初一生物教学示例：有机物的制造-光合作用

教学目标

　　知识目标

　　1、探究光合作用的原料、产物、条件和场所，阐明光合作用的实质和意义;

　　2、举例说明光合作用原理在生产上的应用，解释有关的实际问题。

　　能力目标

　　1、通过查阅有关光合作用的发现过程的资料，培养学生查阅、整理资料的能力;

　　2、通过光合作用的一组探索性实验过程，使学生学会观察和记录植物生理实验现象的基本方法，初步明确从现象到本质的科学思维方式。

　　情感目标

　　1、通过光合作用一组实验的操作过程，培养学生实事求是的科学态度和一丝不苟的探究精神;

　　2、通过光合作用在生产上的应用的教学，使学生意识到生物科学的价值，增强其学习兴趣和主动性。

　　教学建议

　　教材分析

　　光合作用是绿色植物的一项非常重要的生理功能。因此，“有机物的制造——光合作用”这一节既是本章的重点，也是全书的重点。在初中生物教学中，光合作用的概念是学生学得的第*个复杂的概念，如何以概念和形成途径使学生掌握光合作用概念，是本节的教学重点。因此有必要让学生通过了解光合作用的发现过程来分析、讨论光合作用的原料、条件及产物，再以一组光合作用的探索实验加以检验。而光合作用的一组探索性实验能否成功，则是教学中突出重点和突破难点的关键。本节的教学安排为3课时，第1课时讲授光合作用的发现过程，第2课时光合作用的探索性实验，第3课时总结光合作用的概念、实质及意义。

　　教法建议

　　光合作用的发现过程，可以事先让学生以小组为单位进行资料的搜集和整理，带到课堂上来进行交流，通过概述某科学家的实验过程或结果，启发学生通过分析和思考得出相应的结论。光合作用的发现过程教学内容如下：

　　科学家实验过程或结果实验结论

　　海尔蒙特 1648木桶里栽柳5年，雨水浇灌，柳苗由2.3kg增重至76.8kg;90kg干土减重57g柳的增重来自水

　　普利斯特利 1771钟罩里的小鼠窒息而死;将小鼠与植物同时放入密封的钟罩内，小鼠生活正常植物能“净化”空气

　　英格豪斯 1779植物的绿色部分，只有在光下才能起到“净化”空气的作用光的重要作用

　　谢尼伯 1782发现照光时绿色植物吸收CO2，释放O2CO2是原料，O2是产物

　　索热尔 1804植物增重大于CO2吸收量减去O2释放量水是原料

　　萨克斯 1864发现照光时叶绿体中的淀粉粒才会增大有机物是产物

　　其教学目标有三：一是使学生领悟到光合作用的发现是许多科学家智慧的结晶和不懈努力的结果，因此要珍惜学习知识的机会;二是使学生领略科学家们发现问题和解决问题的科学思维方式，接受科学素质的启蒙教育;三是通过光合作用发现过程分析其原料、条件和产物，为下一步探究实验做准备。

　　“绿叶在光下制造淀粉”的实验，应注意的问题有：

　　(1)选叶遮光应先暗处理。应选择生长健壮，便于接受光照的叶片，经过遮光处理后，再放入暗处2~3天。暗处理条件下，叶肉组织不能合成淀粉，细胞内积累的淀粉大部分被呼吸消耗或以蔗糖形式运出叶片。由于叶片内淀粉含量显著降低，从而为取得理想的实验效果创造了条件。

　　(2)对遮光——暗处理材料的光照时间应视光强度而定。实验当天的上午，强光照射3~4小时，下午实验效果显著;若上午使用实验材料，则必须在夜间用灯光照射处理材料，光线不强应延长光照时间。

　　(3)酒精脱色过程一定要采取隔水加热法(水浴)。当叶片在酒精里呈黄白色时，应先熄灭酒精灯。一定要注意安全，事先准备好湿抹布，一旦出现问题不要慌乱。

　　(4)酒精脱色处理的叶片脆而硬，用热水漂洗的作用主要是使叶片经过水化处理而变软，并为碘与淀粉的反应创造条件。

　　(5)滴加碘液的同时，注意观察叶片不同部位的颜色变化。

　　(6)处理好实验课上教师的讲解与学生活动的关系。在让学生明确实验目的，掌握实验方法之后，要给学生足够的时间进行操作，并仔细观察和分析所看到的现象。

　　“光合作用需要二氧化碳”和“光合作用产生氧气”两个演示实验要力争演示成功，这两个实验效果往往不理想，原因是多方面的，要不断总结可将实验装置进行改进。另外在进行演示之前要简要介绍实验装置和基本原理，这样有利于学生通过现象分析实验结果，从而得出结论。

　　有关光合作用的一组探索性实验，实际上是对光合作用假设的实验验证，通过实验检验证明有关光合作用的实验假设是成立的，从而形成光合作用的概念。因此，教学时在每完成一个探索性实验之后，都要引导学生通过讨论明确每个实验揭示的问题。当一组探索性实验完成后，应指导学生明确光合作用的原料、条件、产物等问题。

　　第3课时在上述实验基础之上，对光合作用的概念加以总结，让学生尝试用关系式的形式描述光合作用，并用语言加以描述。这样就得到了光合作用的定义，从而完成了光合作用概念形成的过程。光合作用的意义的教学活动应立足于启发学生运用知识来说明或解决实际问题，在分析和说明问题过程中领悟光合作用在生物界乃至整个自然界中的重要意义。

