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教师发展

《光合作用》(第二课时)教学设计

《光合作用》(第二课时)教学设计  

   

苏州大学基础医学与生物科学学院(215123);manbetx登陆 (226600)陈 云  

    苏州大学基础医学与生物科学学院(215123)朱玉芳 *    

   

摘 要  在分析教材和学情的基础上,依据新课程的探究性学习的基本理念精心设计了《光合作用的探究历程及过程》的教学过程,并对其进行了反思,旨在提高学生的探究意识和探究能力。  

关键词   光合作用探究历程;光合作用过程;探究能力;教学设计   

   

《光合作用的探究历程及过程》历来都是教师难教、学生难学的一节内容。此次由陕西师范大学出版总社中学教学参考杂志暨基础教育研究院主办、江苏省南通市教育科学研究中心协办、江苏省启东中学承办的“2013全国高中特色课堂�同课异构教学展示交流研讨会”生物学科选择了这节内容作为交流课题。笔者很荣幸地受邀参加此次活动,秉持新课改的自主学习、合作学习与探究学习的基本理念,结合高中生的认知特点、知识基础,对本节内容进行了一些教学设计上的创新,争取让新课改落到实处。  

1 教材分析  

   《光合作用》是人教版高中生物教材必修一《分子与细胞》模块第五章第4节内容,在本模块中起着承上启下的重要作用。学生可以加深对把叶绿体比喻为植物细胞的“能量转换站”的理解,还能为第六章《细胞的生命历程》奠定必要的知识基础,便于学生领会活细胞为何可以经历生长、增殖、分化等生命历程。  

关于光合作用的探究历程,本节在义务教育课程标准初中生物教材的基础上,对历代科学家的实验介绍得更加理性与全面,还增加了鲁宾、卡门及卡尔文利用同位素标记法对光合作用原理进行的实验研究。此科学史的介绍不仅可以让学生体验历代科学家艰辛的探究旅程,学习前人的科学探究方法,培养学生的科学精神和科学态度,而且还有利于为光合作用的过程学习做好知识铺垫。  

对于光合作用的过程,本节注重让学生结合已有知识基础,理解光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系,并力求让学生从物质和能量转变的高度上认识光合作用的意义,从而可以更好的分析光合作用的影响因素,从而可以进一步分析、解释一些生产、生活现象,尝试进行一些对光合作用强度的影响因素的探究实验活动。  

2 教学目标  

2.1 知识性目标  说明光合作用的认识过程;阐明光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。    

2.2 技能性目标  尝试进行经典实验的探究活动;运用光合作用相关知识,自主构建光合作用过程的物理模型。  

2.3 情感性目标  体验鲁宾和卡门、卡尔文等科学家研究光合作用的历程,认识到科学发展的艰难、科学研究方法的重要,感悟科学家崇高的精神境界、实事求是的科学态度,提高生物学素养。    

3 教学过程  

3.1 创设情境,导入新课    教师借助幻灯片动态展示一组“美丽校园”照片,激发学生兴趣,活跃课堂气氛,引入新课。  

3.2 重温历史    学生自主合作,重温光合作用探究科学史,尝试总结出“光合作用的概念和化学反应式”。教师利用幻灯片和学案同步呈现总结表格,并请学生板书展示“光合作用化学反应式”。  

1.光合作用的探究历程总结表格  

 

发现者  

原料  

条件  

产物  

光合作用的化学反应式  

18 世纪以前  

   

  

  

   

普利斯特利  

   

  

   

英格豪斯  

  

   

  

萨克斯  

  

  

   

3.3 光合作用的过程    此过程主要由四个探究活动组成。教师借助学案和幻灯片同步呈现探究过程,并借助实物投影仪及时呈现学生探究过程中出现的错误和成果。学生自主小组,体验运用新技术同位素标记法进行探究实验,尝试解决光合作用原理问题。最后通过学生自己动手构建光合作用的光反应阶段、暗反应阶段及整个过程图解模型,突破“光合作用的过程”这一重、难点知识。  

  3.3.1   光合作用的光反应阶段的探究  

探究活动一【如果你在探究过程中感到迷茫,可参考课本P102相关内容】  

1 .提出问题:光合作用释放的氧气来自水还是二氧化碳?  

