高中生物人教版必修1-5.4影响光合作用的环境因素项目式学习教学设计

影响光合作用的环境因素项目式学习教学设计
项目式教学是一种设计学习情境以问题为导向的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式。《普通高中生物学
课程标准(2017年版)》倡导探究式学习，注重与现实生活的联系，倡导利用现实生活的素材和情景开展生物学教与学，注重发展学生的生物学学科素养。
生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。项目式学习作为一种新型的学习方式，围绕一个真实的具体的问题展开，能有效地促进学生的深度学习和核心素养的形成。
1、教学内容
“影响光合作用的环境因素”是生物学《必修l·分子与细胞》第五章第四节的主要内容，重点要求学生复习光合作用的过程，分析影响光合作用的环境因素有光照、CO2浓度、温度、水分、矿质元素等，并能联系生产生活实践，解决日常生活中的植物花卉生长、过冬等问题。教师联系学校实际，创设情境，引导学生运用所学知识、合作尝试设计校园小型温室方案，从而培养学生综合分析问题的能力，并培养学生一定的社会责任观念。
2、教学目标
①通过观察、搜集、材料分析，用所学知识分析光合作用原理在生产中的应用。
②通过读题、识图、析图，获得解决坐标题的解题经验，尝试探究影响植物光合作用的因素，培养从坐标图中获取信息、处理信息、表达和运用信息的能力。
③理解各因素是如何影响光合作用强度，关注生活环境，关注环境保护等社会问题。
3、教学过程
教师以花园植物遭受冻害为引子，启发学生运用生物学知识尝试设计小型温室。并以设计温室为真实的项目，在课堂上开展项目式学习，将项目分解为多个教学任务，引导学生发现问题、思考问题并解决问题。教学流程如图1所示。
3．1创设情境，提出问题
教师展示学校楼顶花园中雪后吊兰、绿萝、多肉等冻死的照片：一草一木皆是生命，为了减少再次下雪后的冻害，我们可以做些什么呢 有学生回答：可以搭建一间温室。
设计意图：学校楼顶的花园植物是学生在教师的指导下种植的，有花卉、蔬菜等。教师利用雪后一些植物的受灾情况引起学生共情，激发学生的学习兴趣，引导学生给运用所学知识解决实际问题，培养学生的生命观念和社会责任。
3．2设置教学任务，引导学生解决问题
教师将本节课的学习分成7个学习项目，层层推进，环环相扣，始终围绕校园温室设计这个真实情境的主线，引导学生通过项目学习复习巩固、探索新知，从光照、CO2浓度、温度、水分、矿质元素等方面思考环境因素对光合作用的影响，启发学生科学思维，促进学生开展科学探究，运用己学习的知识，设计学校温
室的可行性方案，强化学生的生命观念和社会责任，进一步提升学生的生物学学科核心素养。
3．2．1复习巩固，初步分析
教师引导学生复习光合作用的过程，从而提出影响光合作用的环境因素并初步完成思维导图(图2)。
学生总结、归纳后，确定影响光合作用的环境因素有光照、CO2浓度、温度、水分、矿质元素等。教师在黑板上绘制思维导图，并追问：那么，这些环境因素是如何对光合作用产生影响的 我们又能得到哪些启发，设计并完善校园温室设计方案呢
3．2．2概念教学，模型建构
教师引导学生阅读教科书，总结建构光合作用速率、净光合作用速率和呼吸速率等概念。引导学生自己发现三者之间的关系，并尝试画概念图。
3．2．3观看视频，分析实验
教师播放探究光照强度对光合作用的影响的实验视频。学生分析实验，得出结论：在一定范围内，光照强度越强，光合作用速率越强。学生根据实验现象，建构光照强度影响光合作用的曲线(图3)。
教师展示气体进出叶绿体和线粒体的示意图(图4)，引导
学生找出两图的对应关系。
