探究影響光合作用的因素終稿

探究影響光合作用原因（第一課時(shí)）上海市延安中學(xué)王石一、設(shè)計(jì)思緒：“探究影響光合作用原因”為上海市二期課改教材《生命科學(xué)》（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，高中第一冊(cè)）學(xué)生試驗(yàn)4.4，按上海課標(biāo)“知識(shí)和技能”分類標(biāo)準(zhǔn)，該試驗(yàn)屬“試驗(yàn)C級(jí)”，是整套教材中唯一一個(gè)要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案學(xué)生試驗(yàn)，所以該教學(xué)內(nèi)容是對(duì)學(xué)生進(jìn)行探究能力培養(yǎng)良好素材，但教材并未系統(tǒng)地介紹試驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵照哪些標(biāo)準(zhǔn)。以前學(xué)生參與了“探究酶催化特征”試驗(yàn)過程，并了解了歷史上科學(xué)家們對(duì)光合作用部分研究思緒，即使沒有系統(tǒng)掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)怎樣進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)已經(jīng)有部分感性認(rèn)識(shí)，所以我在課前讓每位同學(xué)先憑自己了解設(shè)計(jì)一份試驗(yàn)方案，在教學(xué)中以學(xué)生“原生態(tài)”設(shè)計(jì)方案為案例，以學(xué)生在課堂上對(duì)具體案例進(jìn)行分析時(shí)生成問題為教學(xué)素材，經(jīng)過對(duì)具體案例分析，適時(shí)歸納出試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)思緒和應(yīng)該遵照基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，在師生對(duì)經(jīng)典案例進(jìn)行共同分析過程中，要求學(xué)生逐步確立修正自己試驗(yàn)方案基礎(chǔ)思緒。在學(xué)生對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)僅停留在感性認(rèn)識(shí)層面時(shí)，怎樣充足利用教學(xué)過程中派生出教學(xué)資源（問題）是本節(jié)課面正確最大挑戰(zhàn)。課前，我對(duì)學(xué)生試驗(yàn)方案進(jìn)行粗略批閱，借此深入了解學(xué)生基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生輕易出現(xiàn)問題做到心中有數(shù)，方便在教學(xué)中加以處理。然后從學(xué)生試驗(yàn)方案中搜集經(jīng)典案例（依據(jù)需要，從方案中截取含有經(jīng)典問題對(duì)應(yīng)板塊），并按試驗(yàn)設(shè)計(jì)中需要注意不一樣事項(xiàng)進(jìn)行歸類，最終依據(jù)所選擇探究原因（光照強(qiáng)度、溫度等）類型，將學(xué)生分為若干小組；課中，以學(xué)生設(shè)計(jì)試驗(yàn)為案例，根據(jù)“明確試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)→確定試驗(yàn)思緒→設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法（步驟）→設(shè)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)、處理方法”次序依次進(jìn)行分析和探討，學(xué)生在這條粗線條引導(dǎo)下，經(jīng)過參與處理課堂中衍生出問題，發(fā)覺自己設(shè)計(jì)方案中缺點(diǎn)，并逐步找四處理這些問題思緒。在同學(xué)們逐步完善自己方案過程中，師生一起對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)思緒和應(yīng)該遵照基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸納；課后，同學(xué)對(duì)自己方案進(jìn)行修改，為第2課時(shí)實(shí)施自己試驗(yàn)方案作好準(zhǔn)備。在“確定試驗(yàn)思緒”這一教學(xué)步驟中，我將變量類型、處理思緒、方法或標(biāo)準(zhǔn)等教學(xué)內(nèi)容按下圖所表示框架逐層展示，以期突破教學(xué)難點(diǎn)。二、教學(xué)目標(biāo)：1．