人教版生物必修一實(shí)驗(yàn)《探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響》教學(xué)教案

探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響的教學(xué)案例一、教學(xué)指導(dǎo)思想和理論依據(jù)《探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響》是人教版高中生物必修1《分子與細(xì)胞》中的第4個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)中學(xué)生自主選擇探究?jī)?nèi)容的空間大。依據(jù)普通高中《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的目標(biāo)要求，本節(jié)課以“自主質(zhì)疑-伙伴互助-實(shí)例拓展”為主線，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生自主提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)和完善實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作等活動(dòng)體驗(yàn)，突出對(duì)學(xué)生在課堂探究實(shí)驗(yàn)中的積極性、建構(gòu)性和反思性等能力的培養(yǎng)。主要活動(dòng)點(diǎn)有：1、結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，學(xué)生提出探究的問(wèn)題，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、發(fā)散思維的思維品質(zhì)。2、學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件與信息，設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和完善實(shí)驗(yàn)方案，提高探究能力。3、學(xué)生了解“傳感器”在實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中的應(yīng)用，拓展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的視野，感受技術(shù)對(duì)生物學(xué)研究的意義。二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析基于必修1中“影響酶活性的條件”等前3個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)體驗(yàn)，學(xué)生具備了一定的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，但在設(shè)計(jì)可行性實(shí)驗(yàn)方案，合理的控制自變量、選擇可觀察的因變量、排除無(wú)關(guān)變量等問(wèn)題上，仍是弱點(diǎn)，同時(shí)也是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)。（一）教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)：（1）引導(dǎo)學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（2）引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，闡明影響光合作用的因素。2、教學(xué)難點(diǎn)：（1）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容組織和時(shí)間安排上，適時(shí)地引領(lǐng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。（2）在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路和可行的實(shí)驗(yàn)方案上，針對(duì)學(xué)生的問(wèn)題實(shí)施有效的指導(dǎo)。（二）教學(xué)策略1、做預(yù)實(shí)驗(yàn)，預(yù)設(shè)和解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題。（1）摸索適宜的實(shí)驗(yàn)材料和用具，實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)，以確保實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行。（2）預(yù)設(shè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。例如，如何選擇適宜濃度的NaHCO3溶液等，針對(duì)問(wèn)題設(shè)置培養(yǎng)學(xué)生探究能力的訓(xùn)練點(diǎn)，開(kāi)發(fā)為學(xué)生活動(dòng)提供支持的有效資源。2、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，激發(fā)和支持學(xué)生自主解決問(wèn)題。教學(xué)過(guò)程以提高大棚果蔬的產(chǎn)量為背景，引導(dǎo)學(xué)生選擇探究?jī)?nèi)容→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→展示交流、評(píng)議完善實(shí)驗(yàn)方案→實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果。針對(duì)學(xué)生不能合理的設(shè)置自變量和測(cè)定因變量等問(wèn)題，借助媒體手段，提供信息資源，幫助學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。三、教學(xué)目標(biāo)1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果分析，闡明光合作用的影響因素。2、依據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一般原則和實(shí)際條件，設(shè)計(jì)“探究影響光合作用的環(huán)境因素”實(shí)驗(yàn)方案，并完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。3、在互助和交流的活動(dòng)中，培養(yǎng)質(zhì)疑、創(chuàng)新的意識(shí)和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，提高交流合作的能力。四、課前準(zhǔn)備（一）預(yù)實(shí)驗(yàn)1、選擇適宜的實(shí)驗(yàn)材料用具利用吊蘭、大葉黃楊、小白菜、菠菜、韭菜等實(shí)驗(yàn)材料，組織部分學(xué)生進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)整理加工獲得了以下為實(shí)驗(yàn)探究提供支持的素材。（1）以吊蘭為材料的實(shí)驗(yàn)試劑：質(zhì)量濃度為1.5%試劑：質(zhì)量濃度為1.5%的NaHCO3溶液光源強(qiáng)度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時(shí)：2分鐘。