人教版高中生物必修一《探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響》教學(xué)設(shè)計(jì)

探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響

一、教學(xué)分析

1.教材分析：

“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中的一個(gè)

重要實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密，是高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的好素材。本實(shí)驗(yàn)

為探究性實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)不同環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的探究，幫助學(xué)生進(jìn)一

步理解光合作用的原理和過程，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)的操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)

論的得出等培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究、科學(xué)思維能力。

2.學(xué)情分析：

通過對(duì)探究光合作用科學(xué)史的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步了解了光合作用的過程及

其原理；基本熟悉探究的一般過程，探究欲望比較強(qiáng)，但是缺乏獨(dú)立探究能力。

本實(shí)驗(yàn)包括全過程的探究活動(dòng)，是個(gè)開放度較高的實(shí)驗(yàn)，除教材提出的參考

案例外，還可以聯(lián)系光合作用原理和過程從各種環(huán)境因素進(jìn)行思考分析，設(shè)計(jì)實(shí)

驗(yàn)探究溫度、CO,濃度、光質(zhì)等因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。因此對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)

計(jì)和分析能力提出了較高的要求。

3.教學(xué)目標(biāo)：

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求及學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核

心素養(yǎng)的要求，制訂了如下的教學(xué)目標(biāo)：

(1)學(xué)會(huì)在真實(shí)情境下提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)施及結(jié)果分析等步驟，

掌握科學(xué)探究的思路和方法，發(fā)展科學(xué)思維。

(2)能夠科學(xué)控制變量，觀察檢測(cè)因變量，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和操作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)探究能力。

(3)通過探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，探討在生產(chǎn)生活中如何使作

物增產(chǎn)，形成社會(huì)責(zé)任感。

二、教材實(shí)驗(yàn)的局限性

教材給出了“探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”的參考案例，但教材提

供的裝置和操作方法，在課程實(shí)施過程中受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，影響實(shí)驗(yàn)課效果。

學(xué)生在操作過程中發(fā)現(xiàn)以下問題：

1.真空滲水法抽氣次數(shù)不好把握

1

2.吹氣獲得富含CO?的溶液不利于變量的控制

3.檢測(cè)指標(biāo)只能定性分析

為此，需要優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置，并在此基礎(chǔ)上通過科學(xué)探究的一般過程，引導(dǎo)學(xué)

生探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，以此增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心，掌

握科學(xué)探究的基本思路和方法，發(fā)展科學(xué)思維，逐步培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心

素養(yǎng)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

（一）實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

1.菠菜葉圓片換成水生娛蚣草：娛蚣草莖中空，光合作用產(chǎn)生的可沿著

莖冒出，產(chǎn)生氣體的現(xiàn)象明顯。

2.吹氣法獲得富含C02的溶液改成用一定濃度的NaHC03溶液。吹氣法獲得富

含C0?的溶液沒有將其量化，植物光合作用最適CO?濃度為0.196左右，可配制質(zhì)

量分?jǐn)?shù)為1%?2%的NaHCO：；溶液作為CO?來源。

（二）觀察指標(biāo)的改進(jìn)

1.第一次改進(jìn)：觀察、比較單位時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮的數(shù)量改為觀察、比較單

位時(shí)間內(nèi)U型管兩側(cè)液面的高度差。

2

3

2.第二次改進(jìn)：利用溶解氧傳感器，精確檢測(cè)水體中02的變化量。

fabax

菜博士傳感器

生物'化學(xué)

4

（三）裝置的改進(jìn)

1.光照強(qiáng)度的控制：

（1）教材中每個(gè)實(shí)驗(yàn)組用3盞5WLED燈做光源，通過調(diào)整光源與燒杯距離

實(shí)現(xiàn)對(duì)自變量控制。同一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3個(gè)實(shí)驗(yàn)組時(shí)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響，光

源互相干擾。不同光源發(fā)出的光線之間會(huì)發(fā)生疊加，有可能改變自變量。所以為

了盡可能減少干擾，并在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)明顯現(xiàn)象，在三個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間用黑色擋板

