探究影響光合作用的因素(實驗方案設計)終稿1022

1、探究影響光合作用的因素第一課時上海市延安中學王石一、設計思路：“探究影響光合作用的因素為上海市二期課改教材?生命科學?上?？茖W技術(shù)出版社，高中第一冊的學生實驗 4.4，按上海課標的“知識與技能分類標準，該實驗屬“實驗C級，是整套教材中唯一一個要求學生自行設計方案的學生實驗，因此該教學內(nèi)容是對學生進行探究能力培養(yǎng)的良好素材，但教材并未系統(tǒng)地介紹實驗設計中應該遵循哪些原那么。 此前學生參與了 “探究酶的催化特性的實驗過程，并了解了歷史上科學家們對光合作用的 一些研究思路，雖然沒有系統(tǒng)掌握實驗設計的原那么，但對如何進行實驗設計已有一些感性認識，所以我在課前讓每位同學先憑自己的理解設計一份實驗方案，在

2、教學中以學生“原生態(tài)的設計方案為案例，以學生在課堂上對具體案例進行分析時生成的問題為教學素材，通過對具體案例的分析，適時歸納出實驗設計的根本思路和應該遵循的根本原那么，在師生對典型案例進行共同分析的過程中，要求學生逐步確立修正自己實驗方案的根本思路。在學生對實驗設計僅停留在感性認識的層面時，如何充分利用教學過程中派生出的教學資源問題是本節(jié)課面對的最大挑戰(zhàn)。課前，我對學生的實驗方案進行粗略批閱，借此進 一步了解學生的根底， 對學生容易出現(xiàn)的問題做到心中有數(shù)，以便在教學中加以解決。 然后從學生的實驗方案中收集典型案例根據(jù)需要，從方案中截取具有典型問題的相應板塊， 并按實驗設計中需要注意的不同事項進

3、行歸類，最后根據(jù)所選擇的探究因素 光照強度、溫度等類型，將學生分為假設干小組；課中，以學生設計的實驗為案例，按照“明確實驗目 的t確定實驗思路t設計實驗方法步驟t設計結(jié)果記錄、處理方式的順序依次進行分析和探討，學生在這條粗線條的引導下，通過參與解決課堂中衍生出的問題，發(fā)現(xiàn)自己設計的方案中的缺陷，并逐步找到解決這些問題的思路。在同學們逐漸完善自己方案的過程中，師生一起對實驗設計的根本思路和應該遵循的根本原那么進行歸納；課后，同學對自己的方案進行修改，為第2課時實施自己的實驗方案作好準備。在“確定實驗思路這一教學環(huán)節(jié)中，我將變量類型、處理思路、方法或原那么等教學內(nèi)容按以下圖所示的框架逐級展示，以期

4、突破教學難點。自變量 實驗變量無關變量施加實驗童量消除無關査量反響變量方法或原那么控崗單實驗變量設置盡可能量化二、教學目標：1知識與技能：能設計探究影響光合作用因素的實驗方案，理解并應用實驗設計的根本原 那么和對實驗變量進行控制的方法，學會設計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。2過程與方法：經(jīng)歷探究影響光合作用的因素的實驗設計過程及小組內(nèi)對實驗設計方案的 研討過程，學習實驗設計的原那么和方法。3情感態(tài)度與價值觀：參與探究影響光合作用的因素的實驗方案的設計與討論，形成嚴謹 的科學研究態(tài)度。三、重點和難點：重點：實驗設計的原那么及對實驗變量的控制。難點：對實驗中各種變量的分析及對不同變量的處理方法。四、教學準備

5、：1每位學生通過借鑒課本中的學生實驗和科學家的探究方法或查閱資料，獨立完成實驗方 案的撰寫。2教師收集學生實驗設計方案中出現(xiàn)的典型問題，并根據(jù)需要，從方案中截取相應的板塊制成PPT3.利用數(shù)字實驗室每個實驗臺邊可坐8人，有2臺電腦，能同步大投影中的內(nèi)容，使每個學生都能看清教師提供的案例，為集體分析和討論提供保障。4根據(jù)所選擇的探究因素類型，將學生分為假設干小組，并安排好每組在實驗室的座位。 五、教學過程：教學內(nèi)容教師行為學生行為教學說明引入以往我們根本都是按教材 設定的實驗方法和步驟來完 成實驗的，較少能表達大家的 探究能力。我們即將做的下一 個實驗將由大家自己做主，你們將首次按照自己設計的實