知識(shí)和技能：能設(shè)計(jì)探究影響光合作用原因試驗(yàn)方案，了解并應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)試驗(yàn)變量進(jìn)行控制方法，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格。2．過程和方法：經(jīng)歷探究影響光合作用原因試驗(yàn)設(shè)計(jì)過程及小組內(nèi)對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案研討過程，學(xué)習(xí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和方法。3．情感態(tài)度和價(jià)值觀：參與探究影響光合作用原因試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和討論，形成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)研究態(tài)度。三、關(guān)鍵和難點(diǎn)：關(guān)鍵：試驗(yàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)試驗(yàn)變量控制。難點(diǎn)：對(duì)試驗(yàn)中多種變量分析及對(duì)不一樣變量處理方法。四、教學(xué)準(zhǔn)備：1．每位學(xué)生經(jīng)過借鑒書本中學(xué)生試驗(yàn)和科學(xué)家探究方法或查閱資料，獨(dú)立完成試驗(yàn)方案撰寫。2．老師搜集學(xué)生試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)經(jīng)典問題，并依據(jù)需要，從方案中截取對(duì)應(yīng)板塊制成PPT。3.利用數(shù)字試驗(yàn)室（每個(gè)試驗(yàn)臺(tái)邊可坐8人，有2臺(tái)電腦，能同時(shí)大投影中內(nèi)容），使每個(gè)學(xué)生全部能看清老師提供案例，為集體分析和討論提供保障。4．依據(jù)所選擇探究原因類型，將學(xué)生分為若干小組，并安排好每組在試驗(yàn)室座位。五、教學(xué)過程：教學(xué)內(nèi)容老師行為學(xué)生行為教學(xué)說明引入以往我們基礎(chǔ)全部是按教材設(shè)定試驗(yàn)方法和步驟來完成試驗(yàn)，較少能表現(xiàn)大家探究能力。我們立即做下一個(gè)試驗(yàn)將由大家自己做主，你們將首次根據(jù)自己設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案完成試驗(yàn)。由自己做主并不是說能夠隨心所欲，試驗(yàn)方案一定要科學(xué)、嚴(yán)密，不然將難以實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)試驗(yàn)也就失去它意義。PPT展示學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)試驗(yàn)方案（集中擺放后拍攝一張照片）大家撰寫試驗(yàn)方案包含了哪幾部分內(nèi)容呢？看自己方案，回復(fù)問題。經(jīng)過相互補(bǔ)充，最終答出試驗(yàn)題目、目標(biāo)和原理、假設(shè)、材料選擇、儀器和試劑、試驗(yàn)方法等內(nèi)容。激發(fā)學(xué)生探究熱情。依據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)方案批改所掌握情況對(duì)不一樣班級(jí)作不一樣處理：比很好班級(jí)采取集體回復(fù)方法，對(duì)本部分問題較多（遺漏一些必需內(nèi)容）班級(jí)指定有經(jīng)典問題同學(xué)回復(fù)。制訂試驗(yàn)方案步驟明確實(shí)驗(yàn)?zāi)吭谶M(jìn)行此次試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)你們最先考慮是什么？[強(qiáng)調(diào)明確試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)關(guān)鍵性]假如在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)前未能明確試驗(yàn)要研究什么、要處理什么問題，整個(gè)試驗(yàn)方案就沒有了立足之地。引導(dǎo)學(xué)生從光合作用反應(yīng)式來分析能夠研究哪些影響原因。[回復(fù)]試驗(yàn)要研究什么，哪些原因可能會(huì)影響光合作用，這些原因改變時(shí)將引發(fā)光合作用怎樣改變？（即試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)）看PPT展示光合作用反應(yīng)式，依據(jù)老師引導(dǎo)，將反應(yīng)式中顯示信息分為反應(yīng)物、產(chǎn)物、光照條件和反應(yīng)場所（葉綠體）等方面，確定可從哪些方面開展探究。