人教版生物必修一實驗《探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響》教學教案

探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響的教學案例一、教學指導思想和理論依據(jù)《探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響》是人教版高中生物必修1《分子與細胞》中的第4個探究實驗，該實驗中學生自主選擇探究內(nèi)容的空間大。依據(jù)普通高中《生物課程標準》中發(fā)展學生科學探究能力的目標要求，本節(jié)課以“自主質(zhì)疑-伙伴互助-實例拓展”為主線，通過引導學生自主提出問題、設計和完善實驗方案、實驗操作等活動體驗，突出對學生在課堂探究實驗中的積極性、建構性和反思性等能力的培養(yǎng)。主要活動點有：1、結合生產(chǎn)實際，學生提出探究的問題，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、發(fā)散思維的思維品質(zhì)。2、學生依據(jù)實驗條件與信息，設計、評價和完善實驗方案，提高探究能力。3、學生了解“傳感器”在實驗和生產(chǎn)中的應用，拓展設計實驗的視野，感受技術對生物學研究的意義。二、實驗教學分析基于必修1中“影響酶活性的條件”等前3個探究實驗的活動體驗，學生具備了一定的實驗動手能力，但在設計可行性實驗方案，合理的控制自變量、選擇可觀察的因變量、排除無關變量等問題上，仍是弱點，同時也是本節(jié)課的教學重點和教學難點。（一）教學重點和難點1、教學重點：（1）引導學生自主完成實驗設計。（2）引導學生分析實驗結果，闡明影響光合作用的因素。2、教學難點：（1）在實驗教學的內(nèi)容組織和時間安排上，適時地引領學生自主設計實驗。（2）在設計實驗思路和可行的實驗方案上，針對學生的問題實施有效的指導。（二）教學策略1、做預實驗，預設和解決實驗教學中的問題。（1）摸索適宜的實驗材料和用具，實驗操作中的注意事項，以確保實驗的有效進行。（2）預設學生在實驗中可能出現(xiàn)的問題。例如，如何選擇適宜濃度的NaHCO3溶液等，針對問題設置培養(yǎng)學生探究能力的訓練點，開發(fā)為學生活動提供支持的有效資源。2、任務驅(qū)動，激發(fā)和支持學生自主解決問題。教學過程以提高大棚果蔬的產(chǎn)量為背景，引導學生選擇探究內(nèi)容→設計實驗方案→展示交流、評議完善實驗方案→實施實驗、分析結果。針對學生不能合理的設置自變量和測定因變量等問題，借助媒體手段，提供信息資源，幫助學生達成學習目標。三、教學目標1、通過實驗過程和結果分析，闡明光合作用的影響因素。2、依據(jù)設計實驗的一般原則和實際條件，設計“探究影響光合作用的環(huán)境因素”實驗方案，并完成相應的實驗操作。3、在互助和交流的活動中，培養(yǎng)質(zhì)疑、創(chuàng)新的意識和科學嚴謹求實的態(tài)度，提高交流合作的能力。四、課前準備（一）預實驗1、選擇適宜的實驗材料用具利用吊蘭、大葉黃楊、小白菜、菠菜、韭菜等實驗材料，組織部分學生進行預實驗，經(jīng)整理加工獲得了以下為實驗探究提供支持的素材。（1）以吊蘭為材料的實驗試劑：質(zhì)量濃度為1.5%試劑：質(zhì)量濃度為1.5%的NaHCO3溶液光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘。表1：吊蘭實驗結果（3）提取和分離大葉黃楊葉片葉中色素的實驗（3）提取和分離大葉黃楊葉片葉中色素的實驗（2）以菠菜為材料的實驗光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘圖2光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘圖2（4）以大葉黃楊為材料的實驗光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：10分鐘光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：10分鐘表2：大葉黃楊實驗結果光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘光源強度：40W白熾燈排除葉片中氣體用時：2分鐘圖32、實驗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活塞脫離，同時一次可以放較多的小葉片，提高實驗的速度。（2）注射器內(nèi)的水量大約為總量的1/3；及時排出葉片逸出的氣體，反復多次，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，用玻璃棒把葉片分開，以免葉片重疊，影響實驗效果。（二）實驗材料和器具1、實驗材料：菠菜、吊蘭、大葉黃楊、質(zhì)量分數(shù)3%NaHCO3溶液、冰塊、熱水、清水。2、實驗用具：打孔器、60W臺燈、燒杯、100mL注射器、直尺、錐形瓶等。五、教學過程教學過程教師的組織與引導學生活動教學意圖結合生產(chǎn)實際提出問題PPT：溫室大棚圖片。質(zhì)疑：在生產(chǎn)中，是否可以通過改變環(huán)境因素來提高光合作用強度？依據(jù)已有的光合作用知識和生活經(jīng)驗，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度。激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)問題意識，訓練發(fā)散思維。分析推理作出假設引導學生依據(jù)已有的知識對探究的問題作出假設。通過回憶光合作用原理做出合理的假設。培養(yǎng)運用知識分析問題的能力。設計、交流完善實驗方案1.自主選題分組鼓勵學生依據(jù)自己的興趣和實驗條件選擇探究的問題，進行光照強度、CO2濃度、溫度的探究。2.理清實驗思路重點一：分析實驗自變量、因變量。