6、 驗方案完成實驗。由自己做主 并不是說可以隨心所欲，實驗 方案一定要科學、嚴密，否那么 將難以實現(xiàn)研究的目標實驗 也就失去它的意義。PPT展示學生們設計的實驗方 案集中擺放后拍攝的一張照 片大豕撰與的實驗方案包括了 哪幾局部內(nèi)容呢？看自己的方案，答復以下冋 題。通過相互補充，最后答 出實驗題目、目的和原理、 假設、材料選擇、儀器與試 齊9、實驗方法等內(nèi)容。激發(fā)學生的探 究熱情。根據(jù)對設計方 案批改所掌握 的情況對不同 班級作不同處 理：比擬好的班 級采取集體答 復的方式，對本 局部問題較多漏掉某些必 要內(nèi)容的班級 指定有典型問 題的同學答復。制 疋 實 驗 方 案 的 流 程明 確 實 驗 目

7、 的在進行此次實驗設計時你們 取先考慮的疋什么？強調(diào)明確實驗目的重要性如果在進行實驗設計前未能明確實驗要研究什么、 要解決 什么問題，整個實驗方案就沒 有了立足之地。引導學生從光合作用反響式 來分析可以研究哪些影響因 素。答復實驗要研究什么，哪 些因素可能會影響光合作 用，這些因素變化時將引起 光合作用如何變化？即實 驗目的看PPT展示的光合作用反響 式，根據(jù)教師的引導，將反 應式中顯示的信息分為反響 物、產(chǎn)物、光照條件和反響 場所葉綠體等方面，確 定可從哪些方面開展探究。如有同學實驗 方案有偏離實 驗目的的情況， 那么結(jié)合該設計， 由同學們一起 分析如何使實 驗目的表述更 清晰。在PPT上顯

8、示出 的案例，如是作 為優(yōu)秀方案顯 示的，在該案例 后附上設計者， 如是作為具有 典型缺陷的方 案顯示的，顯示 時略去。上課時 注意通過觀察 該同學反響，借 以判斷這局部 教學是否取得 了較好的效果。確 疋 實 驗 思 路我們的實驗目的是探究光照 強度CQ濃度、溫度等因 素對光合作用強度的影響。光合作用強度可通過哪些指標 反映出來？如學生答復不出，那么引導學 生將光合作用粗略地當作一 個化學反響來看，讓學生答復“化學反響的快慢可以通過 哪些指標反映出來你們是如何測定這些指標的 變化的呢？找一位不是采用教材提供的 參考方案進行測定的冋學，請 他將自己方案中的檢測手段思考作答根據(jù)光合作用反響式顯示

9、的 信息答復：光合作用過程中CO、H20的消耗速度或Q、 淀粉的產(chǎn)生速度。答復自己在實驗中所采取的 檢測方法。較多同學會選擇 教材中提供參考的方案一一 測定Q產(chǎn)量可用真空滲水 法、溶解氧傳感器測定法等 方法。該同學介紹自己的檢測措施極可能“食物中主要營養(yǎng) 成分的鑒定“探究酶的催化以學生設計方 案中的測定指 標和方法為例， 從實驗材料、方 法的可行性、簡 便性、科學性等 方面分析和評 價，在學生設計 的方案中找些 典型問題加以 解決。有意識地讓用 到已學過的實 驗方法的同學標出并作講解通過實物投影 展示特性等實驗中采用碘液檢 測淀粉和用線香亮度檢測氧 氣的方法學生答復：前面學過或查 閱資料得知介

