教學(xué)設(shè)計一．設(shè)計理念以新課標(biāo)“提高生物科學(xué)素養(yǎng)，面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系”的課程理念來設(shè)計教學(xué)活動，將教材中經(jīng)典實驗的學(xué)習(xí)過程變?yōu)槟M科學(xué)家實驗的探究過程，努力激發(fā)學(xué)生學(xué)生的思維潛能，發(fā)揮他們的學(xué)習(xí)主動性。通過小組合作探究和課堂展示使其更深切地體會到科學(xué)家們富有創(chuàng)意的思維過程和巧妙的科研方法，從中感悟科學(xué)探索的艱辛和樂趣。二．教學(xué)手段將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)形式相結(jié)合，整合各種教學(xué)資源，增大課容量、提高了教學(xué)效率。同時注意新課標(biāo)下教學(xué)理念的滲透，重在引導(dǎo)和探究，讓學(xué)生在探究實驗中體驗、學(xué)習(xí)設(shè)計實驗的基本原則，學(xué)會分析、改進(jìn)實驗，科學(xué)地評價自己和別人的實驗?；诖?，選用了引導(dǎo)探究法和互動討論法來進(jìn)行本節(jié)課教學(xué)。三．核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)（1）生命觀念：①能按時間軸梳理光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的科學(xué)家及實驗。②認(rèn)同光合作用的概念及反應(yīng)式。（2）科學(xué)探究：①光合作用經(jīng)典實驗的設(shè)計與探究的能力②討論光合作用發(fā)現(xiàn)史角色體驗中，知識遷移能力、分析綜合能力。③在問題探討、思維探究等過程中，合作互助、分享并運用信息、表達(dá)交流、建構(gòu)模型的能力。（3）科學(xué)思維：探究過程中，學(xué)會控制自變量、觀察和檢測因變量和設(shè)計對照實驗的方法。社會責(zé)任：通過光合作用探究歷程的學(xué)習(xí)，交流、合作和評價，學(xué)會欣賞自己和他人，認(rèn)同科學(xué)探究的一般規(guī)律，增進(jìn)生物科學(xué)素養(yǎng)。三．教學(xué)重點（1）光合作用的探究歷程中經(jīng)典實驗的探究體驗；（2）解釋光合作用探究歷程實驗設(shè)計的原理和過程；（3）說明光合作用的定義并能據(jù)此寫出光合作用反應(yīng)式。四．教學(xué)難點（1）、科學(xué)家探究過程中經(jīng)典實驗的探究過程；（2）、闡述發(fā)現(xiàn)光合作用的實驗過程。五．教學(xué)過程學(xué)習(xí)過程教師組織和引導(dǎo)學(xué)生活動教學(xué)意圖創(chuàng)設(shè)情境、引入新課板書、課件探究歷程的經(jīng)典實驗回顧與探究強化實驗設(shè)計的基本原則，指導(dǎo)學(xué)生開展探究實驗概念得出播放第19屆壽光蔬菜博覽會視頻，視頻中體型巨大的瓜果和嬌翠欲滴的蔬菜都給我們帶來了視覺震撼，這一切都離不開綠色植物的什么生理過程？光合作用是綠色植物最重要的生理作用之一，與生物的生活、環(huán)境的變化息息相關(guān)，對光合作用的探究經(jīng)歷了漫長的探索歷程，這節(jié)課就讓我們穿越時空，共同回顧光合作用的發(fā)現(xiàn)之旅。（板書光合作用的探究歷程）1.古希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為：植物生長在土壤中，土壤是植物的食物來源。2.1648～1653年，比利時醫(yī)生海爾蒙特做了一個簡單而有意義的試驗。他把1棵重5磅的小柳樹苗種在桶內(nèi)，桶上加蓋，防止灰塵落入，桶內(nèi)裝有已稱重的土壤。他用純凈的雨水澆灌樹苗，5年后的柳樹長到270磅，而桶內(nèi)土壤損失卻極少?！裼捎陲@微鏡的發(fā)明，人們發(fā)現(xiàn)了植物的氣孔，并因此推測植物與空氣發(fā)生著作用。3.1771年英國化學(xué)家普利斯特，把一只點燃的蠟燭和一只小白鼠分別放在密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭不久就熄滅了，小白鼠也很快死去；但他將點燃的蠟燭與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭則不容易熄滅；將小白鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi)，小白鼠也不容易窒息而死。