如有同學(xué)試驗(yàn)方案有偏離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)情況，則結(jié)合該設(shè)計(jì)，由同學(xué)們一起分析怎樣使試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)表述更清楚。在PPT上顯示出案例，如是作為優(yōu)異方案顯示，在該案例后附上設(shè)計(jì)者姓名，如是作為含有經(jīng)典缺點(diǎn)方案顯示，顯示時(shí)略去姓名。上課時(shí)注意經(jīng)過觀察該同學(xué)反應(yīng)，借以判定這部分教學(xué)是否取得了很好效果。確定實(shí)驗(yàn)思路我們?cè)囼?yàn)?zāi)繕?biāo)是探究光照強(qiáng)度（CO2濃度、溫度）等原因?qū)夂献饔脧?qiáng)度影響。光合作用強(qiáng)度可經(jīng)過哪些指標(biāo)反應(yīng)出來？（如學(xué)生回復(fù)不出，則引導(dǎo)學(xué)生將光合作用粗略地看成一個(gè)化學(xué)反應(yīng)來看，讓學(xué)生回復(fù)“化學(xué)反應(yīng)快慢能夠經(jīng)過哪些指標(biāo)反應(yīng)出來”）你們是怎樣測定這些指標(biāo)改變呢？找一位不是采取教材提供參考方案進(jìn)行測定同學(xué)，請(qǐng)她將自己方案中檢測手段標(biāo)出并作講解（經(jīng)過實(shí)物投影展示）你是怎樣想到用這種方法來檢測呢？[講述]測定指標(biāo)：反應(yīng)物消耗速度或產(chǎn)物產(chǎn)生速度。測定方法：直接或間接測定，盡可能量化。有指標(biāo)改變生物體能夠經(jīng)過性狀改變直接表現(xiàn)出來，此時(shí)可經(jīng)過肉眼直接觀察其差異。對(duì)于不能直接用肉眼觀察到（如本試驗(yàn)中淀粉、CO2含量改變），要經(jīng)過生物學(xué)原理使這些指標(biāo)改變外顯，要方便觀察或測量）探究光照強(qiáng)度原因?qū)夂献饔脧?qiáng)度影響時(shí)，你是怎樣施加影響原因呢？（如同學(xué)回復(fù)用不一樣功率燈泡時(shí)，繼續(xù)問）如試驗(yàn)室只有相同功率燈泡，你怎樣使植物接收不一樣強(qiáng)度光照呢？[講述]能夠看出我們對(duì)試驗(yàn)對(duì)象施加某種影響（改變控制原因或條件）后可能引發(fā)試驗(yàn)對(duì)象一些現(xiàn)象或結(jié)果改變。這實(shí)際上就是兩類變量之間關(guān)系，我們學(xué)過函數(shù)也是反應(yīng)變量間關(guān)系。[提問]函數(shù)是反應(yīng)哪2類變量關(guān)系？假如將試驗(yàn)中由“操作者所施加原因或條件”和試驗(yàn)過程中“因有意識(shí)操作而引發(fā)改變或結(jié)果”全部當(dāng)成變量，那么它們分別對(duì)應(yīng)函數(shù)中什么變量？[講述]在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中自變量稱試驗(yàn)變量，如光照強(qiáng)度改變；因變量稱反應(yīng)變量，如淀粉生成量。試驗(yàn)變量和反應(yīng)變量間含有因果關(guān)系。試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)在于取得和解釋這種前因后果。你們能在自己方案中找到這兩種方案嗎？如能找到，請(qǐng)標(biāo)注出來，如找不到，要看看缺乏了哪個(gè)變量？（PPT顯示案例，對(duì)該方案中試驗(yàn)變量和反應(yīng)變量進(jìn)行標(biāo)注）在你設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案中是否只有你施加試驗(yàn)變量會(huì)影響光合作用強(qiáng)度呢？還有其它影響原因嗎？（這個(gè)任務(wù)有難度，可留給學(xué)生多點(diǎn)時(shí)間。提醒學(xué)生找到全部變量，然后去除試驗(yàn)變量和反應(yīng)變量）[講述]生物生命活動(dòng)往往是錯(cuò)綜復(fù)雜，影響某一個(gè)生命活動(dòng)產(chǎn)生和改變?cè)虺３Ｒ埠芏唷?duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響原因除了我們有意施加試驗(yàn)變量外還存在能影響試驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果其它原因和條件，這些原因和我們?cè)囼?yàn)?zāi)繕?biāo)無關(guān)，稱無關(guān)變量。[提問]在你試驗(yàn)方案中考慮到了無關(guān)變量存在嗎？你是怎樣消除它對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響？