10、紹，引導學生 應用已有知識 解決問題。如有 更新穎的方法， 也要給這些同 學展示的時機測定干重增 加的半葉法等認真聽教師歸納答復相同光源不同距離或 相同距離不同光源答復自變量、因變量學生根據(jù)自變量和因變量的 關系，體會即將講到的“實 驗變量和“反響變量之 間的關系，并找到它們和自 變量、因變量的對應關系。答復出：實驗中由操作者所 施加的因素或條件是自變選以“光照強 度為影響因素 的同學答復。也 可根據(jù)學生設 計的方案的實 際情況設置相 應問題，找研究 其他因素的同 學問答。引導學生將數(shù) 學中函數(shù)的相 關知識遷移到 對實驗中相關 變量的理解過 程中，除了能讓 學生進行有意 義的建構(gòu)外，還 能讓他

11、們意識你是怎樣想到用這種方法來 檢測的呢？講述測定指標：反響物的 消耗速度或產(chǎn)物的產(chǎn)生速度。 測定方法：直接或間接測定， 盡可能量化。有的指標變化生 物體可以通過性狀的改變直 接表現(xiàn)出來，此時可通過肉眼 直接觀察其差異。對于不能直 接用肉眼觀察到的如本實驗 中的淀粉、CO含量的改變， 要通過生物學的原理使這些 指標的變化外顯，要方便觀察 或測量探究光照強度因素對光合作 用強度的影響時，你是如何施 加影響因素的呢？如同學答 復用不同功率的燈泡時，繼續(xù) 問如實驗室只有相同功率的 燈泡，你如何使植物接受不同 強度的光照呢？講述可以看出我們對實驗 對象施加某種影響改變控制 的因素或條件后可能引起實 驗

12、對象的某些現(xiàn)象或結(jié)果改 變。這實際上就是兩類變量之 間的關系，我們學過的函數(shù)也 是反映變量間的關系的。提問函數(shù)是反映的哪2類變 量的關系？如果將實驗中由“操作者所施 加的因素或條件和實驗過程 中“因有意識的操作而引起的 變化或結(jié)果都當成變量，那 么它們分別對應函數(shù)中的什 么變量？量。實驗過程中由于實驗變 量而引起的變化或結(jié)果是因 變量。講述在實驗設計中的自變 量稱實驗變量，如光照強度的 變化；因變量稱反響變量，如 淀粉的生成量。實驗變量與反 應變量間具有因果關系。實驗 目的在于獲得和解釋這種前 因后果。你們能在自己的方案中找到 這兩種方案嗎？如能找到， 請 標注出來，如找不到，要看看 缺少了哪

13、個變量？ PPT顯示 案例，對該方案中的實驗變量 和反響變量進行標注 在你設計的實驗方案中是否 只有你施加的實驗變量會影 響光合作用強度呢？還有其 他的影響因素嗎？這個任務 有難度，可留給學生多點時 間。提示學生找到全部變量， 然后去除實驗變量和反響變 量講述生物的生命活動往往 是錯綜復雜的，影響某一個生 命活動的產(chǎn)生和變化的因素 常常也很多。對實驗結(jié)果產(chǎn)生 影響的因素除了我們有意施 加的實驗變量外還存在能影 響實驗現(xiàn)象或結(jié)果的其他因 素和條件，這些因素與我們的 實驗目的無關，稱無關變量。提問在你的實驗方案中考 慮到了無關變量的存在嗎？ 你是如何消除它對實驗結(jié)果 的影響的？以某一同學的設 計為

14、案例，讓該同學談談自己 的處理方法及理由， 實物投影 顯示大家認為該同學在消除無關變量對實驗結(jié)果的影響時， 哪從自己設計的方案中尋找這 兩類變量，并對這兩類變量 進行標注。從自己設計的方案中尋找除 了實驗變量 和反響變量 外的 其他變量。認真聽教師講解該同學在自己方案中標出有 哪些無關變量，并向大祭介 紹自己的處理方法及理由。同學們一起對該同學的設計 方案進行分析，并找出自己 處理方法的可取之處和欠缺到實驗設計過 程實際上包含 嚴謹?shù)乃季S過 程。先由學生對各 自設計的方案 進行“變量分 析，然后教師 再通過PPT對典 型的案例進行 分析，引導學生 對實驗設計的 理解從感性層 面逐漸向理性 層面