　　教学设计方案

　　重点：光合作用所需原料、条件、产物的实验

　　光合作用的概念和实质

　　难点：光合作用一组实验的组织和实施

　　光合作用的实质

　　教学过程：

　　(第一课时)光合作用的发现

　　引言：上一节我们了解了叶是进行光合作用的主要器官，叶片的结构有着与光合作用相适应的特点。那么，什么是光合作用呢?光合作用是怎样被发现的呢?这还得从柳苗生长之迷说起。

　　17世纪以前人们认为，植物生长在土壤中，一定是从土壤中获得生长需要的各种物质。一株大树那粗大的树干、茂密的枝叶、丰硕的果实，都是由植物从土壤中吸收的物质变化来的。果真是这样吗?怎样证明这个观点是否正确呢?科学家是通过探究过程寻求有关自然界各种问题的答案的，揭示柳苗生长之迷也是如此。

　　在课前查资料的基础上，请同学以讲故事的形式讲述海尔蒙特的实验。

　　17世纪上半叶，比利时科学家海尔蒙特设计了一个简单而又巧妙的实验：他将一棵重2.3kg的柳苗栽种到一个盛有土壤的木桶中，木桶内土壤的重量是90kg。此后，他只用纯净的雨水浇灌柳苗。为了防止灰尘落入，他专门制作了桶盖。5年过去了，柳苗渐渐地长大了。他再次称量柳苗和土壤的重量，结果使海尔蒙特大吃一惊：柳苗重量增加74.5kg,土壤重量仅减少了0.057kg!(配合投影图)同学们，根据海尔蒙特的实验，你能得出什么结论呢?

　　小组讨论发言，得出结论：柳苗生长所需要的物质，并不是由土壤直接转化的，水才是使植物增重的物质。(板书：海尔蒙特 柳苗生长之迷 说明柳苗的增重来自水)

　　提问：海尔蒙特的实验结论完全正确吗?从植物生活环境的角度分析植物生长需要的物质来源，还应该考虑什么因素?

　　讨论发言：可提到阳光、空气。看来，海尔蒙特的实验还是有很大的局限性的。那么，后来的科学家又是怎样做的呢?

　　1771年英国科学家普利斯特利在研究助燃空气时，做了一个新奇的实验。请几个同学分角色扮演蜡烛、小鼠、绿色植物和太阳，伴随着解说员的讲解表演普利斯特利的三个实验(配合投影图)。

　　分析讨论实验结果说明了什么问题，得出结论：植物能"净化"空气。(板书：普利斯特利 钟罩内的实验 说明植物能"净化"空气)

　　提问：当人们重复普利斯特利的实验时，有的获得成功，有的总是失败，甚至发现植物还会更严重地污染空气。为什么学者们会得到不同的实验结果呢?

　　讨论回答引出下一个实验：阅读材料"1779年荷兰科学家英格豪斯通过实验证明绿色植物只有在光下才能净化空气;他还发现，光照下的绿色植物能够释放气体，这种释放气体的能力在夕阳西下时降低，日落后则完全停止?quot;这说明什么问题?

　　学生回答：光的重要作用。(板书：英格豪斯 绿色植物只有在光下才能起到"净化"空气的作用 说明光的重要性)

　　提问：英格豪斯的实验结果说明光合作用的条件是什么?(光)

　　讲述：那么，在光照下绿色植物究竟释放什么气体?这种气体是否与植物净化空气的作用有关呢?后来，科学家们了解了空气的组成成分，明确了这种气体就是氧气。

　　阅读材料："1782年瑞士牧师谢尼伯通过实验证明植物在光下放出氧气的同时，还要吸收空气中的二氧化碳。在此基础上，1804年瑞士学者索热尔对光合作用进行定量测定，发现在光合作用的过程中，植物的增重量大于二氧化碳吸收量减去氧的释放量。因此他指出绿色植物在光下同时还要消耗水，这也与海尔蒙特的结论相吻合。1864年德国科学家萨克斯做过这样的实验：把绿叶放在暗处数小时，消耗叶片中部分营养物质，然后把叶片的一部分暴露在光下，另一部分遮光。经过一段时间后，用碘蒸汽处理叶片，结果遮光的部分叶片无颜色变化，而照光的一部分叶片显示深蓝色。科学家们已经证实，只有淀粉遇碘呈现蓝色，淀粉燃烧时能够生成二氧化碳和水，因而它是一种有机物。萨克斯的实验使人们认识到，绿色植物在光下不仅能够释放氧气，而且能够合成淀粉等物质，供给植物生长发育等生命活动所用。1897年，人们把绿色植物的上述生理活动称为光合作用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。"

　　提问：上述研究结果说明光合作用的原料和产物各是什么?

　　学生讨论后回答(板书：谢尼伯 发现光照时绿色植物吸收二氧化碳，释放氧 说明光合作用的原料是二氧化碳，产物是氧;索热尔 植物增重量大于二氧化碳吸收量减去氧的释放量 说明光合作用的原料还有水;萨克斯 发现光照时叶绿体中的淀粉粒才会增大 说明淀粉是光合作用的产物)

　　总结：光合作用的原料、条件、产物各是什么?这样一个生产加工的过程是在哪进行的呢?