（以某一同學(xué)設(shè)計(jì)為案例，讓該同學(xué)談?wù)勛约禾幚泶胧┘袄碛?，?shí)物投影顯示）大家認(rèn)為該同學(xué)在消除無關(guān)變量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響時(shí)，哪些方面做得比很好？還有她控制得不夠好或還沒考慮到無關(guān)原因嗎？為消除無關(guān)變量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果干擾，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)我們應(yīng)該遵照哪些標(biāo)準(zhǔn)呢？[講述]控制變量標(biāo)準(zhǔn)：在試驗(yàn)時(shí)，只改變某一影響原因(即試驗(yàn)變量)，控制其它原因（即無關(guān)變量）不變，來觀察試驗(yàn)變量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響。這么能夠排除其它影響試驗(yàn)結(jié)果原因干擾，清楚地顯示試驗(yàn)變量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響。在控制變量時(shí)，通常采取對(duì)照手段。經(jīng)過設(shè)置試驗(yàn)對(duì)照對(duì)比，既可排除無關(guān)變量影響，又可增加試驗(yàn)結(jié)果可信度和說服力。你們?cè)O(shè)計(jì)方案中采取了對(duì)照手段嗎？（這個(gè)問題關(guān)鍵是想引發(fā)學(xué)生對(duì)“對(duì)照”關(guān)注，不需學(xué)生作答）通常有哪些設(shè)置對(duì)照方法呢？（考慮到這個(gè)問題難度較大，可預(yù)先設(shè)置一道連線題，左側(cè)為三種常見對(duì)照類型，右側(cè)為做過試驗(yàn)中部分具體對(duì)照形式，以備學(xué)生回復(fù)有困難時(shí)使用）我們做過試驗(yàn)中有哪些類型對(duì)照呢？再看看你們采取了哪些對(duì)照方法？思索作答依據(jù)光合作用反應(yīng)式顯示信息回復(fù)：光合作用過程中CO2、H2O消耗速度或O2、淀粉產(chǎn)生速度?；貜?fù)自己在試驗(yàn)中所采取檢測方法。（較多同學(xué)會(huì)選擇教材中提供參考方案——測定O2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(xué)介紹自己檢測方法（極可能試驗(yàn)2.1“食物中關(guān)鍵營養(yǎng)成份判定”和試驗(yàn)4.1“探究酶催化特征”等試驗(yàn)中采取碘液檢測淀粉和用線香亮度檢測氧氣方法）學(xué)生回復(fù)：前面學(xué)過（或查閱資料得悉）認(rèn)真聽老師歸納[回復(fù)]相同光源不一樣距離或相同距離不一樣光源[回復(fù)]自變量、因變量學(xué)生依據(jù)自變量和因變量關(guān)系，體會(huì)立即講到“試驗(yàn)變量”和“反應(yīng)變量”之間關(guān)系，并找到它們和自變量、因變量對(duì)應(yīng)關(guān)系。回復(fù)出：試驗(yàn)中由操作者所施加原因或條件是自變量。試驗(yàn)過程中因?yàn)樵囼?yàn)變量而引發(fā)改變或結(jié)果是因變量。從自己設(shè)計(jì)方案中尋求這兩類變量，并對(duì)這兩類變量進(jìn)行標(biāo)注。從自己設(shè)計(jì)方案中尋求除了試驗(yàn)變量和反應(yīng)變量外其它變量。認(rèn)真聽老師講解該同學(xué)在自己方案中標(biāo)出有哪些無關(guān)變量，并向大祭介紹自己處理措施及理由。同學(xué)們一起對(duì)該同學(xué)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，并找出自己處理措施可取之處和欠缺之處。認(rèn)真聽老師講解學(xué)生回顧已經(jīng)做過6個(gè)試驗(yàn)，找出和這些對(duì)照類型相對(duì)應(yīng)對(duì)照設(shè)置方法。（1）空白對(duì)照（“探究酶催化特征”中加其它物質(zhì)試管和加入蒸餾水試管間對(duì)照）（2）本身對(duì)照（質(zhì)壁分離中洋蔥細(xì)胞形態(tài)前后對(duì)照）（3）相互對(duì)照（“探究酶催化特征”中加Fecl3和加入新鮮豬肝勻漿兩支試管間對(duì)照）看自己方案，加深對(duì)“設(shè)置對(duì)照”了解。以學(xué)生設(shè)計(jì)方案中測定指標(biāo)和方法為例，從試驗(yàn)材料、方法可行性、簡便性、科學(xué)性等方面分析和評(píng)價(jià)，在學(xué)生設(shè)計(jì)方案中找些經(jīng)典問題加以處理。有意識(shí)地讓用到已學(xué)過試驗(yàn)方法同學(xué)介紹，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)有知識(shí)處理問題。