表1：吊蘭實(shí)驗(yàn)結(jié)果（3）提取和分離大葉黃楊葉片葉中色素的實(shí)驗(yàn)（3）提取和分離大葉黃楊葉片葉中色素的實(shí)驗(yàn)（2）以菠菜為材料的實(shí)驗(yàn)光源強(qiáng)度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時(shí)：2分鐘圖2光源強(qiáng)度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時(shí)：2分鐘圖2（4）以大葉黃楊為材料的實(shí)驗(yàn)光源強(qiáng)度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時(shí)：10分鐘光源強(qiáng)度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時(shí)：10分鐘表2：大葉黃楊實(shí)驗(yàn)結(jié)果光源強(qiáng)度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時(shí)：2分鐘光源強(qiáng)度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時(shí)：2分鐘圖32、實(shí)驗(yàn)用具和操作方法的選擇圖3（1）用100ml的大注射器，可以避免在抽拉針管時(shí)活塞脫離，同時(shí)一次可以放較多的小葉片，提高實(shí)驗(yàn)的速度。（2）注射器內(nèi)的水量大約為總量的1/3；及時(shí)排出葉片逸出的氣體，反復(fù)多次，可使小葉片盡快下沉，如圖3。（3）把處理后的葉片放入錐形瓶時(shí)，用玻璃棒把葉片分開(kāi)，以免葉片重疊，影響實(shí)驗(yàn)效果。（二）實(shí)驗(yàn)材料和器具1、實(shí)驗(yàn)材料：菠菜、吊蘭、大葉黃楊、質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%NaHCO3溶液、冰塊、熱水、清水。2、實(shí)驗(yàn)用具：打孔器、60W臺(tái)燈、燒杯、100mL注射器、直尺、錐形瓶等。五、教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程教師的組織與引導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際提出問(wèn)題PPT：溫室大棚圖片。質(zhì)疑：在生產(chǎn)中，是否可以通過(guò)改變環(huán)境因素來(lái)提高光合作用強(qiáng)度？依據(jù)已有的光合作用知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，觀察、思考，提出改變環(huán)境的CO2濃度、溫度、光照等可以提高光合作用強(qiáng)度。激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)，訓(xùn)練發(fā)散思維。分析推理作出假設(shè)引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)已有的知識(shí)對(duì)探究的問(wèn)題作出假設(shè)。通過(guò)回憶光合作用原理做出合理的假設(shè)。培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題的能力。設(shè)計(jì)、交流完善實(shí)驗(yàn)方案1.自主選題分組鼓勵(lì)學(xué)生依據(jù)自己的興趣和實(shí)驗(yàn)條件選擇探究的問(wèn)題，進(jìn)行光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度的探究。2.理清實(shí)驗(yàn)思路重點(diǎn)一：分析實(shí)驗(yàn)自變量、因變量。引導(dǎo)學(xué)生討論：（1）本實(shí)驗(yàn)自變量和因變量分別是什么？（2）如何有效控制自變量？

（3）依據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)材料，如何測(cè)定因變量？重點(diǎn)二：組織學(xué)生匯報(bào)交流解決實(shí)驗(yàn)方案中設(shè)置自變量不準(zhǔn)確，測(cè)定因變量不可行等問(wèn)題。（1）展示預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)課前準(zhǔn)備的預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中表1、表2、圖1、圖2），引導(dǎo)學(xué)生提取素材中的信息，選擇實(shí)驗(yàn)材料和用具。（2）引導(dǎo)學(xué)生參考書(shū)上的案例，確定因變量的觀察指標(biāo)。3.完善實(shí)驗(yàn)方案引導(dǎo)學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案上（見(jiàn)附件）完成實(shí)驗(yàn)方案，巡視指導(dǎo)學(xué)生如何控制無(wú)關(guān)變量。根據(jù)自己的興趣進(jìn)行選擇探究的問(wèn)題，3人一組，自由組合實(shí)驗(yàn)小組思考、討論。初步提出控制自變量的思路，明確實(shí)驗(yàn)中的因變量。（1）通過(guò)調(diào)整光源與裝置的距離控制光照強(qiáng)度。（2）用不同濃度的NaHCO3溶液來(lái)控制CO2的濃度。（3）利用熱水和冷水來(lái)設(shè)置不同的溫度。（4）實(shí)驗(yàn)的因變量包括有機(jī)物、O2產(chǎn)生量和CO2的吸收量等。觀察、分析預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，做出判斷和選擇。（1）據(jù)表1、2分析，用吊蘭、大葉黃楊做實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)時(shí)，不宜在課堂上做。（2）據(jù)圖1分析，菠菜做實(shí)驗(yàn)材料，效果好，且省時(shí)。（3）據(jù)圖2和表2分析，葉片中葉綠素含量高，則光合作用速率強(qiáng)，應(yīng)選深綠色的葉片做實(shí)驗(yàn)材料。（4）選取濃度為1～3%的NaHCO3溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。依據(jù)光合作用的過(guò)程，分析得出原理是以小葉片的上升速度為光合作用強(qiáng)度的測(cè)定指標(biāo)。思考討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并作出預(yù)期結(jié)果，各組間相互展示交流，評(píng)價(jià)完善。學(xué)生自主選擇探究?jī)?nèi)容，體現(xiàn)學(xué)生的自主性。通過(guò)設(shè)置開(kāi)放性的問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生綜合運(yùn)用已有的化學(xué)和物理知識(shí)來(lái)解決生物問(wèn)題，培養(yǎng)綜合分析能力。通過(guò)分析預(yù)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獲取和處理信息的能力，體會(huì)預(yù)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)研究中的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，相互傾聽(tīng)、互助的能力。實(shí)驗(yàn)操作展示評(píng)價(jià)巡視指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，解決出現(xiàn)的問(wèn)題。