計是該節(jié)的第一課時內(nèi)容。三、學(xué)情分析：學(xué)生在初中生物課中學(xué)習(xí)過有關(guān)光合作用的知識，已經(jīng)初步掌握了光合作用的條件、產(chǎn)物和概念等光合作用的相關(guān)知識，也做過“綠葉在光下制造淀粉”這個實驗，因此對實驗的設(shè)計和探究有了一定的認(rèn)識。而且在第一章學(xué)習(xí)過“細胞學(xué)說的建立”、“生物膜流動鑲嵌模型的探究歷程”和“酶的發(fā)現(xiàn)”，對發(fā)現(xiàn)類實驗有印象，但對于光合作用的發(fā)現(xiàn)歷史卻比較陌生，對“科學(xué)探究的一般方法”也知之甚少。高中學(xué)生具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，分析思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)適當(dāng)利用學(xué)生已有的對探究的一般認(rèn)識，有目的地選擇經(jīng)典的實驗設(shè)計，再現(xiàn)光合作用的探究歷程，使學(xué)生進一步系統(tǒng)了解科學(xué)探究的過程與方法，培養(yǎng)學(xué)生完備的生物學(xué)素養(yǎng)。四、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：1、能說出光合作用的原料、產(chǎn)物、場所和條件。2、能夠敘述光合作用的概念及反應(yīng)式。能力目標(biāo)：1、 體會科學(xué)家進行科學(xué)探究的過程，嘗試提出問題、作出假設(shè)，設(shè)計實驗、實施實驗、得出結(jié)論；2、 掌握科學(xué)實驗探究的一般原則，重點是通過了解自變量和因變量學(xué)會控制變量；3、 培養(yǎng)科學(xué)探究意識，能夠設(shè)計簡單的生物學(xué)實驗。情感態(tài)度價值觀目標(biāo)1、 通過對光合作用實驗的分析、討論，使學(xué)生感受到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難，體驗科學(xué)工作的方法和過程；2、 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，增強學(xué)生進行科學(xué)研究的興趣和信心；3、 學(xué)會參與、合作和交流。五、課型：新授課六、課時：第一課時七、教學(xué)重點：光合作用的發(fā)現(xiàn)和科學(xué)研究的一般方法 八、教學(xué)難點使學(xué)生真正領(lǐng)會光合作用發(fā)現(xiàn)過程的幾個經(jīng)典實驗的設(shè)計思想，并運用到設(shè)計一些簡單實驗的過程中去。九、教學(xué)方法基于本節(jié)課內(nèi)容的特點，我主要采用了以下的教學(xué)方法：1、情境導(dǎo)入法：采用了創(chuàng)設(shè)情境的方法，簡明地開頭給人以耳目一新的感覺。2、實驗整合討論法充分利用實驗背景，讓學(xué)生通過討論來理解實驗的設(shè)計思想，設(shè)計實驗是注意三變量問題，引導(dǎo)學(xué)生確立事實、推理、結(jié)論之間的關(guān)系，以及知識之間的邏輯聯(lián)系。3、問題設(shè)疑法教師巧設(shè)懸念,激起學(xué)生的興趣,引起學(xué)生深入探索的欲望。知識難點分解為多個具有一定難度梯度的小問題,以問題串的形式，層層遞進，深化認(rèn)識。結(jié)合實驗，建立實驗思維解決生物學(xué)問題，把難點分散，難度降低，要求減少，引導(dǎo)學(xué)生進行有效的探究，突出主干，解決問題?；趯W(xué)生的學(xué)習(xí)背景，采用的學(xué)法指導(dǎo)如下：探究法、對比法、歸納法等?！笆谥贼~不如授之以漁”，學(xué)生只有學(xué)會學(xué)習(xí)方法才能以不變應(yīng)萬變。本節(jié)課將學(xué)法指導(dǎo)融入學(xué)生的觀察、探究、記憶、對比等學(xué)習(xí)過程中。利用對比法和探究法等，在教師創(chuàng)設(shè)的情景中快速地進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，在民主、輕松、愉快的教學(xué)環(huán)境中仔細觀察、認(rèn)真傾聽、積極發(fā)言、勤于思考。提高自身的分析、推理和歸納總結(jié)等科學(xué)思維能力，學(xué)會合作。十、教學(xué)過程教學(xué)程序設(shè)計：情境導(dǎo)入師生共同探討光合作用的探索歷程海爾蒙特實驗普利斯特利實驗英格豪斯實驗薩克斯實驗魯賓和卡門實驗通過結(jié)論，得知光合作用的原料、產(chǎn)物、條件、場所學(xué)生寫出化學(xué)反應(yīng)式在分析中滲透科學(xué)研究的一般方法：提出問題做出假設(shè)設(shè)計實驗實施實驗得出結(jié)論 教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)過程設(shè)計意圖教師活動學(xué)生活動創(chuàng)設(shè)情景提問：如果要從生物界中找出一個“最偉大的生物”，你們認(rèn)為這個頭銜誰最合適呢？