《光合作用的发现过程》详细教案

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名称 《光合作用的发现过程》详细教案
格式 rar
文件大小 11.3KB
资源类型 教案
版本资源 北师大版
科目 生物学
更新时间 2009-03-21 14:39:00

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文档简介

北师版七年级上册《光合作用的发现过程》的详细教案
第5章 绿色开花动植物的生活方式
第1节 光合作用
★教材分析
光合作用是绿色植物的一项非常重要的生理功能。因此“光合作用”这一节既是本章的重点也是全书的重点。在初中生物教学中,光合作用的概念是学生学习中碰到的第一个复杂的概念,如何通过概念及其形成途径使学生掌握光合作用,是本节的教学重点。因此有必要让学生通过了解光合作用的发现过程来分析、讨论光合作用的原料、条件及产物,再以一组光合作用的探索实验加以检验。而光合作用相关的一组探索性实验能否成功,则是教学中突出重点和突破难点的关键。
本节的教学安排为3课时,第1课时讲授光合作用的发现过程,第2课时是光合作用的探索性实验,第3课时总结光合作用的概念、实质及意义。
第1课时 光合作用的发现过程
一、教学目标
1、通过查阅有关光合作用的发现过程的资料,培养学生查阅、整理资料的能力;
2、使学生领悟到光合作用的发现是许多科学家智慧的结晶和不懈努力的结果,因此要珍惜学习知识的机会;
3、使学生领略科学家们发现问题和解决问题的科学思维方式,接受科学素质的启蒙教育;
4、通过光合作用发现过程分析其原料、条件和产物,为下一步探究实验做准备。
二、教学分析:
1、重点:通过光合作用的发现过程来分析、讨论光合作用的原料、条件及产物
2、难点:光合作用发现史的相关实验的组织和实施
三、教学方法:阅读法、提问法
四、课前准备:挂图;查阅有关光合作用的发现过程的资料
五、教学过程:
(一)、引入新课
所有生物要生存都必须不断地从环境中获取营养物质(复习六大营养物质P47)。在我们生活的生物圈中,有一个巨大的生成有机物的天然工厂,它制造的有机物养活了地球上几乎所有的生物。这个大工厂就是――绿色植物。
众所周知,一颗种子播种在土壤中,在适宜的条件下便可萌发生长。有的可长成高达数十米的参天大树;有的在其最适合生长的季节里具有惊人的生长速度,如玉米在拔节期每天大约可长高8厘米,而大牡竹曾有一天增高41厘米的记录。那么,植物生长所需的营养物质从哪里来呢?
200多年前(即17世纪以前)人们认为,一粒小小的种子能长成参天大树是因为植物生长在土壤中,能从土壤中获得生长需要的各种营养物质。
(提问)大家思考一下土壤能给植物的生长提供什么营养物质呢?
――对了,是肥料,确切地说应该是矿物质或无机盐。
那么植物的生长还需要什么呢?绿色植物是怎样制造有机物的呢?他们制造的有机物又是什么?(引导学生联想小学自然课的内容,自己找出答案:植物体内有机物来源于植物体的光合作用。)
接下来几节课我们就来学习有关光合作用的知识。现在先来了解一下光合作用的发现史。
(活动)同学们现在先阅读教材P68—70面。(教师先板书表格)
(二)、讲授新课
早在两千多年前,人们受古希腊著名哲学家亚里土多德的影响,认为植物体是由“土壤汁”构成的,即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。到17世纪上半叶,比利时科学家海尔蒙特设计了一个简单而又巧妙的柳苗实验:将一棵重2.3kg的柳苗栽种到一个盛有土壤的木桶中,木桶内土壤的重量是90kg。此后,他只用纯净的雨水浇灌柳苗。为了防止灰尘落入,还专门制作了桶盖。5年过去了,柳苗渐渐地长大了。他再次称量柳苗和土壤的重量,结果怎样呢?柳苗重量增加了74.5kg,土壤重量仅减少了0.057kg!
【副板书: 柳苗 2.3kg ————→76.8 kg (76.8-2.3=74.5 kg)
土壤 90kg ————→89.943 kg (90-89.943=0.057 kg) 】
(提问)同学们,根据海尔蒙特的实验,能得出什么结论呢?
――柳苗生长所需要的物质,并不是由土壤直接转化来的,水才是使植物增重的物质。
这个结果使海尔蒙特大吃一惊,因此,他认为构成植物体的物质来自于水,而土壤只供给极少量的物质。这个结论首先提出了水参与植物体合成有机物的观点。 
【板书 : 海尔蒙特 柳苗生长之迷 说明柳苗的增重来自水 】
(引导分析)植物的生长只需要水吗?后来科学家们发现海尔蒙特的实验结论并不完全正确。从植物生活环境的角度来分析植物生长需要的物质来源,还应该考虑阳光、空气等因素。受当时认识水平的局限,海尔蒙特的实验结论虽然具有局限性,但与亚里士多德等前人相比,他有那些值得我们学习的地方?