接着，学生自主阅读教科书中的相关内容，回答教师提出的问题：除了增加光照强度以外，还有哪些措施是利用了光照对光合作用的影响促进植物充分利用光能的 这些措施对设计校园温室有什么启示
3．2．4分析曲线，讨论措施
教师展示C02浓度对光合作用的影响曲线(图5)，引导学生思考：除了光这个环境因素以外，还有其他环境因素也会影响光合作用。CO2的浓度影响了光合作用的哪个过程
学生讨论后，得出结论：CO2影响了光合作用的暗反应，即卡尔文循环的过程。在一定范围内，植物光合速率随环境中CO2浓度的上升而增加；CO2浓度达到一定值后，再增加CO2浓度，光合速率不再增加。教师追问：以上结论对设计校园温室大棚有哪些启示 你有哪些可行性措施 学生分小组讨论并回答：可以
加强通风、施有机肥、夜间加干冰等。
此时，有学生提出：可以饲养一些小动物，达到增加CO2浓度的目的。教师随即指出，如果是郊区是可以的，市区的学校楼顶种植小动物是不允许的，还要考虑到周边居民的生活不被影响，从而加深学生社会责任的概念。
3．2．5联系实际，合作讨论
教师展示一张新疆哈密瓜的图片，提出问题：新疆的哈密瓜为什么那么甜
学生分小组讨论，并回答：新疆属于内陆地区，昼夜温差比较大。温度影响酶活性，进而影响光合作用速率和呼吸速率。可以适当保持昼夜温差、阴雨天适当降低温室温度的方法，来增加有机物的积累。
教师追问：这对于校园温室的设计有什么启示
学生联想到可以添加控温设备，使温室白天的温度提
高、夜间的温度降低。
3．2．6阅读材料，分析问题
教师展示资料，并提出问题，引导学生思考：水既是光合作用的原理，又是体内各种化学反应的介质。缺水会导致植物萎焉，使光合速率下降。水分能够影响气孔开闭，间接影响CO2进入植物体。N是酶、NADPH和ATP的重要组成成分，叶绿素中也有N；P是叶绿体膜、NADPH和ATP的重要组成成分，Mg是叶绿素分子的重要组成成分。根据以上材料，可以得到哪些启示
学生讨论后，回答：种植时要注意合理灌溉和合理施肥。可以多施有机肥；也可以用每天的剩菜和多余的水果沤制有机肥，不仅提供了矿质营养，还利用了微生物的分解作用增加CO2浓度。
教师引导学生进一步思考，拓展学生的思维：在浇水时，要注意“见干见湿”的原则，防止浇水过多导致“烂根”；在施肥的时候一定要充分稀释，否则的话植物会“烧苗”。农业生产上，还可以采用轮作的方式，合理充分利用土壤中的营养成分。
3．2．7综合分析，初步形成方案
教师提出问题：在自然条件下，影响光合作用的环境因素有很多。在一定条件下，往往有一个因素是最关键的因素，分析图6中多因子对光合作用影响时的关键因素依次是什么 接着，引导学生综合考虑环境因素对光合作用的影响，帮助学生初步形成校园温室的设计方案。
3．3归纳总结，提升素养
教师总结影响光合作用强度的五大因素(光照强度、CO2浓度、温度、水分、矿质元素)，并要求学生尝试应用生物学知识解决实际问题：综合考虑环境因素对光合作用的影响，初步形成校园温室的设计方案，小组合作完成，讨论并交流展示。
4教学反思
本节课运用项目式学习的方法，创设了真实情境，提出了现实问题——校园花园植物如何越冬
教师创设了一个问题解决的环境，启发学生利用生物学知识尝试设计温室，将课堂知识延伸到生活中，有效激发了学生的学习兴趣。教学过程中设置了围绕真实情境的教学任务，以问题为导向，以学生为中心，通过真实的项目，促进学生联系生产生活实际进行学习，体验生物学知识能够运用到实践中指导生产。
建构主义的教学观强调，真实的情境有利于帮助学生在解决问题的过程中活化知识。学生通过项目式学习，变事实性知识为解决问题的工具，从而完成对新知识的意义构建，以及对原有知识经验的改造和重组，促进学习方式的改变，培养社会责任感、创新能力和实践能力。