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1、1定向激趣、启发思维的互动式教学模式光合作用教学案例生物组 魏 娟一、教材内容分析光合作用发现过程的一系列实验，在生物学发展史上堪称经典。大胆的推测、巧妙的实验设计和严密的逻辑推理，无不闪耀着科学家的智慧之光，并且贯穿于其中的科学思维与研究方法，可启发学生进行探究式学习。在以往的教材中，光合作用的发现史一般放在阅读材料部分。教师在课堂教学中至多附带一点简单介绍，甚至略去。然而，随着此次新课改的实施，这段内容的教学功能受到了越来越多的重视。本课通过让学生模拟科学家的思维方式，重视生物学经典实验，掌握光合作用的过程及本质。二、教学目标1.知识目标：（1）通过研究经典实验大致认识人类探索光合作用的历
2、程；了解经典实验的方法和结论。（2）概述光合作用的光反应和暗反应的基本过程和相互关系。2.能力目标：（1）体验前人设计实验的技能和思维方式；经历科学探究的一般过程；（2）让学生初步学会提取、分离叶绿体中色素的方法和技能；（3）通过引导学生分析光反应和暗反应的过程，概括物质和能量转化的本质，培养学生分析概括的能力。3.情感、态度和价值观目标：学习光合作用的过程中，渗透物质与能量，光反应与暗反应间的辨证关系，树立辨证观点。三、教学重点和难点教学重点：光合作用的过程教学难点：光合作用中的物质和能量变化四、学情分析1.光合作用过程是本课题的核心内容学生只有认识了光合作用的光反应和暗反应的过程，才能理解
3、从光能、ATP 分子中活2跃的化学能到糖类等有机物分子中的稳定的化学能这一能量转移过程，掌握光合作用的能量和物质变化的本质，使学生对光合作用的认识水平，在初中的基础上前进一步。2.学生只有知道光合过程的各个环节，才能理解内外因素对光合作用的影响，才能进一步研究如何提高光合效率的途径，提高农业产量的技术。因此，学习光合作用的过程，是深入联系生产实际的理论基础。3.从生物界看，光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢。光合作用制造的有机物，不仅供绿色植物本身利用，也是地球上绝大多数生物体中有机物的来源，是生态系统中的生产者。这些，是学生学习呼吸作用、生态系统等内容的基础。五、课前准备1.资料准备：利用
4、初中教材和高中教材等参考资料，通过因特网搜集一些关于光合作用的发现（经典实验）解读材料，经编辑后印发给学生，并要求学生结合教材进行预习。色素的提取和分离实验结果（菠菜色素提取滤纸条）2.媒体准备：本课使用的媒体主要为电脑，即需要制作好课件。六、教学理念和方法1.教学理念互动教学模式认为，有意义的学习是在与他人的互动中产生的，学生原有的知识结构是影响他们新的学习的重要因素。教师的重要任务是给学生提供一个适宜的环境（即创设情景） ，由学生自己来发现和体验，并通过检验，将他们与他人相冲突的思想进行对比（也就是互动教学）的过程来构建起自己的知识体系，在构造新的认识中最终做出自己的判断。互动教学模式一般
5、包括 5 个环节：“定向激趣” 、 “启发思维” 、 “调整思维” 、 “形成思维”和“应用思维” 。2.教学方法：讲授法、演示法、讨论法七、教学过程（一）定向激趣，引入课题 第一步：教师用多媒体播放一段短片（动物要以食物来维持生命；一棵小树长成参天大树其质量增加几百至几千倍）他们的食物是什么呢？引导学生答出，植物通过光合作用生长。从而引入课题这就是本节课要学习的内容（板书：光合作用）目的：通过短片的播放让学生感受到人们的生产、生活离不开光合作用，体会光合作3用的重要性，引入课题。第二步（教师复习提问）：光合作用的场所在哪里？光合作用需要什么条件？产物是什么？并由此归纳出光合作用的概念。教师组