實驗證明植物能夠改善因蠟燭燃燒而損壞的空氣。4.1779年英格豪斯用了三個月的時間，做了500多次的植物對空氣影響的實驗，證明植物只有在光下才能改善空氣。5.1804年，沙斯修以人工定量配制的空氣充入放有綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內(nèi)。一星期后測試發(fā)現(xiàn)：6.綠色植物利用光照，吸收，CO2，釋放O2，光能去了哪？7.1864年德國科學(xué)家薩克斯把綠葉放在暗處幾小時，然后將葉片一半曝光，另一半遮光，一段時間，用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)曝光的一半葉片呈藍(lán)色，而遮光的一半葉片沒有發(fā)生顏色變化。8.1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片暴露在光下，在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌集中在葉綠體受光部位的周圍。他又將棱鏡產(chǎn)生的光譜投射到絲狀的水綿體上，發(fā)現(xiàn)好氧性細(xì)菌在水綿周圍的聚集情況。由以上探究歷程總結(jié)光合作用的概念，書寫光合作用反應(yīng)式，通過數(shù)據(jù)和類比（一年內(nèi)地球上所有綠色植物通過光合作用固定的有機物中的化學(xué)能相當(dāng)于我國24個三峽水電站一年的發(fā)電量）讓學(xué)生明白光合作用是整個生態(tài)系統(tǒng)能量之源、物質(zhì)之基！9.O2中的O來自什么反應(yīng)物？1939年，美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究了這個問題10.20世紀(jì)40年代，美國生物化學(xué)家卡爾文領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用含有放射性同位素14C的二氧化碳進(jìn)行實驗，經(jīng)過艱苦努力，基本確定了光合作用中二氧化碳的環(huán)式代謝途徑（即卡爾文循環(huán)）?？栁囊虼双@諾貝爾獎?！窆夂献饔醚芯康娜晕赐Ｖ构夂舷到y(tǒng)的高效傳能和轉(zhuǎn)能超快過程到底是如何進(jìn)行的?光合作用在常溫常壓下使水裂解釋放氧氣，這是怎樣做到的？進(jìn)入量子水平……探索，永無止境！人類仍面臨糧食短缺的問題，希望大家能以造福人類為己任，將來通過研究光合作用提高糧食產(chǎn)量，解決全球人類的吃飯問題思考回答：是光合作用?；硇⌒】茖W(xué)家角色體驗，探討回答問：海爾蒙特得出了什么結(jié)論？（柳樹的生長主要靠水而不是土壤）；他忽略了什么？（空氣）；給土壤稱重時應(yīng)注意什么？（烘干）；實驗中土壤重量也有少量減少，除了實驗誤差外，最可能的原因是什么？（植物吸收了其中的礦質(zhì)元素）。問：當(dāng)時普利斯特的實驗有時成功，有時卻不能重復(fù)上述結(jié)果，他自己也不知道是為什么。你知道原因嗎？（在光下就成功，在暗處就不成功）。問：該實驗是對照實驗？（是，屬自身條件對照）；單一變量是什么？（光照）是能否證明植物在放出氧氣的同時，吸收了二氧化碳？（不能）O2增多，CO2減少問：現(xiàn)在能證明吸收了CO2？（可以）根據(jù)能量守恒定律，光能轉(zhuǎn)化成了化學(xué)能學(xué)生合作探究設(shè)計實驗并通過投影儀展示。問：實驗前為什么把綠葉放在暗處幾小時？（讓葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉）；該實驗的實驗組和對照組分別是什么？（曝光的一半葉片和遮光一半葉片）；實驗結(jié)果說明什么？（植物在光下合成了淀粉）。學(xué)生合作探究設(shè)計實驗并通過投影儀展示。問：選用水綿作為實驗材料的優(yōu)點是什么？（絲狀綠藻，含帶狀螺旋形葉綠體，有利于直接觀察光合作用發(fā)生的位置）；實驗說明了什么？（①葉綠體是光合作用的場所；學(xué)生板書光合作用方程式，總結(jié)原料、產(chǎn)物、場所、動力將魯賓和卡門的實驗改為探究性實驗，學(xué)生通過小組討論得出三種可能的實驗結(jié)論。并明確了實驗設(shè)計的基本原則，實驗步驟書寫的嚴(yán)謹(jǐn)性。學(xué)習(xí)同位素標(biāo)記機示蹤技術(shù)光合作用于1771年被發(fā)現(xiàn)，歷經(jīng)200余年，對光合作用的研究不斷小有所成，其中有6次因有重大突破而獲諾貝爾獎。人類一直夢想著有朝一日能夠人工合成糧食，從而掀起世界性“綠色革命”，徹底解決糧食問題。