如有更新奇方法，也要給這些同學(xué)展示機(jī)會(huì)（測定干重增加半葉法等）選以“光照強(qiáng)度”為影響原因同學(xué)回復(fù)。也可依據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)方案實(shí)際情況設(shè)置對(duì)應(yīng)問題，找研究其它原因同學(xué)問答。引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)中函數(shù)相關(guān)知識(shí)遷移到對(duì)試驗(yàn)中相關(guān)變量了解過程中，除了能讓學(xué)生進(jìn)行有意義建構(gòu)外，還能讓她們意識(shí)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)過程實(shí)際上包含嚴(yán)謹(jǐn)思維過程。先由學(xué)生對(duì)各自設(shè)計(jì)方案進(jìn)行“變量分析”，然后老師再經(jīng)過PPT對(duì)經(jīng)典案例進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)了解從感性層面逐步向理性層面轉(zhuǎn)化。假如學(xué)生不能主動(dòng)回復(fù)，則依據(jù)事先批閱試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案時(shí)掌握情況，分別找對(duì)試驗(yàn)變量處理不夠嚴(yán)密同學(xué)回復(fù)，在同學(xué)回復(fù)時(shí)立即進(jìn)行糾正。最終讓處理得比很好同學(xué)回復(fù)，讓該同學(xué)學(xué)生體會(huì)到成功喜悅。學(xué)生往往會(huì)籠統(tǒng)地講到將消除不掉無關(guān)原因全部控制成相同狀態(tài)，比如以光照強(qiáng)度為研究對(duì)象同學(xué)會(huì)注意到“溫度應(yīng)相同”，但不考慮具體控制到多少度，這個(gè)溫度是否適合）加深對(duì)書本中已做過驗(yàn)證性試驗(yàn)設(shè)計(jì)思緒了解，降低學(xué)生對(duì)“空白對(duì)照”等術(shù)語陌生感。如不將這些術(shù)語和學(xué)生已經(jīng)有知識(shí)進(jìn)行有機(jī)聯(lián)絡(luò)，會(huì)增加學(xué)生了解難度。設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法（步驟）[講述]整個(gè)試驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞怎樣施加試驗(yàn)變量、控制無關(guān)變量和獲取反應(yīng)變量而展開。我們有了試驗(yàn)思緒后，需要把思緒轉(zhuǎn)化成具體試驗(yàn)步驟。要使得你寫試驗(yàn)步驟含有可操作性，我們應(yīng)該注意哪些問題呢？（提供經(jīng)典有缺點(diǎn)案例讓學(xué)生分析、歸納）討論并歸納出：理順試驗(yàn)步驟次序；步驟通常需要分段(編號(hào)）敘說；試管（或燒杯等）要給編號(hào)，如Ａ、Ｂ或甲、乙；敘說中盡可能要用規(guī)范試驗(yàn)術(shù)語，不能用含糊口語等。同學(xué)核查自己方案，作初步修改。強(qiáng)調(diào)從“思緒”層次過渡到“文字表示”層次部分注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)和處理方法[講述]試驗(yàn)結(jié)果要采取一定方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)原始數(shù)據(jù)還要進(jìn)行處理整理，不然難以分析出規(guī)律性東西，經(jīng)過處理和整理數(shù)據(jù)，如用表和圖表示則可更直觀。同學(xué)們?cè)诮y(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，采取了哪種方法呢？同學(xué)展示自己設(shè)計(jì)用于統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果方法，其它同學(xué)評(píng)價(jià)。文字、圖、表等多種不一樣結(jié)果統(tǒng)計(jì)形式，表現(xiàn)了對(duì)信息不一樣處理方法。因?yàn)闀r(shí)間有限，本節(jié)課不對(duì)怎樣將這些形式進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換作過多展開小結(jié)我們知道了試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)步驟和應(yīng)該遵照通常標(biāo)準(zhǔn)。大家在完成一份