――在17世纪之前,人们凭着经验认为,植物增重的原因是吸收了土壤中的养分,甚至古希腊哲学家亚里士多德也这样认为。①而海尔蒙特并未迷信前人的“经验”,他通过科学实验来寻找植物增重的真正原因,由此看出他敢于怀疑现有的观点,敢于冒险;②整个实验他前后花了5年的时间,从中看出他具有坚韧不拔、追求真理、坚持不懈的精神;③最后发现了植物增加的重量主要来源于水,土壤只供给少量的物质,与前人的结论完全不一样,这又充分说明他具有创新的精神。
早在1637年,我国明代科学家宋应星在《论气》一文中,已注意到空气和植物的关系,提出“人所食物皆为气所化,故复于气耳”。可惜因受当时科学技术水平的限制,未能用实验来证明这一精辟的论断。直到1727年,英国植物学家斯蒂芬·黑尔斯才提出植物生长时主要以空气为营养的观点。而最先用实验方法证明绿色植物从空气中吸收养分的是英国著名的化学家约瑟夫·普利斯特利。
【出示挂图】普利斯特利的实验
1771年,英国科学家普利斯特利在研究助燃空气时,做了一个新奇的实验,并由此证明了植物的生长与空气有关。这就是有名的钟罩内的实验。
(提问)将燃烧的蜡烛和小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里,会发生什么现象?
(学生回答)蜡烛熄灭,小白鼠窒息而死。
接着他将蜡烛和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩里,结果蜡烛没有熄灭,植物也生长得很好。然后他又把一盆植物和小白鼠一同放到密闭的玻璃罩里,结果怎样呢?小白鼠还会死吗?(学生回答:略)
(活动)分析讨论这个实验结果说明了什么问题?——植物能"净化"空气。
普利斯特利认为植物能把某些东西释放到空气中,这样就使得蜡烛能够一直燃烧。由此证明植物能“净化”因燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气,使空气变好。他还把这种现象归因于植物缓慢的生长过程。
【板书: 普利斯特利 钟罩内的实验 说明植物能"净化"空气 】
由于普利斯特利的实验相当有趣,许多科学家都重复做这个实验,可是有的获得了成功,有的却失败,甚至得出与他相反的结论:认为植物不仅不能把空气变好,反而会把空气变坏(这是由于植物同样有呼吸作用的缘故),因为小白鼠死得更快。为什么他们会得到不同的实验结果呢?
截然不同的实验结果引起了人们极大的关注,导致了1779年荷兰的简·英格豪斯进行了一系列的实验。他的实验证实了普利斯特利的实验结果,①确认植物对污浊的空气有“净化”能力,同时指出这种能力不是由于植物生长缓慢所致,而是太阳光照射植物的结果,从而证明绿色植物只有在光下,才能把空气变好;②他还发现植物有很强的释放气体的能力(这就是后来人们知道的植物在光下进行光合作用时放出氧气的结果),而且这种能力的活性与天气的晴朗程度尤其与植物受光照的强度有关。③他还证明植物在黑暗中不仅不能“净化”空气,反而会像动物一样把好空气变坏(这是后来知道的在暗中植物呼吸会释放出二氧化碳的缘故);④通过进一步实验,他还发现,只有叶片和绿色的枝条在阳光下才有改善空气的作用,而植物体的其他部分即使在白天也会使空气变坏。这些实验结果为后来人们认识植物绿色部分和光在植物光合作用中的重要性奠定了基础。  
【板书: 英格豪斯 绿色植物在光下才能起到"净化"空气的作用 说明光的重要性 】
(提问)现在大家注意看教材P69普利斯特利实验示意图的右上角有什么?(学生回答:略)
――对了,有太阳,也就是说普利斯特利做实验时是在光照下进行的。
(引导分析)通过这两位科学家的实验,可见在科学研究的过程中需要一丝不苟地进行观察、试验,对于实验的每一个环节和条件都要谨慎的思考,设计一定要具有严密性,否则得出的结论缺乏说服力,这就是普里斯特利实验的结果不能完全被认可的原因。而英格豪斯则虚心接受和总结了前人成功与失败的经验,及时吸取前人的研究成果,终于发现普里斯特利实验不足的地方,从而总结出了光照在光合作用中的重要作用。因此我们要培养一丝不苟、小心谨慎的科学作风。
那么,在光照下绿色植物究竟释放出什么气体呢?这种气体是否与植物净化空气的作用有关呢?后来,科学家们了解了空气的组成成分,明确了这种气体就是氧气。