盡管在探索中還會有數(shù)不清的困難，但我們堅信這一天一定會來到。激發(fā)學(xué)生的濃厚興趣并提出學(xué)習(xí)主題：光合作用提出本節(jié)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容引導(dǎo)到光合作用的探究歷程。不要盲目相信權(quán)威和直覺，科學(xué)需要有實驗證據(jù)來支持?？茖W(xué)家應(yīng)該是一個健康的懷疑者。海爾蒙特的實驗雖簡單，但堅持5年卻不容易。他的認(rèn)真推翻了長期以來人們所持的錯誤觀點。人類研究的方向從土壤轉(zhuǎn)向了空氣。顯微鏡的發(fā)明為研究提供了新的技術(shù)工具。上述實驗說明科學(xué)設(shè)計實驗過程是實驗成敗的重要因素。解釋定量與定性分析的區(qū)別。技術(shù)進(jìn)步再一次促成了新的研究成果類比推理的方法是遷移發(fā)現(xiàn)的重要途徑暗處理的意義；復(fù)習(xí)對照實驗；證明光合作用的產(chǎn)物除了氧氣之外還有糖類（淀粉）。恩吉爾曼能在精密技術(shù)條件尚未發(fā)展的時代，以簡單的，然而卻是極其精巧的實驗，揭示了這一重要的科學(xué)規(guī)律，令人嘆服！說明，科學(xué)家的大膽設(shè)想有時候比技術(shù)更加作用。技術(shù)進(jìn)步繼續(xù)推動科學(xué)發(fā)現(xiàn)同位素標(biāo)記法，這種方法在自然科學(xué)研究領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用?？偨Y(jié)科學(xué)探究的一般過程和規(guī)律，鼓勵同學(xué)們學(xué)習(xí)偉大先行者的精神，大膽探索，取得新的突破！希望，同學(xué)們中將來也有諾貝爾獎獲得者…滲透社會責(zé)任和職業(yè)規(guī)劃教育六．板書設(shè)計1.正板書：光合作用的探究歷程光光葉綠體CO2+H2O(CH2O)+O2葉綠體2.副板書：科學(xué)探究的一般歷程與規(guī)律提出問題做出假說實驗驗證得出結(jié)論學(xué)情分析學(xué)生在初中生物課中學(xué)習(xí)過有關(guān)光合作用的知識，對于光合作用發(fā)現(xiàn)史也有所了解，而且生活實踐中也對光合作用有所體會。但是，對于光合作用的完整探究歷程卻很陌生，對于我們這節(jié)課要達(dá)到的目標(biāo)“科學(xué)探究的一般方法”知之甚少且不成系統(tǒng)。高中學(xué)生具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，但分析、推理和抽象思維能力不強；具有探索新事物的好奇心，又往往具有盲目性，缺乏理性思考，并對探索科學(xué)的過程、方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。但學(xué)生對本節(jié)知識求知欲強，積極性高，學(xué)習(xí)潛力很大。故在教學(xué)過程中，教師要盡量創(chuàng)設(shè)學(xué)生活動的機會，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)活動的主體，教師只是為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供必要的指導(dǎo)和知識鋪墊。同時在學(xué)習(xí)過程中適時總結(jié)科學(xué)家的科研方法和科學(xué)家的科學(xué)素養(yǎng)，并結(jié)合人類面臨問題、現(xiàn)代研究進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任，并對其職業(yè)規(guī)劃作出指導(dǎo)。 效果分析新課標(biāo)主張教學(xué)過程的重心由傳授知識轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)，教師應(yīng)從傳授知識轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生的思考能力。因此本節(jié)課在設(shè)計上以學(xué)生為本，以學(xué)生的合作探究、回答代替老師的“講”，以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和討論代替教師的“灌”，讓學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，使其真正成為學(xué)習(xí)的主體，教師只是起到引導(dǎo)、總結(jié)、糾錯和傾聽的作用。