1.主要解決的問(wèn)題依據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的實(shí)驗(yàn)技巧，解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。（1）排出小葉片中的氣體時(shí)，說(shuō)明針筒內(nèi)水量不宜過(guò)大。（2）用玻璃棒將NaHCO3溶液里的葉片分開(kāi)，以防重疊。2．鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中有獨(dú)到的實(shí)驗(yàn)思路和操作體會(huì)。（1）學(xué)生為了避免錐形瓶之間彼此遮光，有的組做了如下的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使3只錐形瓶不在一條直線上。（2）有的小組用大葉黃楊和菠菜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大葉黃楊的葉片革質(zhì)，不易于使葉中的氣體逸出、下沉。依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)操作。不同實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)裝置如下：（1）探究溫度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。冰塊冰塊熱水袋室溫（2）探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。用60W臺(tái)燈與裝置的不同距離控制光強(qiáng)。（3）探究不同濃度的NaHCO3溶液對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。依據(jù)導(dǎo)學(xué)卡，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和小組合作解決問(wèn)題的能力。體會(huì)到實(shí)驗(yàn)選材的意義分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論組織各實(shí)驗(yàn)小組展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并反思實(shí)驗(yàn)中成功的經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)的建議。請(qǐng)學(xué)生代表到黑板上繪制出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。歸納擴(kuò)展，環(huán)境中的水分含量和無(wú)機(jī)物質(zhì)的成分及含量也會(huì)影響植物的光合作用質(zhì)疑：有無(wú)更好的方法直接測(cè)定的O2釋放量或CO2的吸收量？展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。依據(jù)結(jié)果，繪制成曲線圖。分析得出結(jié)論。（1）環(huán)境因素CO2濃度、光照強(qiáng)度、溫度對(duì)光合作用均有影響。（2）適宜的提高CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度能提高光合作用的強(qiáng)度培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力和信息轉(zhuǎn)化能力。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成曲線，能用數(shù)學(xué)方法表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。拓展視野實(shí)踐應(yīng)用介紹傳感器，并作演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步質(zhì)疑：（1）傳感器測(cè)得溶液中的氧含量是否是光合作用產(chǎn)生的氧的總量？（2）請(qǐng)同學(xué)在課下設(shè)計(jì)用傳感器來(lái)測(cè)定光合作用強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方案。屏幕展示：氣象百葉窗和光質(zhì)控制大棚圖片，體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。觀看傳感器的實(shí)驗(yàn)，讀出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。感受儀器技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)的意義。思考、討論。（1）不是，因?yàn)槿芤褐械难鹾渴枪夂献饔卯a(chǎn)生的氧量與呼吸作用消耗的氧量的總合。（2）提出思路：除老師的以上操作外，還需測(cè)得在黑暗條件下的同樣時(shí)間內(nèi)溶液中氧的消耗量。思考、領(lǐng)會(huì)。體會(huì)現(xiàn)代技術(shù)手段，為科學(xué)探究帶來(lái)的便捷和技術(shù)支持。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力擴(kuò)展學(xué)生視野，滲透“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)”思想教育。六、總結(jié)反思1、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能與發(fā)揮學(xué)生的自主性相得益彰。本節(jié)課，從選擇探究?jī)?nèi)容、確定材料、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)操作、匯報(bào)與交流結(jié)果等幾個(gè)方面都是通過(guò)學(xué)生自主來(lái)完成的。實(shí)踐證明，學(xué)生在思考、交流、討論、動(dòng)手活動(dòng)中積極性高，能在實(shí)驗(yàn)中自省，伙伴互助完成探究?jī)?nèi)容。如學(xué)生對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案；在一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，選用不同的材料，體會(huì)選擇材料在實(shí)驗(yàn)中的作用等，提高了實(shí)驗(yàn)探究能力。2、做好預(yù)實(shí)驗(yàn)是組織和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)教材中的實(shí)驗(yàn)案例既有引領(lǐng)示范作用，但也有適用范圍的局限性。教師可以依據(jù)課標(biāo)要求、學(xué)生和學(xué)校實(shí)際情況，課前對(duì)實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行充分的實(shí)踐與分析，從中找出實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，挖掘?qū)嶒?yàn)資源，使教學(xué)指導(dǎo)更具有針對(duì)性和啟發(fā)性。如在準(zhǔn)備本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師發(fā)掘了訓(xùn)練學(xué)生獲取信息的素材，總結(jié)了實(shí)驗(yàn)選材的經(jīng)驗(yàn)和操作技巧，從而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)