隔開。

（2）教材中通過調(diào)整LED燈與燒杯之間距離控制光照強(qiáng)度，將3只燒杯分

別放在強(qiáng)、中、弱三種光照下。通過距離控制光照強(qiáng)度的方法難以準(zhǔn)確控制，主

觀性較強(qiáng)。所以為了更準(zhǔn)確的控制光照強(qiáng)度，三組分別使用6W、9W、12W的LED

燈做光源，與燒杯保持同一距離。

LED燈

黑色隔板

溫控裝置

（3）將裝置放入不透光的箱子中，入口處加裝單向玻璃，既能觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

象又能防止外界光線的干擾。

5

單向玻璃

2.無關(guān)變量的控制：

教材中沒有明確給出實(shí)驗(yàn)所需的溫度范圍，通過多次探究發(fā)現(xiàn)，在30℃時(shí)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較明顯，所以各組通過控溫裝置進(jìn)行保溫。

四、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，引入實(shí)驗(yàn)

通過給學(xué)生展示新疆葡萄、哈密瓜的圖片提出問題“為什么新疆的水果特別

甜”，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。

2.發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)

引導(dǎo)學(xué)生提出問題、作出假設(shè)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件篩選出部分探究性問題及假設(shè),

如“光照強(qiáng)度大導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度大導(dǎo)致合成的糖類多”，由此生成探究性

課題“探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)

通過對(duì)探究實(shí)驗(yàn)流程及實(shí)驗(yàn)原理的講解、教材裝置局限性的分析，引導(dǎo)學(xué)生

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師進(jìn)行指導(dǎo)和完善。

4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，展示成果

全班分為三個(gè)大組，分別探究：

（1）探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響

6

（2）探究C02濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響

3%NaHCO31%NaHC03清水

7

（3）探究光質(zhì)對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響

各小組組裝實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，教師巡視過程中將學(xué)生出現(xiàn)的問題及

操作失誤及時(shí)進(jìn)行糾正。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后每組學(xué)生填寫實(shí)驗(yàn)記錄表。

組別組長(zhǎng)組員

探究課題

自變量

因變量

實(shí)驗(yàn)過程

預(yù)期結(jié)果

是否與預(yù)

結(jié)果檢測(cè)現(xiàn)象結(jié)論

期相符

02產(chǎn)生速率

8

實(shí)驗(yàn)成果展示:

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各小組派一名代表展示分析本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，闡明是否符合預(yù)期,

得出結(jié)論，利用Excel軟件統(tǒng)計(jì)光合作用過程中@的產(chǎn)量。

9

【

上

、

蛾

息，

饋信

的反

有效

獲取

價(jià)中

在評(píng)

學(xué)生

，讓

價(jià)表

驗(yàn)評(píng)

寫實(shí)

后填

成果

展示

學(xué)生

導(dǎo)

上引

基礎(chǔ)

在此

教師

足。

的不

自己

找到

績(jī)，

的成

自己

肯定

平，

習(xí)水

的學(xué)

自己

提高

案。

善方

斷完

，不

優(yōu)化

進(jìn)行

設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)

程及

驗(yàn)過

對(duì)實(shí)

學(xué)生

10

《探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響》實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)互評(píng)表

班級(jí)_____________姓名___________組別______________

一、_學(xué)生實(shí)驗(yàn)自評(píng)表序號(hào)?評(píng)檢項(xiàng)目葡ry財(cái)

對(duì)小組的探究方案表示興趣并提出

序號(hào)評(píng)檢項(xiàng)目滿分得分125

有創(chuàng)新的建議

1能準(zhǔn)確配置碳酸氮鈉溶液和選10

有條理的進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)探究

擇相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器具225

3認(rèn)真測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)并做好記錄25

2能正確的組裝光合作用的裝置10

4積極參與討論并與本小組其他同學(xué)25

3能準(zhǔn)確安全的設(shè)置不同的環(huán)境10

交流了自己的觀點(diǎn)

因素

總評(píng)100

4能準(zhǔn)確觀察葉片上升和液面變10

三、教師評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力表

化

能準(zhǔn)確的測(cè)出光合作用釋放氧15

5序號(hào)評(píng)檢項(xiàng)目滿分得分

氣的速率

探究實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)科學(xué)：（條理清25

在實(shí)驗(yàn)過程中操作規(guī)范，積極配J1

6晰、方法步驟合理）

合小組完成實(shí)驗(yàn)___________實(shí)驗(yàn)過程的記錄較真實(shí)（認(rèn)真測(cè)量

22S

積極參與討論，并發(fā)表自己的觀二

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