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教師發展

《光合作用》(第二課時)教學設計

《光合作用》(第二課時)教學設計  

 ? 

蘇州大學基礎醫學與生物科學學院(215123);江蘇省海安高級中學 (226600)陳 云  

? ? 蘇州大學基礎醫學與生物科學學院(215123)朱玉芳 *    

 ? 

摘 要? 在分析教材和學情的基礎上,依據新課程的探究性學習的基本理念精心設計了《光合作用的探究歷程及過程》的教學過程,并對其進行了反思,旨在提高學生的探究意識和探究能力。  

關鍵詞 ? 光合作用探究歷程;光合作用過程;探究能力;教學設計   

 ? 

《光合作用的探究歷程及過程》歷來都是教師難教、學生難學的一節內容。此次由陜西師范大學出版總社中學教學參考雜志暨基礎教育研究院主辦、江蘇省南通市教育科學研究中心協辦、江蘇省啟東中學承辦的“2013全國高中特色課堂?同課異構教學展示交流研討會”生物學科選擇了這節內容作為交流課題。筆者很榮幸地受邀參加此次活動,秉持新課改的自主學習、合作學習與探究學習的基本理念,結合高中生的認知特點、知識基礎,對本節內容進行了一些教學設計上的創新,爭取讓新課改落到實處。  

1 教材分析  

?? 《光合作用》是人教版高中生物教材必修一《分子與細胞》模塊第五章第4節內容,在本模塊中起著承上啟下的重要作用。學生可以加深對把葉綠體比喻為植物細胞的“能量轉換站”的理解,還能為第六章《細胞的生命歷程》奠定必要的知識基礎,便于學生領會活細胞為何可以經歷生長、增殖、分化等生命歷程。  

關于光合作用的探究歷程,本節在義務教育課程標準初中生物教材的基礎上,對歷代科學家的實驗介紹得更加理性與全面,還增加了魯賓、卡門及卡爾文利用同位素標記法對光合作用原理進行的實驗研究。此科學史的介紹不僅可以讓學生體驗歷代科學家艱辛的探究旅程,學習前人的科學探究方法,培養學生的科學精神和科學態度,而且還有利于為光合作用的過程學習做好知識鋪墊。  

對于光合作用的過程,本節注重讓學生結合已有知識基礎,理解光合作用的光反應、暗反應過程及相互關系,并力求讓學生從物質和能量轉變的高度上認識光合作用的意義,從而可以更好的分析光合作用的影響因素,從而可以進一步分析、解釋一些生產、生活現象,嘗試進行一些對光合作用強度的影響因素的探究實驗活動。  

2 教學目標  

2.1 知識性目標? 說明光合作用的認識過程;闡明光合作用的光反應、暗反應過程及相互關系。    

2.2 技能性目標? 嘗試進行經典實驗的探究活動;運用光合作用相關知識,自主構建光合作用過程的物理模型。  

2.3 情感性目標? 體驗魯賓和卡門、卡爾文等科學家研究光合作用的歷程,認識到科學發展的艱難、科學研究方法的重要,感悟科學家崇高的精神境界、實事求是的科學態度,提高生物學素養。    

3 教學過程  

3.1 創設情境,導入新課??? 教師借助幻燈片動態展示一組“美麗校園”照片,激發學生興趣,活躍課堂氣氛,引入新課。  

3.2 重溫歷史??? 學生自主合作,重溫光合作用探究科學史,嘗試總結出“光合作用的概念和化學反應式”。教師利用幻燈片和學案同步呈現總結表格,并請學生板書展示“光合作用化學反應式”。  

1.光合作用的探究歷程總結表格  

?

發現者  

原料  

條件  

產物  

光合作用的化學反應式  

18 世紀以前  

 ? 

  

  

 ? 

普利斯特利  

 ? 

  

 ? 

英格豪斯  

  

 ? 

  

薩克斯  

  

  

 ? 

3.3 光合作用的過程??? 此過程主要由四個探究活動組成。教師借助學案和幻燈片同步呈現探究過程,并借助實物投影儀及時呈現學生探究過程中出現的錯誤和成果。學生自主小組,體驗運用新技術同位素標記法進行探究實驗,嘗試解決光合作用原理問題。最后通過學生自己動手構建光合作用的光反應階段、暗反應階段及整個過程圖解模型,突破“光合作用的過程”這一重、難點知識。  

  3.3.1   光合作用的光反應階段的探究  

探究活動一【如果你在探究過程中感到迷茫,可參考課本P102相關內容】  

1 .提出問題:光合作用釋放的氧氣來自水還是二氧化碳?  

2 .作出假設:?????????????????????????????????????????????????????????   

3 .設計實驗:  

1)實驗材料:小球藻(一種單細胞綠藻)  

2)實驗方法:???????????????   

