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》中的学习内容。第4节的教学包括“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理和应用”两小节,其中“光合作用的探究历程”通过光合作用探究过程中的几个经典实验的介绍,从一个侧面反映了科学探究的一般方法,是学生体验科学精神、科学态度和科学研究方法的好素材。
新课标对光合作用的认识过程从原来的“了解”水平提高到了“说明”水平,教材中本部分内容从回顾科学家对光合作用的探究历程开始,让学生感知他们探索的科学精神和实事求是的科学态度,学习科学探究的一般方法和实验设计的原则,并且得出光合作用的反应式。教材中详细描述了各探究实验的关键环节,对学生的探究思维具有很好的启发性。
二、学情分析
学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识,而且生活实践中也对光合作用有所了解。但是,对于光合作用的发现历史却很陌生,关键对于我们这节课要达到的目标“科学探究的一般方法”知之不多。高中学生具备了一定的观察和认知能力,分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立,但还很不完善,对事物的探索好奇,又往往具有盲目性,缺乏目的性,并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。在教学过程中,教师要尽量创设学生活动的机会,让学生成为学习活动的主体,教师只是为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。
三、教学目标
1.知识目标
①说明人类对光合作用的认识过程。
②写出光合作用的化学反应式。
③分析光合作用探究历程中的实验现象、评价实验设计并得出结论。
2.能力目标
①重新走进科学家发现光合作用的有关实验,学会运用科学探究的手段发现问题、解决问题,发展科学探究能力。
② 在实验探究中掌握科学探究的一般原则,重点是对照实验原则和单因子变量原则。
③通过阅读资料和师生的讨论活动,培养学生自学和主动探索新知识的技能、技巧。
3.情感、态度和价值观目标
①体验科学探究历程,认同科学概念是在不断观察、实验、探索和争论中形成的。
② 认同科学家不仅要继承前人的科研成果,而且要善于吸收不同学科中的有关知识,还要具有质疑、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。
③学会参与、合作和交流探究的内容和结果。
④认识到技术的发展在科学研究中的作用,尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。
四、教学重难点
1.教学重点:光合作用的探究历程中各实验设计的优缺点和结论。
2.教学难点:探究绿叶在光下能否产生淀粉的实验设计。
五、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。
在教学中,采用多元化的教学方式:通过阅读资料,填写表格,让学生对探究历程有直观感性的认识;通过学生角色扮演、代表介绍等手段,充分调动学生学习主动积极性;把学生分为若干小组活动,使学生在较短的时间内确定实验方案,培养团队合作精神;通过师生共同总结并同步板书,让学生更深入地理解光合作用的概念和总反应式中的各个部分;通过课堂讨论确定研究课题,及时加深巩固本节课所学习、涉及到的实验原理和方法,培养学生的科学素质和创新精神。
在探究问题的过程中,使学生感受到知识产生与发展是受当时科学发展水平限制的,
并通过一些具体的数据:500多次、300多年,让学生体会到科学上的每一项发明和发现的背后都凝聚着无数探索者的辛勤劳动,更好地理解为什么说生物学的发展史就是一部众多生物学家不计个人名利为科学事业奉献毕生精力的奋斗史,对学生进行情感教育,这也是本节课的重中之重。
六、课时安排:1节课
七、教学过程
教学内容
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教师活动
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学生活动
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创设情境引入新课
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一粒种子入土,能萌发长成幼苗;一棵幼嫩的小苗,可长成一株参天大树,一棵果树能结出丰硕的果实。但是,你想过吗,植物生长发育需要的物质从哪里来?
那么,光合作用是怎样被人们发现的呢?光合作用到底生成了哪些产物,需要哪些原料和条件呢?人们又是如何认识到这些问题的呢?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。
展示学习目标。
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倾听
回答:光合作用
思考
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新课教学
光合作用的探究历程
1.1642年 比利时 海尔蒙特实验
2.1771年 英国 普利斯特利实验
3.1779年 荷兰 英格豪斯
4.1845年 德国 梅耶
5.1864年 德国 萨克斯实验
6.1880年恩格尔曼的实验
7.1939年 美国 鲁宾、卡门实验
8.20世纪40年代 美国 卡尔文实验
课堂小结
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(一)学生自主学习,阅读学案资料一到四,完成表格的填写,交流自学收获。
人类对光合作用的认识,始于从生活中常见的现象中提出了问题:一棵树能长大,生长需要的物质从哪里来?从土壤中来吗?
表格展示,学生介绍通过实验,海尔蒙特推翻了前人的观点,那他的实验结论完全正确吗?
从植物生活环境的角度分析,还应考虑哪些因素的影响?
引导提出问题:空气对植物的生长有影响吗?
普利斯特利的实验看似简单,但后人做的实验很多不能成功,这是为什么呢?引导提出问题。
英格豪斯指出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。
进一步提出问题: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,分析是什么?
旁白:直到1785年,由于发现了空气的组成,人们才明确这一结果。可见生物科学的发展需要建立在其他学科的基础上。
在这一过程中,光能哪去了?
铺垫:简介德国科学家梅耶
根据能量转换和守恒定律,指出植物在进行光合作用时,把光能转换成化学能储存在某物质中。
过渡:光能转换成化学能,贮存在什么物质中呢?
问题:植物光合作用除了释放氧气,还产生了什么物质呢?
自古以来,我们的食物都来自植物的恩惠,粮食作物中淀粉含量高,于是,科学家推测:光合作用产生了淀粉。
(二)学生合作探究,设计实验探究绿色植物在光下是否产生了淀粉。
小组汇报、相互质疑,完善方案
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.实验中哪些处理用于排除干扰?
4.这个实验可得出什么结论?
(强化科学探究实验设计的基本方法、原则)
补充:除淀粉外,还可产生其他有机物,表示为(CH2O)。
提出问题:光合作用的场所到底在哪呢?
课件简要展示实验过程,分析得出实验结论
光合作用的场所是叶绿体。
随着科学的发展,各物质的组成被阐明,新的问题出现了:光合作用释放的氧气,到底来自于H2O还是CO2?
介绍同位素标记法
课件简要展示实验过程,分析实验结果,得出实验结论:光合作用中释放的氧全部来自水
问题:光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢?
简述卡尔文循环
归纳、建构光合作用的化学反应式
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阅读、思考
思考回答
水分是植物建造自身的原料。
分析评价,质疑
小组分析讨论,得出结论
思考,提出问题
倾听,帮助交换意见
思考
小组讨论,设计、
展示实验方案。经过全体同学的质疑和探讨,完善实验方案。
讨论得出结论:绿色植物在光下产生了淀粉
归纳,分析得出实验结论
分析得出结论:光合作用释放的氧气来自水。
感悟科学道路的艰辛
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光合作用有关问题的自主探究设计
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反应式中的每一项内容都是科学家实验得出的结论,有的实验用到了特殊的技术手段,有的耗费时间较长,如植物生长需要水。
今天我们能不能利用易得的实验材料,设计实验探究反应式中的相关内容呢?
学生思考关于光合作用的场所、动力、原料、产物,小组讨论,提出感兴趣的问题,参考所给实验器材,确定本组进一步探究的课题。
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小组合作讨论确定本组继续探究的课题
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总结
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本节课我们重温了光合作用的探究历程,得出了光合作用的化学反应式,设计实验探究了绿色植物光下产生淀粉,并确定了想进一步探究的课题,请同学们课后进一步完善实验方案。
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课后作业
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进一步完善实验设计
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