因而這節(jié)課師生平等和諧，學(xué)生反應(yīng)活躍，在知識、技能和情感等領(lǐng)域上得到較好的發(fā)展，創(chuàng)造性思維得以體現(xiàn)，對自己得出的知識印象深刻，教學(xué)反應(yīng)效果較好。教材分析《光合作用的探究歷程》是人教版高中生物學(xué)教材必修一《分子與細(xì)胞》第五章《細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用》的第四節(jié)第二課時的內(nèi)容。本節(jié)課包括“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”、“光合作用的原理和應(yīng)用”兩大部分內(nèi)容，其中“光合作用的探究歷程”這部分內(nèi)容往往被許多老師在上課時一帶而過，并未加以重視。事實上，光合作用探究過程中的經(jīng)典實驗，從一定程度上反映了科學(xué)探究的一般方法，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的好素材，為后面眾多的實驗打下一個良好的感知基礎(chǔ)，也為講述光合作用的原理、過程做好知識鋪墊。因此，“光合作用的探究歷程”這部分內(nèi)容相當(dāng)重要，不容忽視。教材主要介紹了普里斯特利、英格豪斯、薩克斯、魯賓和卡門、恩格爾曼、卡爾文等光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的幾個經(jīng)典實驗。在這其中蘊含著科學(xué)探究的一般方法，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和探究能力的好材料。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，旨在讓學(xué)生明白科學(xué)上的每一項發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的背后都凝聚著無數(shù)探索者的辛勤勞動，學(xué)生通過學(xué)習(xí)能夠更好地體會到一個正確的科學(xué)結(jié)論是經(jīng)過許多的生物科學(xué)家不斷完善的過程，也為學(xué)生后續(xù)科學(xué)史的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 第五章第4節(jié)光合作用的探究歷程☆核心素養(yǎng)目標(biāo)1.生命觀念：通過科學(xué)家的探究歷程，真正理解光合作用的原料、產(chǎn)物、場所和條件。2.科學(xué)思維:能根據(jù)時間軸，運用文字、圖示等方式再現(xiàn)光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程3.科學(xué)探究：能模仿科學(xué)家的實驗方法和思路，遵循實驗設(shè)計的原則與他人合作完成實驗設(shè)計4.社會責(zé)任：通過“角色”扮演感悟科學(xué)家的科學(xué)精神，認(rèn)同科學(xué)探究的一般規(guī)律，并關(guān)注光合作用的研究進(jìn)展?！顚W(xué)習(xí)過程光合作用發(fā)現(xiàn)史閱讀課本P100—102頁、P105頁內(nèi)容和學(xué)案上補充資料，按時間軸，梳理以下科學(xué)家的實驗結(jié)論序號年代科學(xué)家實驗結(jié)論植物生長原因的探索1公元前亞里士多德（古希臘）植物生長離不開217世紀(jì)30年代海爾蒙特（荷蘭）植物生長離不開光合作用的發(fā)現(xiàn)過程探究31771年普利斯特利（英）植物可以更新因而變得污濁的空氣41779年英格豪斯（荷蘭）和植物體的在更新空氣中不可缺少51804年沙斯修（瑞士）綠葉在光下放出的氣體是，吸收的是61845年梅耶（德）植物進(jìn)行光合作用時把能轉(zhuǎn)化成能儲存71864年薩克斯（德）光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還有81880年恩格爾曼（美）光合作用需要，場所是光合作用的深入研究91939年魯賓和卡門（美）氧氣中的O來自101949-1957年卡爾文（美）卡爾文循環(huán)：探明了二氧化碳中的碳最終轉(zhuǎn)移到有機物中的途徑光合作用的拓展研究111931年范尼爾（荷蘭）化能合成作用：硫細(xì)菌可利用氧化硫化氫釋放的能量將二氧化碳和水合成有機物二．科學(xué)家對光合作用探究歷程的歸納由上述實驗歸納光合作用的場所、動力、原料、產(chǎn)物，得出光合作用的反應(yīng)式。場所：；

