5-4 《光合作用的探究历程》教学设计

5-4 《光合作用的探究历程》教学设计
[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——光与光合作用中的内容。第4节包括“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理和应用”两大部分，其中“光合作用的探究历程”这部分内容往往被许多老师在上课时一带而过，并未加以重视。事实上，光合作用探究过程中的经典实验，从一定程度上反映了科学探究的一般方法，是培养学生科学精神、科学态度和科学研究方法的好素材，为后面众多的实验打下一个良好的感知基础，也为讲述光合作用的原理、过程做好知识铺垫。因此，“光合作用的探究历程”这部分内容相当重要，不容忽视。
[教学目标]
知识性目标：
1．说出光合作用的探究历程。
2．初步掌握科学探究的一般方法。
技能性目标：
尝试分析实验、设计实验。
情感性目标：
1．关注科学工作的方法和过程，形成严谨的科学态度及创新、合作的科学精神。
2．体验科学发现的艰难和科学家们的智慧力量，确立进行科学研究的欲望和信心。
[教学重点]
1．光合作用的探究历程。
2．科学探究实验的基本方法。
[教学难点]
真正领悟探究实验的科学原理和方法，并很好地运用到设计实验中。
[教学方法]
探究与发现式教学；小组合作学习
[教学媒体]
实物投影、多媒体课件
[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：利用视频动画、录像等教学手段，让学生对实验过程有直观感性的认识；通过学生课前设计表格、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；通过课堂实验设计，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。
[教学过程]
教学内容 教师活动 学生活动
创设情景，引入新课 视频播放一小段有关原始地球的录像，然后就人类生存而言，让学生比较原始地球和现在地球气体成分中最大的不同是什么？ 氧气的产生与什么生理过程有关呢？ 那么，什么是光合作用呢？ （课件同步显示） 光合作用是怎样被人们发现的呢？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。 观看录像 讨论回答：氧气 讨论回答：光合作用 回忆光合作用概念，归纳进行光合作用的原料、产物、条件及场所。 思考
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 博耶 5．1864年 德国 萨克斯实验 课堂小结 6．1939年 美国 鲁宾、卡门实验 7．20世纪40年代 美国 卡尔文实验 总结 视频展示：植物生长的一生 疑问：植物为什么长大？所需营养物质来自哪里？ 课件展示背景资料（亚里士多德观点） 观点是否正确？怎样证实？ （课前已发给学生相关英文资料阅读，并要求将数据整理成表格） 投影1～2名学生设计的表格 实验前实验后重量变化柳苗土壤
此实验能得出什么结论呢？ 通过实验，海尔蒙特推翻了亚里士多德的错误观点，那他的实验结论完全正确吗？ 从植物生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？ 引导提出问题：空气对植物的生长有影响吗？ Flash动画演示实验过程，引导思考： 1.几组实验的现象是什么？ 2.有无植物的两组实验装置起什么作用？ 3.该实验装置中玻璃罩有什么作用？（引导分析，并指出实验设计中的基本原则：对照、单一变量等） 普利斯特利的实验看似简单，但后人做得实验很多不能成功，这是为什么呢？引导提出问题。 铺垫：简介荷兰科学家英格豪斯 告诉大家一个好消息，我们有幸地“请到了”荷兰科学家英格豪斯，请他针对这个问题给大家作报告。 倾听，帮助交换意见 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：简介德国科学家博耶 我们有幸“请到了”德国科学家博耶，下面请他谈谈看法。 过渡：光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ 问题：植物光合作用除了释放氧气，还产生什么物质呢？ 播放视频录像 引导思考： 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．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）。 结合课件引导归纳每个实验结论，并同步板书： H2O +CO2 （CH20）+O2 进一步强化光合作用的概念及其要点。 结合板书，引导提出问题。 问题：应标记哪一元素？怎样设计实验？ 点评学生的实验设计，肯定他们的优点，指出存在的不足。 课件简要展示实验过程，并引导得出结论。 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 今天我们只是简单了解光合作用的生理过程，具体是如何进行的呢？我们将在后面继续学习。 通过本节课的学习，我们可以看到几代科学家历经三百多年才对光合作用这一生理过程有了较清楚的认识，可见科学发展的道路是很艰难的，不仅包含了科学家们的艰辛和智慧，还与科学技术的进步发展密切相关。光合作用是个非常复杂的过程，仍有许多未知领域，对光合作用更深层次的探索，目前仍在进行，希望在以后的研究成果中能看到同学们的名字。 观看视频 思考讨论 阅读、质疑 思考回答 分析评价 小组讨论总结：水分是植物建造自身的原料。 质疑 讨论发言：光、空气等。 思考并作出假设：有影响。 观看动画 小组分析讨论，得出结论：植物可以更新空气。 思考，提出问题：植物在什么情况下可以更新空气呢？ 鼓掌欢迎 “英格豪斯”扮演者用课件演示并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，知道是什么吗？ 其他学生回答：吸收CO2，放出O2。 鼓掌欢迎 “博耶”扮演者用课件显示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起来。 思考 课外小组代表结合录像介绍实验过程及现象。 小组讨论回答，得出结论：光合作用的产物除了氧气，还有淀粉。 归纳，参与小结 提出问题：光合作用释放的氧气，到底来自于H2O还是CO2？ 阅读课本第102页相关内容，了解同位素标记法。 小组讨论设计思路，展示他们的小组实验设计方案。经过全体同学的质疑和探讨，完善实验方案。 讨论得出结论：光合作用释放的氧气来自水。 阅读课本第102页相关内容 感悟科学道路的艰辛
课堂探究 提供材料引导学生设计实验：证明CO2是绿色植物光合作用的原料。 师生分析、评价 小组合作讨论设计实验
课后作业 完成第103页思考与讨论，并设计实验：证明氧气是光合作用的产物。
[教学反思]
　　新课程主张教学过程的重心由知识传授转向学生发展，教师的职责是越来越少地传授知识，而越来越多地激励学生思考。因此本节课在设计上就是真正以学生为本，以学生的表演代替老师的“讲”，以学生的自主学习和讨论代替教师的“灌”，让学生学会自主学习，学会合作学习，真正成为学习的主体，教师只是一位交换意见的“参加者”，一位帮助发现矛盾论点而不是拿出现成真理的 “顾问”。因而这节课师生平等和谐，学生反应活跃，在知识、技能和情感等领域上得到较好的发展，创造性思维得以体现，对自己得出的知识印象深刻，教学反应效果很好。