(学生活动)阅读教材P70,完成表格,学生讨论后回答
1782年瑞士牧师谢尼伯通过实验证明植物在光下放出氧气的同时,还要吸收空气中的二氧化碳。
1804年瑞士学者索热尔对光合作用首次进行定量测定,发现在光合作用的过程中,植物的增重量大于二氧化碳吸收量减去氧的释放量。因此他指出绿色植物在光下同时还要消耗水,这也与海尔蒙特的结论相吻合。
1864年德国科学家萨克斯做过这样的实验:把绿叶放在暗处数小时,消耗叶片中部分营养物质,然后把叶片的一部分暴露在光下,另一部分遮光。经过一段时间后,用碘蒸汽处理叶片,结果遮光的部分叶片无颜色变化,而照光的一部分叶片显示深蓝色。科学家们已经证实,只有淀粉遇碘呈现蓝色,淀粉燃烧时能够生成二氧化碳和水,因而它是一种有机物。
【副板书: 暗处理――选叶遮光――光照――脱色――漂洗――加碘 】
萨克斯的实验使人们认识到,绿色植物在光下不仅能够释放氧气,而且能够合成淀粉等物质,供给植物生长发育等生命活动所用。1897年,人们首次把绿色植物的上述生理活动称为光合作用。这样,柳苗生长之迷也终于被揭开了。
【板书:】
谢尼伯 光照时绿色植物吸收二氧化碳,释放氧 说明光合作用的原料是二氧化碳,产物是氧;
索热尔 植物增重量的计算 说明光合作用的原料还有水;
萨克斯 用碘蒸气处理叶片 说明淀粉是光合作用的产物
(三)、小结:
经过200多年来科学家们不懈努力的积极探索,人们对光合作用有了进一步的认识。
【板书: 光合作用的表达式: 二氧化碳+水——→有机物(储能)+氧气 】
(思考)从上式可见光合作用的原料、条件和产物各是什么?这样一个生产加工的过程是在哪进行的呢?
――光合作用的原料是二氧化碳和水;条件是阳光;产物是淀粉和氧;场所是叶绿体。
(四)、拓展
科学家们对光合作用的探讨,向着物理学和化学两个方面不断深入。1905年英国植物学家布莱克曼提出光合作用包括 “光反应”和 “暗反应”两个过程;20世纪20年代,瓦尔堡进一步提出在光反应中不是温度而是光的强度起作用;1929~1931年荷兰微生物学家范尼尔通过比较生化研究,发现光合硫细菌与绿色植物一样,也进行光合作用……人们对光合作用的研究从未停止,研究光合作用机理有重大的意义(参见教材P81)。如对农作物光能转化效率的调节和控制,对提高农作物光合效率的基因工程和蛋白质工程,为开辟太阳能利用的新途径,为研制新一代的生物电子器件,促进能源科学、信息科学和材料科学及其技术的发展,为开辟21世纪新兴产业提供理论依据和新技术、新材料。 现代科学研究最突出的特点是多学科的交叉和渗透,让我们和科学家们一起努力实现伟大的梦想。
(五)、习题巩固:完成《随堂优化训练》P36
六、教学反思:
本教案力求通过富有吸引力的教学过程,使学生成为教学的主体,以达到新课标的要求,主要突出了两点:
一是通过光合作用发现史的探究性实验激发学生的学习兴趣和好奇心,引导学生积极主动地获取生物科学知识,领悟科学研究方法。由于低年级的初中生在学习过程中具有自己的特点,独立完成探究实验比较困难,因此教案设计了一些学生感兴趣,而且逻辑性强的问题对学生进行引导。通过一系列的问题,使学生在主动思考、探究的过程中自然而然获得了新知识。这种方法简单、直观、启发性好,同时锻炼了学生的逻辑思维能力,还增强了学生进行科学探究的愿望。
二是通过教学过程对学生进行了有效的情感教育,使学生领略到科学家们发现问题和解决问题的科学思维方式,接受科学素质的启蒙教育;并认识到光合作用的发现是许多科学家智慧的结晶和不懈努力的结果,进一步增强了科学探究的意识,从而达到素质教育的目的。在教学准备过程中,要求学生搜集有关资料,不仅能够锻炼学生搜集资料获取信息的能力,培养学生查阅、整理资料的能力,而且使学生在准备过程中开阔了眼界,扩大了知识面。
附【板书设计】
一、光合作用的发现过程:
科学家 实验 实验结论
海尔蒙特 1648 柳苗实验 柳的增重来自水
普利斯利 1771 钟罩实验 植物能“净化”空气
英格豪斯 1779 植物的绿色部分只有在光下才能起到“净化”空气的作用 光的重要作用
谢尼伯 1782 光照时绿色植物吸收二氧化碳,释放氧气 二氧化碳是原料,氧气是产物
索热尔 1804 植物增重的计算 水是原料
萨克斯 1864 用碘蒸气处理叶片 有机物是产物