15、轉(zhuǎn)化。如果學生不能 主動答復，那么根 據(jù)事先批閱實 驗設計方案時 掌握的情況，分 別找對實驗變 量處理不夠嚴 密的同學答復， 在同學答復時 及時進行糾正。最后讓處理得 比擬好的同學 答復，讓該同學 學生體會到成 功的喜悅。學生往往會籠 統(tǒng)地講到將消 除不掉的無關 因素都控制成 相同狀態(tài)，例如 以光照強度為 研究對象的同 學會注意到“溫 度應相同，但 不考慮具體控些方面做得比擬好？還有他 控制得不夠好的或者還沒考 慮到的無關因素嗎？為消除無關變量對實驗結(jié)果 的干擾，在設計實驗時我們應 該遵循哪些原那么呢？講述控制變量原那么：在實驗 時，只改變某一影響因素即 實驗變量，控制其他因素即 無關變量不變

16、，來觀察實驗 變量對實驗結(jié)果的影響。 這樣 能夠排除其他影響實驗結(jié)果 的因素的干擾，清楚地顯示實 驗變量對實驗結(jié)果的影響。在 控制變量時，一般采用對照的 手段。通過設置實驗對照比 照，既可排除無關變量的影 響，又可增加實驗結(jié)果的可信 度和說服力。你們設計的方案中采用了對 照手段嗎？這個問題主要是 想引起學生對“對照的關注， 不需學生作答一般有哪些設置對照的方式 呢？考慮到這個冋題難度較 大，可預先設置一道連線題， 左側(cè)為三種常見的對照類型， 右側(cè)為做過的實驗中的一些 具體對照形式，以備學生答復 有困難時使用我們做過的實 驗中有哪些類型的對照呢？再看看你們采用了哪些對照 方式？之處。認真聽教師講

17、解學生回憶已經(jīng)做過的 6個實 驗，找出與這些對照類型相 對應的對照設置方式。1空白對照“探究酶的催化特性中 加其他物質(zhì)的試管與參加蒸 餾水的試管間的對照2自身對照質(zhì)壁別離中洋蔥細胞形態(tài) 的前后對照3相互對照“探究酶的催化特性中加Feci 3和參加新鮮豬肝勻 漿的兩支試管間的對照看自己的方案，加深對“設 置對照的理解。制到多少度，這 個溫度是否適 合加深對課本中 已做過的驗證 性實驗的設計 思路的理解，減 少學生對“空白 對照等術(shù)語的 陌生感。如不將 這些術(shù)語與學 生已有知識進 行有機的聯(lián)系， 會增加學生理 解的難度。講述整個實驗步驟的設計 應圍繞如何施加實驗變量、控 制無關變量和獲取反響變量

18、而展開。我們有了實驗的思路 后，需要把思路轉(zhuǎn)化成具體的設計 實驗 方法步 驟實驗步驟。要使得你寫的實驗步驟具有 可操作性，我們應該注意哪些 問題呢？提供典型的有缺陷 的案例讓學生分析、歸納討論并歸納出：理順實驗步 驟的順序；步驟一般需要分 段編號敘說；試管或燒 杯等要給予編號，如A、 E或甲、乙；敘說中盡量要 用標準的實驗術(shù)語，不能用 模糊的口語等。冋學核查自己的方案，作初 步修改。強調(diào)從“思路 層次過渡到“文 字表達層次的 一些考前須知設計 實驗 結(jié)果 的記 錄和 處理 方法講述實驗的結(jié)果要米取一 定的方式進行記錄。 對原始數(shù) 據(jù)還要進行處理整理，否那么難 以分析出規(guī)律性的東西， 經(jīng)過 處理和整理的數(shù)據(jù)，如用表和 圖表達那么可更直觀。同學們在記錄實驗結(jié)果時，采 用了哪種方式呢？同學展示自己設計的用于記 錄實驗結(jié)果的方式，其他冋 學評價。文字、圖、表等 各種不同的結(jié) 果記錄形式，表 達了對信息的 不冋處理方式。 由于時間有限， 本節(jié)課不對如 何將這些形式 進行相互轉(zhuǎn)換 作過多展開小結(jié)我們知道了實驗設計的根本 步驟和應當遵循的一般