學(xué)生回答植物，并解釋植物可以通過光合作用不僅給自己提供能量，同時也給其他生物提供了能量激情引趣，引起學(xué)生對光合作用的重視。提出問題引入課題植物的生長是否完全來自土壤？學(xué)生回答激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣。實驗一、海爾蒙特實驗出示1629年，比利時醫(yī)生海爾蒙特(Helmont)柳樹實驗裝置：討論得出結(jié)論：構(gòu)成植物體的物質(zhì)來自水，而土壤只供給極少量物質(zhì)。培養(yǎng)學(xué)生的概括能力、語言表達能力和理解能力。進一步提問：這個實驗的設(shè)計是否很科學(xué)？ 忽略空氣對植物的影響。提出矛盾，激發(fā)學(xué)生思考，再逐步釋疑，效果更好。實驗二：1771年普里斯特利(J.Priestley)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：實驗在陽光照射下才能成功，蠟燭燃燒會污染空氣，使小鼠窒息而死；綠色植物則能夠凈化因蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁的空氣。（1785年，由于空氣組成的發(fā)現(xiàn)，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳）在講述中滲透科學(xué)研究的一般方法：提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗實施實驗得出結(jié)論展示FLASH動畫單獨密封的蠟燭很快熄滅、老鼠很快死去，與綠色植物一起的蠟燭暫時不會熄滅、老鼠會存活很長時間。了解對照實驗原則、單因子變量原則實驗中的相關(guān)應(yīng)用。1、這兩組實驗的現(xiàn)象是什么？2、有無植物的兩組實驗裝置，起什么作用？ 實驗說明什么問題？對照作用、綠色植物可以 更新空氣。3、該實驗裝置中玻璃罩有什么作用？排除干擾因素（外界空氣的影響）。但是，后來很多科學(xué)家在重復(fù)普里斯特利的實驗時，總是有時成功，有時卻會失敗！這是什么原因呢？學(xué)生理解讓學(xué)生認(rèn)識到各學(xué)科技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的相互促進作用。提出問題重復(fù)普里斯特利的實驗，但始終在光下進行學(xué)生大膽猜想。設(shè)疑引發(fā)興趣實驗三、英格豪斯實驗提問：在英格豪斯的實驗中還沒有解決的問題是什么？（沒有說明植物放出氧氣的同時，吸收了二氧化碳）確定了植物的綠色部分，只有在光下才能起到 “凈化”空氣的作用。培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)且用發(fā)展的觀點看待科學(xué)、樹立辨證的科學(xué)觀 。自然過渡提問：光能去哪里了？根據(jù)物理的能量與守恒定律，德國梅耶認(rèn)為光能可以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，但這種化學(xué)能以什么形式儲存在植物體內(nèi)呢？回答問題。過渡提出問題：植物在光下除了產(chǎn)生氧以外還產(chǎn)生了什么？作出假設(shè)：植物在光下產(chǎn)生了淀粉。設(shè)計實驗：有學(xué)生討論設(shè)計實驗，教師引導(dǎo)學(xué)生在這個實驗中自變量是光。提高興趣，努力思考生物學(xué)的發(fā)展離不開物理科學(xué)的進步實驗四、1864年，德國薩克斯實驗（課件展示）模擬薩克斯實驗，與學(xué)生設(shè)計的實驗做對比，比較學(xué)生在設(shè)計實驗中未注意的問題學(xué)生討論設(shè)計實驗，并回答設(shè)計方案通過普里斯特利實驗的講解，讓學(xué)生將所學(xué)到科學(xué)研究的方法運用的這個實驗中提出有關(guān)該實驗的幾個問題：1、黑夜中消耗有機物這一步是否可以省略？為什么？2、為什么選擇一片葉子做實驗？兩片葉子做對照實驗行嗎？3、為什么要進行酒精脫色？脫去的什么物質(zhì)？3、實驗可以得出的結(jié)論是什么？學(xué)生認(rèn)真觀看，并體會、分析實驗的設(shè)計過程在比較中體會設(shè)計實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性強調(diào)：綠葉在光合作用中產(chǎn)生了淀粉，一定需要光照。并設(shè)疑：什么是光合作用的場所呢？學(xué)生討論答出：感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，提高學(xué)生探索求實的科學(xué)素養(yǎng)。進一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗探究的原則和方法本節(jié)內(nèi)容是上一節(jié)課的資料分析問題，所以直接給出結(jié)論：光合作用的場所是葉綠體。