3)實驗思路:設計????? 組實驗。(可在下圖中做相關標注)  

 

?????????? ?1 ????????????????? ?????2  

4)實施實驗,記錄結果:??????????????????????????????????????????????   

5)分析結果,得出結論:??????????????????????????????????????????????   

 
探究活動二:  

1 .實驗資料分析  

將葉綠體破壞后離心,得到類囊體懸浮液、葉綠體基質,分別加入上圖試管中。然后將①號和②號置于光下,③號和④號置于黑暗中。結果發現:  

1)四支試管中只有①號有氣泡產生,收集后可使帶火星的衛生香復燃。?  

2)若向4支試管中都加入氧化劑26-二氯酚靛酚(一種藍色染料,會被[H]還原成無色),發現①號褪色。?  

31954年,美國科學家阿農等在給葉綠體進行光照時還發現:當供給磷酸、ADP時,會有ATP產生。若用同樣方法處理四支試管,只有①號有ATP產生。  


2 .實驗結果分析  

1)根據資料(1)和資料(2)可知:  

在產生氧氣的同時產生了??? ,反應式可寫成:????????????????   

水的光解場所是??????????? ;水的光解對光的需求是??????????   

2)根據資料(3)可知水的光解的同時還發生了ATP??? 反應,反應式為:?? ???????????  

原理啟示一:光反應階段  

1 .過程圖解  

? 

2 .過程小結  

 ? 

光反應階段  

場所  

 ? 

條件  

 ? 

物質變化  

 ? 

能量變化  

 ? 

  3.3.2   光合作用的暗反應階段的探究  

探究活動三【溫馨提醒:合作學習更容易碰撞出智慧的火花】  

1 .背景資料  

20 世紀40年代,美國科學家卡爾文等將小球藻放置在密閉容器中,然后將 14C 標記的14CO2注入容器,光照下培養較短的時間之后,將小球藻浸入熱的酒精中殺死,將其生活狀態定格于殺死的那一瞬間。接著提取到溶液里的物質。然后對提取物進行分離、鑒定放射性。  

起初,他們對小球藻照光30秒,發現放射性出現在多種化合物中,有C3C5C6等多種化合物。  

后來,卡爾文和他的科研小組通過不斷縮短光照時間,發現放射性幾乎只出現在一種三碳化合物( C3)中,從而證明最先生成的是C3  

最終,卡爾文等終于探明了CO2中的C在光合作用中轉化成有機物中C的途徑為:CO2? C3 (CH2O),即“卡爾文循環”。  

2 .問題探究    

問題一:為何要縮短時間才會發現放射性幾乎只出現在一種化合物(C3)中呢?(友情提示:細胞內的生化反應都具有一定的時間性和順序性。)  

問題二:CO2是如何形成C3的呢?請嘗試寫出反應式。(參考資料:當時有人認為:是由3分子CO2形成1分子C3。不過也有人發現:同位素標記實驗中,形成的1分子C3中只有1C具有放射性。還有人經實驗發現:在適宜光照下,中斷CO2的供應,短時間內檢測到C3含量下降,C5的含量增加。)  

 ? 

   
探究活動四:  

1 .你們的思考  

能否利用資料一中的4支試管繼續探究卡爾文循環 的場所和對光的需求 ?如果可以,應該向四支試管內加入哪些物質呢?并請預測可能的結果,并根據你的預測結果推測可能的結論。  

2 .你們的收獲  

1CO 2 到糖類的一系列反應的場所是 ???????????  

2)對光的需求是??????????    

原理啟示二:暗反應階段  

1. 過程圖解  

2. 過程小結  

?

 ? 

暗反應階段  

場所  

 ? 

條件  

 ? 

物質變化  

 ? 

能量變化  

 ? 

  3.3.3   光合作用的過程總結  

1 .依據????????????? 分為?????? 階段和??????? 階段。  

2 .請你嘗試構建“光合作用過程圖解”模型:  

                                                                                                               

3.4 課外延伸??? 請結合光合作用相關知識,思考可以如何解決當前全球糧食危機?這部分讓學生學以致用,為“光合作用原理的應用”作鋪墊。  

4?? 教學反思  

古希臘著名思想家、哲學家、教育家蘇格拉底曾說過:“教育不是灌輸,而是點燃火焰。” 1 美國哲學思想的開拓者愛德華茲也曾說過:“教育的偉大目標不只是裝飾而是訓練心靈,使具備有用的能力,而非填塞前人經驗的累積。” 我國新一輪基礎課程改革也要求教師要注意培養學生的問題意識,靈活開放與生成發展的課堂,進行創新型課堂教學。

