光合作用的探究历程　教学设计

[设计思想]

 

对教材内容作适当的调整，让学生在了解有关光合作用探究经典实验基础上，通过思考、讨论、交流、修正，体会科学探究的基本方法，学会构建模型的基本过程，培养学生的科学研究理念。

 

[教学目标]

 

1.知道：有关光合作用研究的科学家及其经典实验。

 

2.分析：光合作用探究实验的过程及其设计思路。

 

3.陈述：光合作用经典探究实验的基本结论，并构建光合作用过程模型。

 

[教学重点]实验的过程及其设计思想

 

[教学难点]实验设计思想

 

[教学方法]诱导思考、合作探究、分析讲述

 

[教学设计]

 

〖温故知新〗

 

1.叶绿体中的光合作用色素有哪些种类？分别是什么颜色？分别吸收哪些光？ 

 

 2.在色素分离实验中，某同学共做了4个滤纸条，其中3个滤纸条得到了清晰的色素带。试描述在滤纸条上，从上到下的色素带名称。试解释另外1个滤纸条没有得到清晰的色素带可能的原因有哪一些? 

 

 〖教学导入〗

 

植物的光合作用是一个极其复杂的生物化学反应过程。人们对光合作用过程的认识经历了一个漫长的探索历程。该探索历程不仅充分展示了人类的聪明才智，而且人类对光合作用的深层探索仍在进行。

 

〖过程设计〗                    

 

光合作用的探究历程（板书）

 

1．光合作用的概念

 

让学生通过阅读教材，初步理解光合作用的概念（场所？条件？原料？产物？能量转换？），并通过完成【思考1】了解光合作用发生的特例。

 

【思考1】没有叶绿体，能否进行光合作用吗？ 

 

（能，例如蓝藻。）

 

2．光合作用的探究历程 

 

（1）普利斯特利实验（1771年）：（多媒体展示其示意图）

 

实验过程：学生阅读教材，了解普利斯特利实验的过程和现象。

 

实验分析：①实验自变量是植物的有无。

 

②由于植物的存在，使得蜡烛燃烧（小鼠存活呼吸）时间延长。

 

实验结论：（学生讨论交流）植物具有更新空气的能力。

 

构建模型：用简式形式表示植物更新空气的作用。

 

污浊空气→绿色植物→新鲜空气

 

【思考2】普利斯特利实验存在哪些问题？

 

实验有时是失败的，没有发现光照在实验中的作用等。 

 

（2）英格豪斯实验（1779年）：

 

实验过程：重复进行普利斯特利实验500多次。

 

（培养学生学习英格豪斯坚忍不拔的科研精神！）

 

实验结论：（学生讨论交流）证明普利斯特利实验只有在光照条件下才能成立。

 

材料补充：1785年科学家证实植物体更新空气是因为吸收CO₂，放出O₂。

 

构建模型：（学生对所得模型进行具体化修正）

 

 光照 

↓ 

CO₂→绿色植物→O₂＋淀粉

 

（3）萨克斯实验（1864年）：（结合初中所学知识，多媒体展示其示意图）

 

实验步骤：（多媒体展示，要求学生学会鉴定叶片中淀粉的技术方法）

 

将绿色植物（天竺葵）在黑暗中放置24小时。选择一片叶，用遮光板从两面夹住部分叶片。将植物在光照条件下放置一段时间。将该叶片取下，放在酒精中通过沸水浴处理一段时间。取出叶片，用清水漂洗后，用碘蒸气熏蒸或滴加碘液。

 

（通过完成以下实验分析，加深对实验的理解。）

 

【思考3】实验中的自变量是什么？如何控制的？

 

自变量是有无光照。用遮光板遮光，达到控制无光。

 

【思考4】为什么将绿色植物在黑暗中放置24小时？

 

放在黑暗中的目的是通过叶片的呼吸作用把原来的淀粉消耗掉

 

【思考5】叶片放到酒精中沸水浴的目的是什么？

 

溶解光合作用色素，使叶片脱色，有利于碘液染色后观察叶片颜色变化。

 

实验现象：光照部分叶片呈现深蓝色，遮光部分叶片无颜色变化。

 

实验结论：植物在光照条件下合成了淀粉。

 

构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）

 

         光照 

        ↓ 

CO₂→绿色植物→O₂＋淀粉

 

（4）恩格尔曼实验（1880年）：（多媒体展示其示意图）

 

实验步骤：学生阅读教材，了解恩格尔曼实验的过程和结果。

 

实验分析：（学生讨论交流）恩格尔曼实验的设计有哪些巧妙之处？（意思到位即可）

 

①水绵的叶绿体大型带状，便于操作和观察。②利用好氧菌检测氧气释放分布部位。

 

③没有空气和光的环境，排除空气中氧气和光干扰。④用极细光束照射，以形成对照。

 

实验结论：叶绿体是植物进行光合作用的场所。

 

构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）

 

       光照 

       ↓ 

CO₂→叶绿体→O₂＋淀粉

 

（结合上一节课后习题，进一步体现恩格尔曼实验的设计巧妙之处——选择材料的重要性）

 

（5）鲁宾－卡门实验（1939年）：（多媒体展示其示意图）

 

实验方法：同位素示踪法（学生阅读教材，了解什么是同位素标记法，并能够举出其他例子，如用³H－亮氨酸研究分泌蛋白的合成、运输和分泌过程等）。

 

实验步骤：学生阅读教材，了解鲁宾－卡门实验的过程和结果。

 

实验分析：鲁宾－卡门实验中是否利用了对照实验方法？若是，则自变量是什么？若不是，那为什么？

 

是，自变量是CO₂和H₂O中的O是否为¹⁸O。

 

实验现象：甲组释放出¹⁶O₂，乙组释放出¹⁸O₂。

 

实验结论：光合作用释放出的O₂来自水。

 

构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）

 

   光照 

   ↓ 

H₂O＋CO₂→叶绿体→O₂＋淀粉

 

（6）卡尔文实验（40年代）

 

实验方法：同位素示踪法。

 

实验过程：（多媒体展示，学生了解实验的过程和结果）利用¹⁴C标记CO₂，供小球藻进行光合作用，每隔一定时间，检测小球藻内的含¹⁴C的化合物，从而探清了CO₂在光合作用中的转化过程。

 

构建模型：（学生对所得模型作进一步修正，写出光合作用的反应式模型，合理即可）

 

         光照 

H₂O＋CO₂———→O₂＋有机物 

        叶绿体

 

[巩固总结]

 

1．光合作用探究历程中经典实验的过程、结果、结论。

 

2．光合作用过程中的底物、条件、产物

 

3．光合作用过程的反应式模型的建立。

 

[作业布置]  完成课后习题。