6、织学生讨论并得出结论：光合作用是指绿色植物通过叶绿体（场所） ，利用光能（条件） ，把二氧化碳和水（原料）转化成储存着能量的有机物（产物） ，并且释放出氧气的过程。 （板书：光合作用的概念）目的：通过复习提问，巩固原有知识，引入将要学习知识点，实现了知识的正迁移，以达到推陈出新的目的。（二）启发思维 第一步：教师鼓励学生根据光合作用的概念，写出反应方程式：叶绿体6CO2+12H2O C 6H12O6+6H2O+6O2 （板书：光合作用反应方程式）光能目的：教师根据学生的书写情况，指出书写时经常出错的地方（学生常把叶绿体和光能忘写） ，提醒学生今后注意。第二步（学生活动）：仔细观察这个反应方程式
7、，用现有的知识进行分析对比，教师引导他们提出一些具有探索价值的问题：（1）肉眼看不见的情况下，科学家怎样发现绿色植物吸收 CO2，释放 O2？ （2）光合作用合成的有机物是不是一定是葡萄糖？（3）光合作用所释放出来的 O2 其氧原子是来自 CO2，还是 H2O？（4）在反应物中有 12H2O，生成物中也有 6H2O，为什么不将两者对消呢？（5）叶绿体为什么可以利用光能？（6）CO 2 的性质不活泼，为什么也能被还原成葡萄糖？（7）光合作用对于整个生物界甚至整个自然界有什么贡献？ 目的：利用这些具有探索价值的问题，激发学生学习兴趣，为讲新课作准备。（三）共同探索，调整思维 讲授新课的过程，就是在
8、教师的指导下由学生自己来探索和建构自己知识框架的过程。方法：在整个学习过程中，学生可以将自己的思想和他人的思想进行对比。从中得到启迪，并调整自己的思维，形成正确的认识。教师把复杂的问题分解成几个小问题，帮助学生突破难点，同时让学生在潜移默化中学会解决复杂问题。41.光合作用的发现（板书）第一步：教师让学生阅读以下材料，分析并分别得出结论：（1）17 世纪初，布鲁塞尔医生 Van Helmont 做了一个实验：将一株 2.3 千克重的柳树种在 90.8 千克的干土中，用雨水浇灌 5 年，小柳树长成 76.7 千克，而土壤重量只比原来减少 57 克。他由此得出结论：植物是从水中取得生长所需的物质的
9、。这个结论全部正确吗？学生讨论并得出结论：这个结论不全正确，植物生长还需要营养物质。目的：通过讨论不仅让学生获得了更全面、更准确的知识，还提高了学生的语言表达能力、进一步加强了学生的合作意识。（2）1772 年，英国化学家普里斯特利（J.Priestley）报道，在密闭器中蜡烛燃烧污染了空气，并使其中的小鼠窒息，但若在密闭器中放入一枝薄荷，小鼠生命得到挽救。他的结论是植物能净化空气，但他所做的实验有时成功，有时失败，试想一下可能的原因是什么?学生讨论并推测：可能实验过程中没考虑阳光的作用，致使薄荷产生的氧气不足以提供给小鼠呼吸。提出假设，光合作用需要阳光。（3）1779 年，荷兰医生 Jan
10、Ingenhousz 才确定植物净化空气是依赖于光的。（4）1782 年，日内瓦牧师 J.Senebier 证明，植物在光照时吸收 CO2，并放出 O2。（5）1804 年，N.T.de Saussure 发现，植物光合作用后增加的重量大于吸收 CO2 和放出O2。 （提问学生：增加的部分来自什么物质？）学生讨论并得出结论：水参与了光合作用。（6）1864 年，德国科学家萨克斯 J.von Sachs 观察到光照的叶绿体中有淀粉的积累，显然这是由于光合作用产生的葡萄糖合成的。（7）1880 年，德国植物生理学家恩吉尔曼教授利用水绵做了如下实验：他将水绵放在暗处，然后用光束对水绵细胞的不同部位做
11、点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在投射到叶绿体上的光点处。 （提问学生：为什么会出现上述情况？）学生讨论并得出结论：叶绿体是光合作用的场所，光合作用产生 O2。（8）到 20 纪 30 年代，美国科学家鲁宾和卡门做了如图 1 所示的实验。引导学生讨论，与学生共同完成实验设计，同时演示幻灯片。用氧的同位素 18O 分别标记 H2O 和 CO2，使它分别成为H218O 和 C18O2，然后进行两组光合作用的实验：第一组向绿色植物提供 H218O 和 CO2；第二组向同种绿色植物提供 H2O 和 C18O2。在相同的条件下，对5两组光合作用实验释放出的氧进行分析，结果表明，第一组释放的氧全部是