實驗五、1880年恩格爾曼實驗總結(jié)光合作用的探索歷程中的各個經(jīng)典實驗和結(jié)論思考：光合作用的原料、產(chǎn)物、場所和條件是什么？你能用一個化學(xué)反應(yīng)式表示出來嗎？ 學(xué)生回憶并給出結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所?？偨Y(jié)光合作用的探究歷程（部分）想一想：1、光合作用釋放的氧氣是來自于水還是二氧化碳？你的假設(shè)是什么？2、根據(jù)你的假設(shè)該如何進行研究？怎樣才能追蹤到氧原子的變化過程？3、實驗應(yīng)該選擇在什么環(huán)境中進行能是植物的實驗效果更加明顯？學(xué)生動手寫出光合作用的化學(xué)反應(yīng)式通過書寫化學(xué)反應(yīng)式，讓學(xué)生深刻體會光合作用的發(fā)現(xiàn)過程中不同實驗的不同結(jié)論。過渡提示：同位素標(biāo)記進行光合作用的實驗，是為了弄清楚在光合作用中產(chǎn)生的氧到底是來自水還是二氧化碳？還是兩者兼而有之？同學(xué)們考慮一下，應(yīng)標(biāo)記哪一種元素？如何設(shè)計這個實驗?zāi)兀康贸鼋Y(jié)論：氧來自于水。學(xué)生思考并回答，討論設(shè)問引領(lǐng)學(xué)生進入下一個環(huán)節(jié)實驗六、1930年，（美）魯賓和卡門實驗由于光合作用中釋放的氧氣全部來自于水，所以為反應(yīng)光合作用的實質(zhì)，其反應(yīng)式又可以表示為：CO2 + H2 * O光能葉綠體（CH2O)+ * O2討論后分析回答問題：用氧的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它分別成為H218O和C18O2。培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的知識和技能解決實際問題的能力?？偨Y(jié)光合作用的化學(xué)反應(yīng)式分析人類對光合作用的探究歷程，你還有那些感悟？（過程的艱辛：科學(xué)發(fā)現(xiàn)是許多科學(xué)家的共同參與，共同努力的結(jié)果；學(xué)科的支持：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程離不開各學(xué)科技術(shù)的支持；正確的思維：科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要理性思維和實驗的結(jié)合；不斷的發(fā)展：科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程是一個不斷開拓、繼承、修正的過程）分析反應(yīng)中各元素的來源去路課堂升華（師生共同歸納總結(jié)）生物學(xué)實驗的一般方法：提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、實施實驗、得出結(jié)論學(xué)生回答并體會探究歷程以科學(xué)史為教育素材，引導(dǎo)學(xué)生從中獲得重要啟示。小結(jié)提示：本實驗的自變量是二氧化碳，引導(dǎo)學(xué)生可以參考有關(guān)科學(xué)家的實驗進行設(shè)計。培養(yǎng)學(xué)生提煉和歸納能力。練習(xí)、設(shè)計實驗驗證植物在光下進行光合作用需要二氧化碳學(xué)生紛紛說出自己的實驗方案，教師分析評價，找出優(yōu)點與不足。小組討論，設(shè)計方案。鞏固已學(xué)知識，認(rèn)識實驗探究過程都必須依據(jù)一定的科學(xué)道理。體驗合作學(xué)習(xí)過程。將植物在光下進行光合作用需要二氧化碳的設(shè)計實驗方案、操作步驟用科學(xué)研究的一般方法完整地寫出來。對比討論實驗的成功與失敗之處，體驗成功。課后練習(xí)十一、板書設(shè)計 光合作用的發(fā)現(xiàn)一、 探索歷程1、 海爾蒙特2、 普利斯特利3、 英格豪斯4、 薩克斯5、 恩格爾曼6、 魯賓和卡門二、 化學(xué)反應(yīng)式CO2 + H2 * O光能葉綠體（CH2O)+ * O2十二、課后練習(xí)1.下列對于光合作用的發(fā)現(xiàn)過程及意義的敘述，不正確的是（ ）A梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物在進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來B薩克斯把綠葉放置在暗處幾小時，再讓葉片一半曝光，另一半遮光，之后用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光的一半沒有顏色變化。證明了淀粉是光合作用的產(chǎn)物C恩格爾曼用極細的光束照射載有水綿和好氧細菌的臨時裝片，發(fā)現(xiàn)細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中。證明了葉綠體能夠產(chǎn)生氧氣D卡爾文用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進行光合作用，然后追蹤其放射性。