動力：；原料：；

產(chǎn)物：。光合作用反應(yīng)式：☆合作探究：經(jīng)典實驗再現(xiàn)1.請模擬薩克斯、恩格爾曼的實驗過程，詳細(xì)寫出實驗步驟，得出實驗結(jié)論2.魯賓和卡門的實驗若作為未知的探究實驗，請設(shè)計該實驗的實驗方案，寫出實驗步驟，預(yù)測可能的實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論。☆資料補充：1.亞里士多德的腐殖質(zhì)學(xué)說這一學(xué)說是古希臘哲學(xué)家亞里士多德提出來的。他通過觀察發(fā)現(xiàn)植物生長總是離不開土壤且某種物質(zhì)經(jīng)腐爛之后會促進(jìn)植物的生長。因此他認(rèn)為植物生長是因為從土壤中吸收了一種叫“腐殖質(zhì)”的生長汁的緣故，土壤是植物的食物來源。2.海爾蒙特桶栽柳樹實驗17世紀(jì)30年代荷蘭醫(yī)生海爾蒙特將一顆柳樹栽種于一桶土中，栽種之前稱得柳樹和土的質(zhì)量分別為2.27千克和90.72千克，五年中對柳樹僅僅是按時澆水，五年后稱得柳樹和土的質(zhì)量分別為76.7千克和90.663千克，發(fā)現(xiàn)柳樹在五年中增長了74.43千克，而土只減輕了57克。3.英格豪斯的實驗1779年英格豪斯用了三個月的時間，做了500多次的植物對空氣影響的實驗，證明植物只有在光下才能改善空氣。他用藻類植物作為實驗材料，方法如下圖。

4.1804年，瑞士生物學(xué)家沙斯修通過給密閉裝置中的綠色植物輸送人工定量配置的空氣，一周后定量分析，發(fā)現(xiàn)裝置中氧氣增多，二氧化碳減少，證明植物在光下放出氧氣的同時消耗二氧化碳。5.薩克斯實驗裝置附：探究實驗記錄表一、提出問題：二、作出假設(shè)：三、設(shè)計并實施實驗：1．材料用具：2．方法步驟：預(yù)測結(jié)果：得出結(jié)論：☆鞏固練習(xí)1.右圖表示德國科學(xué)家薩克斯的實驗，在葉片照光24小時后，經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部分呈棕色，而不被錫箔覆蓋的部分呈藍(lán)色。本實驗說明（）①光合作用需要CO2

②光合作用需要光③光合作用需要葉綠素④光合作用放出氧

⑤光合作用制造淀粉

A．①②

B．③⑤

C．②⑤

D．①③2.為了研究陽光對大豆發(fā)芽的影響,某同學(xué)設(shè)計了一個試驗:在兩個花盆中種了大豆,并對陽光,溫度,水加以控制:花盆①在陽光下，溫度20℃，水分充足；花盆②在暗室中，溫度20℃，缺乏水分。對此正確的評價是（）

A.兩個花盆都應(yīng)放在陽光下

B.兩個花盆的溫度都應(yīng)維持在0℃

C.兩個花盆都應(yīng)保證充足的水分

D.兩個花盆都應(yīng)放在暗室中3.現(xiàn)有四個實驗裝置，若要驗證綠色植物產(chǎn)生O2需要光和驗證O2是否由綠色植物釋放，應(yīng)選用的實驗組合分別是（）A、①②和①③ B、②③和①②C、②④和①③ D、②③和③④4.為證實葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細(xì)菌的臨時裝片進(jìn)行實驗，裝片需要給予一定的條件，這些條件是（）A、光照、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液B、光照、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液C、黑暗、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液D、黑暗、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液