12、18O2，第二组释放的氧全部是 O2。这个实验证明：光合作用释放出来的氧气全部来自水。教师总结：由此可以看出，几代科学家历经二百多年，才对光合作用的生理过程有了比较清楚的认识。可见，科学的发展道路是很艰难，这里不仅包含着科学家们的艰辛劳动与智慧，还与社会科学技术的进步与发展密切相关。至此，人们对光合作用的认识可用下式表示：叶绿体6CO2+12H218O C 6H12O6+6H2O+618O2 （板书：反应方程式）光能目的：通过让学生模拟科学家的思维方式，重现生物学经典实验的过程和结论，重视前后知识的联系。2.叶绿体中的色素（板书）第二步（学生活动）：课前先让学生以分组的形式做“叶绿体中色素的提
13、取和分离”实验，并得到菠菜色素提取滤纸条。实验结果如右图在学生观察的基础上，总结板书（如图 2-9） 。教师点拨：在通常情况下，叶绿素的含量是类胡萝卜素的 4 倍，因此，在春夏季节我们所见到的叶子通常是绿色。目的：通过实验培养学生的观察能力和动手能力。第三步（学生活动）：阅读以下材料1881 年，恩吉尔曼教授又做了以下实验：他将一种丝状绿藻（刚毛藻）置于显微镜下，并用具有精细光谱的光束照射丝状绿藻，发现好氧细菌围绕着藻丝照射几分钟后，这些细菌都聚集在被红光和蓝紫光所照射到的藻丝周围，如图 2 所示。这说明叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。学生讨论并得出结论：叶绿体中的色素主6要吸收红光和蓝紫
14、光。目的：学生获取知识的途径不再局限于课本，充分利用身边的信息资源不仅提高了学生的学习兴趣、有利于学生学习活动的进行还拓展了学生的知识面，将课堂与生活联系起来，使学习不再枯燥乏味。很多学生还学会了质疑，并有了学以至用的想法。这充分体现了探究式学习的特点。3.光合作用的过程（板书）第四步（演示法）：先用多媒体展示叶绿体的亚显微结构，让学生回顾已学过的叶绿体结构的相关知识，弄清光合作用有关的酶和色素的分布部位，并进一步说明光反应和暗反应的部位，以达到温故知新的目的。教师讲述：光合作用按照是否需要光的参与，分为光反应和暗反应。（1）光反应阶段（板书）光反应的过程，以教师讲解为主，边讲解边板图。（如图
15、 210）水的光解 （板书）让学生回顾科学家鲁宾和卡门所做的实验，并让学生写出反应式：光2H2O 4H +O2 由此推导，要生成 6mol 的 O2，需要光解 12mol 的水，可见生成物中的水是后来重新生成的，并且可将反应式简化。叶绿体CO2+H2O （CH 2O）+O 2 （板书：反应方程式）光能ATP 的形成（板书）教师启发：什么叫能量守恒定律？并从“能量既不能产生，也不能消失，只是从一种形式转变成另一种形式”入手，引导学生探索，要把光能转变成葡萄糖中稳定的化学能，首先要把光能转变成 ATP 中活跃的化学能，留待暗反应用。酶ADP+Pi+光能ATP教师演示，学生总结：场所：叶绿体的囊状结
16、构薄膜上7条件：色素、酶、光能 水的光解： 光光反应阶段 过程 2H2O 4H+O 2ATP 的形成：酶ADP+Pi+光能ATP本质：光能转化为 ATP 中活跃的化学能目的：在演示过程中，学生自己归纳总结，整合规律，能对所学的知识透彻理解，印象深刻。这无疑极大地调动了学生的学习热情。（2）暗反应（板书）教师讲解：光反应必须在有光的条件下才能进行，它为暗反应提供了H和 ATP；暗反应不需要光，但要以光反应为前提条件，并且需要 CO2 和酶等。从而引出暗反应，达到承上启下的作用。第五步：暗反应如图 2-11 所示，边讲解边分析暗反应阶段的 CO2 的固定和 CO2 的还原两过程。教师演示，学生总结：场所：叶绿体的基质中条件：多种酶CO2 的固定： 酶暗反应阶段 过程 CO2 + C5 2C3CO2 的还原： ATP2C3