基于這些教學理念,筆者在設計本節內容時想到以學生探究活動為主線,完成對光合作用過程的探究歷程和過程的系統學習。對于探究內容的選擇,筆者除了選取教材上的探究實驗外,還精心引入了一些教材外的探究實驗,對“光反應、暗反應”的場所、條件和物質變化進行了設計和探究。這樣的處理,不僅可以拓展學生的知識面,還可以通過完善探究活動,加深對光合作用原理的全面理解,培養學生善于發現問題并解決問題的能力。對于探究活動形式的設計,筆者吸收了新課程的基本理念,以自主、合作、探究式學習為主,關注學生的“會學”而不是只關注學生的“學會”,讓學生最大限度地參與教學過程,讓教室不再是教師表演的專用舞臺,而是師生互動交往的一個場所,是教師引導學生發展的場所,更是探究知識的場所。  

然而,這樣的課堂設計對于教師來說是一個不小的挑戰。教師對于課堂節奏的把握、學生反應的處理等都需要進行充分的課前預設,只有這樣才能在課堂中游刃有余,才能更好的關注課堂生成。教師在課前預設時應立足重難點,兼顧過程與結果,精心預設、關注生成,讓精彩如期而至。比如在本節課中,江蘇省啟東中學的參與學生對于卡爾文實驗結論進行推理時,注意到“在適宜光照下,中斷CO2的供應,短時間內檢測到C3含量下降,C5的含量增加”,因而認為“C3的生成”需要“光照”。此時教師可以在解決了預設問題后,乘機巧妙設計問題串,層層鋪墊,引導學生思考光照與C3生成之間的關系,最終引領學生完成對光反應和暗反應之間關系的探究。  

再者,雖然探究活動對于改善學生認知,啟迪和生成學生的智慧至關重要。但由于學生的知識基礎和能力基礎有限,這也要求教師一定要善于細化問題、分解問題,逐步降低探究問題的高度,讓學生可以觸摸到。在學生進行探究活動過程中,教師還要注意及時總結、提煉學生的好方法、好思路,給予學生適當的鼓勵與表揚;當然,也要注意及時糾正學生探究歷程中出現的錯誤。  

美國學者維納認為:模型在科學研究的程序中是最為重要的。 2 世界十大杰出物理學家之一愛因斯坦也認為:“最重要的教育方法總是鼓勵學生去實際行動。” “授之以魚只救一時之急,授之以漁則可解一生之需”。3因此,學習科學探究方法至關重要。模型法則是其中的一種方法,這種科學方法的學習和應用,有利于學生的科學認知觀的系統形成。《 普通高中生物課程標準(實驗) 》也將模型和模型方法列入了課程目標,要求學生“獲得生物學基本事實、概念、原理、規律和模型等方面的基礎知識”[4]。所以,筆者在進行本節課的內容總結設計時,為了更好的實現對重難點知識的突破,引導并落實學生對相關過程圖解模型的構建。在這種圖文結合、既動手也動腦的活動中,學生加深了對光合作用過程的理解,同時還能夠將光合作用過程與葉綠體結構圖相聯系,形成較完整的知識結構體系,從而將新知很好的嫁接于業已形成的舊知上。  

當然,對該節內容進行教學時,也不能忽視對學生進行科學史教育。科學史的創始人喬治?薩頓認為:“科學史是自然科學與人文學科之間的橋梁, 它能夠幫助學生獲得自然科學的整體形象、人性的形象, 從而全面的理解科學、理解科學與人文的關系。”5科學史是對科學家們研究活動的回顧、反思和總結。通過科學史的學習,可以讓學生認識到探究過程的曲折和艱辛,體驗到科學研究的樂趣, 學會科學的方法。在課堂上對科學史進行滲透, 能讓學生接受科學理論, 崇尚科學精神,擴大學生的視野,調動學生的非智力因素,從而進一步提高學生的生物科學素養,提高生物學科的有效教學,最終實現對學生的價值引領,幫助學生形成科學的世界觀、人生觀和價值觀。  

參考文獻:  

[1] 陳銀. 教育不是灌輸,而是點燃火焰[J]. 中學英語之友(下旬),2010,(11  

[2] 曾慶全.高中物理應加強模型方法教學[J].烏魯木齊成人教育學院學報,1999,(3):50-51  

[3] 吉靜. “授人以魚,不如授之以漁”—學習和運用《3-6歲兒童學習與發展指南》之我見[J].學周刊,2014,(2  

[4] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準(實驗)[Z].北京:人民教育出版社,2003:7  

[5] 陶進,楊利潤,薄芳珍.科學技術簡史[M].北京:清華大學出版社,2013  

  ?  

個人信息:   

陳云:  

聯系電話:15806272001??????????? E-mailchenyun.cy@163.com  

工作時間:20068?????? ?????年齡:30周歲  

職稱:中學二級教師????? ?????????職業:高中生物教師??   

通訊作者:朱玉芳:  

聯系電話:13812674745?????????? E-mailszdxzyf@163.com  

職稱:副教授  

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