2 .作出假设:                                                            

3 .设计实验:  

1)实验材料:小球藻(一种单细胞绿藻)  

2)实验方法:                  

3)实验思路:设计      组实验。(可在下图中做相关标注)  

 

            1                        2  

4)实施实验,记录结果:                                                 

5)分析结果,得出结论:                                                 

 
探究活动二:  

1 .实验资料分析  

将叶绿体破坏后离心,得到类囊体悬浮液、叶绿体基质,分别加入上图试管中。然后将①号和②号置于光下,③号和④号置于黑暗中。结果发现:  

1)四支试管中只有①号有气泡产生,收集后可使带火星的卫生香复燃。   

2)若向4支试管中都加入氧化剂26-二氯酚靛酚(一种蓝色染料,会被[H]还原成无色),发现①号褪色。   

31954年,美国科学家阿农等在给叶绿体进行光照时还发现:当供给磷酸、ADP时,会有ATP产生。若用同样方法处理四支试管,只有①号有ATP产生。  


2 .实验结果分析  

1)根据资料(1)和资料(2)可知:  

在产生氧气的同时产生了    ,反应式可写成:                   

水的光解场所是            ;水的光解对光的需求是             

2)根据资料(3)可知水的光解的同时还发生了ATP    反应,反应式为:                

原理启示一:光反应阶段  

1 .过程图解  

  

2 .过程小结  

   

光反应阶段  

场所  

   

条件  

   

物质变化  

   

能量变化  

   

  3.3.2   光合作用的暗反应阶段的探究  

探究活动三【温馨提醒:合作学习更容易碰撞出智慧的火花】  

1 .背景资料  

20 世纪40年代,美国科学家卡尔文等将小球藻放置在密闭容器中,然后将 14C 标记的14CO2注入容器,光照下培养较短的时间之后,将小球藻浸入热的酒精中杀死,将其生活状态定格于杀死的那一瞬间。接着提取到溶液里的物质。然后对提取物进行分离、鉴定放射性。  

起初,他们对小球藻照光30秒,发现放射性出现在多种化合物中,有C3C5C6等多种化合物。  

后来,卡尔文和他的科研小组通过不断缩短光照时间,发现放射性几乎只出现在一种三碳化合物( C3)中,从而证明最先生成的是C3  

最终,卡尔文等终于探明了CO2中的C在光合作用中转化成有机物中C的途径为:CO2  C3 (CH2O),即“卡尔文循环”。  

2 .问题探究    

问题一:为何要缩短时间才会发现放射性几乎只出现在一种化合物(C3)中呢?(友情提示:细胞内的生化反应都具有一定的时间性和顺序性。)  

问题二:CO2是如何形成C3的呢?请尝试写出反应式。(参考资料:当时有人认为:是由3分子CO2形成1分子C3。不过也有人发现:同位素标记实验中,形成的1分子C3中只有1C具有放射性。还有人经实验发现:在适宜光照下,中断CO2的供应,短时间内检测到C3含量下降,C5的含量增加。)  

   

   
探究活动四:  

1 .你们的思考  

能否利用资料一中的4支试管继续探究卡尔文循环 的场所和对光的需求 ?如果可以,应该向四支试管内加入哪些物质呢?并请预测可能的结果,并根据你的预测结果推测可能的结论。  

2 .你们的收获  

1CO 2 到糖类的一系列反应的场所是              

2)对光的需求是              

原理启示二:暗反应阶段  

1. 过程图解  

2. 过程小结  

 

   

暗反应阶段  

场所  

   

条件  

   

物质变化  

   

能量变化  

   

  3.3.3   光合作用的过程总结  

1 .依据              分为       阶段和        阶段。  

2 .请你尝试构建“光合作用过程图解”模型:  

                                                                                                               

3.4 课外延伸    请结合光合作用相关知识,思考可以如何解决当前全球粮食危机?这部分让学生学以致用,为“光合作用原理的应用”作铺垫。  

4   教学反思  

古希腊著名思想家、哲学家、教育家苏格拉底曾说过:“教育不是灌输,而是点燃火焰。” 1 美国哲学思想的开拓者爱德华兹也曾说过:“教育的伟大目标不只是装饰而是训练心灵,使具备有用的能力,而非填塞前人经验的累积。” 我国新一轮基础课程改革也要求教师要注意培养学生的问题意识,灵活开放与生成发展的课堂,进行创新型课堂教学。