引導學生討論：（1）本實驗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)有的實驗材料，如何測定因變量？重點二：組織學生匯報交流解決實驗方案中設置自變量不準確，測定因變量不可行等問題。（1）展示預實驗結果（見課前準備的預實驗結果中表1、表2、圖1、圖2），引導學生提取素材中的信息，選擇實驗材料和用具。（2）引導學生參考書上的案例，確定因變量的觀察指標。3.完善實驗方案引導學生在導學案上（見附件）完成實驗方案，巡視指導學生如何控制無關變量。根據(jù)自己的興趣進行選擇探究的問題，3人一組，自由組合實驗小組思考、討論。初步提出控制自變量的思路，明確實驗中的因變量。（1）通過調(diào)整光源與裝置的距離控制光照強度。（2）用不同濃度的NaHCO3溶液來控制CO2的濃度。（3）利用熱水和冷水來設置不同的溫度。（4）實驗的因變量包括有機物、O2產(chǎn)生量和CO2的吸收量等。觀察、分析預實驗結果，做出判斷和選擇。（1）據(jù)表1、2分析，用吊蘭、大葉黃楊做實驗材料費時，不宜在課堂上做。（2）據(jù)圖1分析，菠菜做實驗材料，效果好，且省時。（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，應選深綠色的葉片做實驗材料。（4）選取濃度為1～3%的NaHCO3溶液進行實驗。依據(jù)光合作用的過程，分析得出原理是以小葉片的上升速度為光合作用強度的測定指標。思考討論，設計實驗方案并作出預期結果，各組間相互展示交流，評價完善。學生自主選擇探究內(nèi)容，體現(xiàn)學生的自主性。通過設置開放性的問題引發(fā)學生思考，使學生綜合運用已有的化學和物理知識來解決生物問題，培養(yǎng)綜合分析能力。通過分析預實驗，培養(yǎng)學生獲取和處理信息的能力，體會預實驗在實驗研究中的作用，培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)膽B(tài)度。提高學生的實驗設計能力。鍛煉學生的表達能力，相互傾聽、互助的能力。實驗操作展示評價巡視指導學生實驗操作，發(fā)現(xiàn)學生的優(yōu)點，解決出現(xiàn)的問題。1.主要解決的問題依據(jù)預實驗總結出的實驗技巧，解決學生在實驗中出現(xiàn)的問題。（1）排出小葉片中的氣體時，說明針筒內(nèi)水量不宜過大。（2）用玻璃棒將NaHCO3溶液里的葉片分開，以防重疊。2．鼓勵學生的創(chuàng)新設計學生在實驗中有獨到的實驗思路和操作體會。（1）學生為了避免錐形瓶之間彼此遮光，有的組做了如下的實驗設計，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行實驗，結果發(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)實驗方案，進行具體實驗操作。不同實驗小組的實驗裝置如下：（1）探究溫度對光合作用強度的影響。冰塊冰塊熱水袋室溫（2）探究光照強度對光合作用強度的影響。用60W臺燈與裝置的不同距離控制光強。（3）探究不同濃度的NaHCO3溶液對光合作用強度的影響。依據(jù)導學卡，記錄實驗結果。實施實驗方案、培養(yǎng)學生的動手操作能力和小組合作解決問題的能力。體會到實驗選材的意義分析實驗結果得出實驗結論組織各實驗小組展示實驗結果，并反思實驗中成功的經(jīng)驗和改進的建議。請學生代表到黑板上繪制出實驗結果。歸納擴展，環(huán)境中的水分含量和無機物質(zhì)的成分及含量也會影響植物的光合作用質(zhì)疑：有無更好的方法直接測定的O2釋放量或CO2的吸收量？展示實驗結果。依據(jù)結果，繪制成曲線圖。分析得出結論。（1）環(huán)境因素CO2濃度、光照強度、溫度對光合作用均有影響。（2）適宜的提高CO2濃度、光照強度和溫度能提高光合作用的強度培養(yǎng)學生的表達能力和信息轉化能力。將實驗數(shù)據(jù)轉化成曲線，能用數(shù)學方法表述實驗結果。拓展視野實踐應用介紹傳感器，并作演示實驗進一步質(zhì)疑：（1）傳感器測得溶液中的氧含量是否是光合作用產(chǎn)生的氧的總量？（2）請同學在課下設計用傳感器來測定光合作用強度的實驗方案。屏幕展示：氣象百葉窗和光質(zhì)控制大棚圖片，體現(xiàn)科學技術在生產(chǎn)中的應用。觀看傳感器的實驗，讀出實驗數(shù)據(jù)。感受儀器技術應用于實驗的意義。思考、討論。（1）不是，因為溶液中的氧含量是光合作用產(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，還需測得在黑暗條件下的同樣時間內(nèi)溶液中氧的消耗量。思考、領會。體會現(xiàn)代技術手段，為科學探究帶來的便捷和技術支持。培養(yǎng)學生綜合運用知識解決問題的能力擴展學生視野，滲透“科學、技術、社會”思想教育。六、總結反思1、培養(yǎng)實驗技能與發(fā)揮學生的自主性相得益彰。本節(jié)課，從選擇探究內(nèi)容、確定材料、設計方案、實驗操作、匯報與交流結果等幾個方面都是通過學生自主來完成的。實踐證明，學生在思考、交流、討論、動手活動中積極性高，能在實驗中自省，伙伴互助完成探究內(nèi)容。如學生對同一個實驗內(nèi)容有不同的實驗設計方案；在一個實驗組，選用不同的材料，體會選擇材料在實驗中的作用等，提高了實驗探究能力。2、做好預實驗是組織和設計實驗教學內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)教材中的實驗案例既有引領示范作用，但也有適用范圍的局限性。教師可以依據(jù)課標要求、學生和學校實際情況，課前對實驗的活動內(nèi)容進行充分的實踐與分析，從中找出實施實驗教學中可能出現(xiàn)的問題，挖掘?qū)嶒炠Y源，使教學指導更具有針對性和啟發(fā)性。如在準備本實驗教學的過程中，教師發(fā)掘了訓練學生獲取信息的素材，總結了實驗選材的經(jīng)驗和操作技巧，從而優(yōu)化實驗指導