發(fā)現(xiàn)了碳原子的轉(zhuǎn)移途徑為14CO214C3（14CH2O）2.閱讀下面關(guān)于“綠色植物光合作用的發(fā)現(xiàn)”的有關(guān)圖解和材料，分析并回答相關(guān)問題：材料一：A圖中顯示，17世紀(jì)比利時科學(xué)家海爾蒙特把一棵2.5千克的柳樹種在裝有90千克泥土的木桶里，只澆水。5年后，柳樹長到了82千克，而稱一下泥土的重量,大約只減少了90克。材料二:B圖中顯示，18世紀(jì)英國科學(xué)家普利斯特利在一個密閉的鐘罩內(nèi)放一只老鼠，在另一個密閉的鐘罩內(nèi)放一只老鼠和一盆栽植物，且都供給足夠的食物和飲水。他發(fā)現(xiàn)與植物在一起的老鼠能夠長時間正常的生活，而另一只鐘罩里的老鼠則很快死去了。（1）從材料二的實驗中可以得出的結(jié)論是（ ） A.光合作用產(chǎn)生了有機物 B.綠色植物可以更新因為動物呼吸變得混濁的空氣C.水分是植物體建造自身的主要原料 D. 無機物是植物體建造自身的主要材料（2）在海爾蒙特的實驗中，泥土的重量減少了90克，主要是由于土壤中的 被植物吸收利用了的緣故。柳樹吸收的 大部分通過作用散失到大氣中了。2. 1864年，德國科學(xué)家薩克斯將綠色葉片放在暗處幾小時，然后把此葉片一半遮光，一半曝光。經(jīng)過一段時間后，用碘蒸氣處理葉片，成功地證明綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。請據(jù)此實驗回答相關(guān)問題：（1）在該實驗中，薩克斯看到的現(xiàn)象是（ ） A葉片全變藍 B遮光一半變藍 C曝光一半變藍 D葉片全不變藍（2）薩克斯將綠色葉片先放在暗處幾小時的目的是（ ）A將葉片中的水分消耗掉 B將葉片中原有的淀粉消耗掉C增加葉片的呼吸強度 D提高葉片對光的敏感度（3） 該實驗中若曝光時間過長，遮光處經(jīng)碘蒸氣處理后也呈現(xiàn)藍色，其原因是 。（4）恩格爾曼在以上實驗的基礎(chǔ)上，緊接著又做了一個實驗：他用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，驚奇地發(fā)現(xiàn)大量的好氧細菌聚集在紅光和藍光區(qū)域。你從這一實驗中能得出什么結(jié)論？ 。3.閱讀下面有關(guān)“光合作用的發(fā)現(xiàn)”的資料，重溫科學(xué)家的研究過程，回答下列問題：資料一：1771年英國人普利斯特利發(fā)現(xiàn)，將薄荷枝條和燃燒的蠟燭放在一個密封的鐘罩內(nèi)，蠟燭不易熄滅；將小鼠與綠色植物放在同一鐘罩內(nèi)，小鼠也不易窒息死亡。資料二：1864年德國的薩克斯把一株盆栽植物放在黑暗處一晝夜，然后把其中一個葉片一半曝光，一半遮光，過一段時間后用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光那一半沒有發(fā)生顏色的變化，曝光的那一面則成深藍色。資料三：1880年德國恩吉爾曼把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有氧氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細的光束照射水綿。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)好氧細菌只集中在葉綠體照光部位附近。如果上述臨時裝片完全暴露在光下，好氧細菌則集中在葉綠體所有受光部位周圍。（1）普利斯特利的實驗都是在_條件下進行的，這時鐘罩內(nèi)的小白鼠不易窒息死亡的原因是_。（2）薩克斯把盆栽植物放在黑暗處一晝夜的目的是_，將一個葉片一半遮光，一半曝光的目的是_。（3）由恩吉爾曼的實驗可得出的結(jié)論是：光合作用的場所是_。（4）綠色植物的光合作用對于維持生物圈中的_平衡起著重要作用，因而綠色植物被稱為“空氣凈化器”。（5）根據(jù)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)的光合作用原理，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可以采取何種有效措施以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量？答：_。4.美國科學(xué)家恩格爾曼的水綿實驗。請根據(jù)該實驗回答問題：（1）將水綿和好氧細菌制成臨時裝片，為排除外界環(huán)境的干擾，必須放在 環(huán)境里。（2）用極細的光束照射到水綿的某部位，通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)到的現(xiàn)象是 。（3）如果臨時裝片完全暴露在光下，好氧細菌的分布特征是 。（4）該實驗證明了 。5.關(guān)于光合作用產(chǎn)生的O2中氧原子到底來源于水，還是來源于CO2，或是二者兼而有之，科學(xué)家從綠硫細菌的光合作用中受到了啟發(fā)，已知綠硫細菌利用CO2和H2S作為原料進行光合作用，試寫出其光合作用反應(yīng)