基于这些教学理念,笔者在设计本节内容时想到以学生探究活动为主线,完成对光合作用过程的探究历程和过程的系统学习。对于探究内容的选择,笔者除了选取教材上的探究实验外,还精心引入了一些教材外的探究实验,对“光反应、暗反应”的场所、条件和物质变化进行了设计和探究。这样的处理,不仅可以拓展学生的知识面,还可以通过完善探究活动,加深对光合作用原理的全面理解,培养学生善于发现问题并解决问题的能力。对于探究活动形式的设计,笔者吸收了新课程的基本理念,以自主、合作、探究式学习为主,关注学生的“会学”而不是只关注学生的“学会”,让学生最大限度地参与教学过程,让教室不再是教师表演的专用舞台,而是师生互动交往的一个场所,是教师引导学生发展的场所,更是探究知识的场所。  

然而,这样的课堂设计对于教师来说是一个不小的挑战。教师对于课堂节奏的把握、学生反应的处理等都需要进行充分的课前预设,只有这样才能在课堂中游刃有余,才能更好的关注课堂生成。教师在课前预设时应立足重难点,兼顾过程与结果,精心预设、关注生成,让精彩如期而至。比如在本节课中,江苏省启东中学的参与学生对于卡尔文实验结论进行推理时,注意到“在适宜光照下,中断CO2的供应,短时间内检测到C3含量下降,C5的含量增加”,因而认为“C3的生成”需要“光照”。此时教师可以在解决了预设问题后,乘机巧妙设计问题串,层层铺垫,引导学生思考光照与C3生成之间的关系,最终引领学生完成对光反应和暗反应之间关系的探究。  

再者,虽然探究活动对于改善学生认知,启迪和生成学生的智慧至关重要。但由于学生的知识基础和能力基础有限,这也要求教师一定要善于细化问题、分解问题,逐步降低探究问题的高度,让学生可以触摸到。在学生进行探究活动过程中,教师还要注意及时总结、提炼学生的好方法、好思路,给予学生适当的鼓励与表扬;当然,也要注意及时纠正学生探究历程中出现的错误。  

美国学者维纳认为:模型在科学研究的程序中是最为重要的。 2 世界十大杰出物理学家之一爱因斯坦也认为:“最重要的教育方法总是鼓励学生去实际行动。” “授之以鱼只救一时之急,授之以渔则可解一生之需”。3因此,学习科学探究方法至关重要。模型法则是其中的一种方法,这种科学方法的学习和应用,有利于学生的科学认知观的系统形成。《 普通高中生物课程标准(实验) 》也将模型和模型方法列入了课程目标,要求学生“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识”[4]。所以,笔者在进行本节课的内容总结设计时,为了更好的实现对重难点知识的突破,引导并落实学生对相关过程图解模型的构建。在这种图文结合、既动手也动脑的活动中,学生加深了对光合作用过程的理解,同时还能够将光合作用过程与叶绿体结构图相联系,形成较完整的知识结构体系,从而将新知很好的嫁接于业已形成的旧知上。  

当然,对该节内容进行教学时,也不能忽视对学生进行科学史教育。科学史的创始人乔治•萨顿认为:“科学史是自然科学与人文学科之间的桥梁, 它能够帮助学生获得自然科学的整体形象、人性的形象, 从而全面的理解科学、理解科学与人文的关系。”5科学史是对科学家们研究活动的回顾、反思和总结。通过科学史的学习,可以让学生认识到探究过程的曲折和艰辛,体验到科学研究的乐趣, 学会科学的方法。在课堂上对科学史进行渗透, 能让学生接受科学理论, 崇尚科学精神,扩大学生的视野,调动学生的非智力因素,从而进一步提高学生的生物科学素养,提高生物学科的有效教学,最终实现对学生的价值引领,帮助学生形成科学的世界观、人生观和价值观。  

参考文献:  

[1] 陈银. 教育不是灌输,而是点燃火焰[J]. 中学英语之友(下旬),2010,(11  

[2] 曾庆全.高中物理应加强模型方法教学[J].乌鲁木齐成人教育学院学报,1999,(3):50-51  

[3] 吉静. “授人以鱼,不如授之以渔”—学习和运用《3-6岁儿童学习与发展指南》之我见[J].学周刊,2014,(2  

[4] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准(实验)[Z].北京:人民教育出版社,2003:7  

[5] 陶进,杨利润,薄芳珍.科学技术简史[M].北京:清华大学出版社,2013  

     

个人信息:   

陈云:  

联系电话:15806272001            E-mailchenyun.cy@163.com  

工作时间:20068            年龄:30周岁  

职称:中学二级教师               职业:高中生物教师     

通讯作者:朱玉芳:  

联系电话:13812674745           E-mailszdxzyf@163.com  

职称:副教授