教學(xué)設(shè)計

課程基本信息學(xué)科生物年級高一學(xué)期秋季課題探究環(huán)境因素對光合作用的影響教學(xué)目標(biāo)1.生命觀念：通過分析環(huán)境因素對光合作用強度的影響，學(xué)生理解細胞生命活動中物質(zhì)與能量的動態(tài)轉(zhuǎn)化與平衡，培養(yǎng)一定的“物質(zhì)與能量變化”觀。2.科學(xué)思維：在解析光合作用實驗數(shù)據(jù)時，運用邏輯推理和批判性思維，促進形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，能夠在復(fù)雜問題中尋找科學(xué)規(guī)律。3.科學(xué)探究：鼓勵學(xué)生設(shè)計并實施探究實驗，以不同行道樹種類和溫度變化為變量，探究其對光合作用強度的影響，強化了學(xué)生的實驗設(shè)計能力。同時，引導(dǎo)學(xué)生反思實驗過程，提出改進方案，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和持續(xù)探究的精神。4.社會責(zé)任：在探討光合作用與環(huán)境保護的關(guān)系時，特別是“碳中和”議題，學(xué)生將認(rèn)識到個人及集體行為對全球氣候的影響。通過實驗探究結(jié)論的得出，為應(yīng)對氣候變化提出自己的建議，培養(yǎng)社會責(zé)任感。教學(xué)重難點教學(xué)重點：1.光合作用受溫度、光照強度、光質(zhì)等環(huán)境因素的影響。2.設(shè)計合理的實驗方案，能夠控制自變量（如溫度）、檢測因變量（如CO?吸收量），并控制無關(guān)變量。教學(xué)難點：1.設(shè)計溫度對行道樹捕碳能力影響的實驗方案并改進。2.能夠正確解讀數(shù)據(jù)圖表，分析實驗結(jié)果背后的科學(xué)原理。教學(xué)過程（一）創(chuàng)設(shè)情境，問題導(dǎo)入在75屆聯(lián)合國大會上習(xí)近平主席提出我國CO2排放力要在2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。結(jié)合本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，我們可以采取什么方法早日實現(xiàn)碳中和呢？行道樹作為城市的綠色基礎(chǔ)設(shè)施,對于降低CO2濃度實現(xiàn)“碳中和”具有積極作用，通過優(yōu)化行道樹的種植，利用其光合作用能力來吸收大氣中的CO?。問題1：光合作用反應(yīng)強弱的指標(biāo)是什么?問題2：影響光合作用強度的因素有哪些呢？探究溫度對行道樹捕碳能力的影響任務(wù)一：探究溫度對行道樹“捕碳”能力的影響任務(wù)二：探究光照強度對行道樹“捕碳”能力的影響任務(wù)三：探究光質(zhì)對行道樹“捕碳”能力的影響下面我們以溫度這一因素為例展開我們的探究之旅。問題1：我們可以用什么方法來比較CO2的吸收能力呢？介紹傳感器檢測和葉圓片上浮法。問題2：行道樹的“捕碳”能力會隨四季變化嗎？答案顯然是肯定的。那么我們?nèi)绾文M四季溫度呢？查閱資料我們可以確定某地區(qū)的三個具有代表性的氣溫作為實驗自變量之一。年平均溫度、夏季平均溫度和冬季平均溫度。接下來我們可以利用實驗室空調(diào)和恒溫水浴鍋加冰塊來調(diào)控不同的實驗溫度。問題3：實驗的無關(guān)變量有哪些？應(yīng)如何處理？實驗的無關(guān)變量有：光照強度、實驗時間、葉片的生理狀態(tài)等。葉片的生理狀態(tài)：取長勢相同的植物葉片，制作等面積葉圓片，均勻鋪于密閉實驗器內(nèi)，確保相同光照條件并在同一時段完成實驗。（三）交流互動，設(shè)計實驗方案器材：香樟葉、CO2傳感器、數(shù)據(jù)采集器、氣液相密閉實驗器、塑料瓶蓋、解剖刀、剪刀、雙面膠、培養(yǎng)皿、標(biāo)簽紙、筆、恒溫水浴鍋、水銀溫度計、電子溫度計等。根據(jù)實驗器材設(shè)計實驗方案。1.取長勢相同的植物葉片用解剖刀沿著塑料瓶蓋小心切割，再用剪刀將多余葉脈剪下，獲得邊緣光滑且相同大小的葉圓片，放在相應(yīng)的培養(yǎng)皿中備用；圖1：實驗設(shè)計方案2.將四種葉圓片分別平鋪于四個相同的塑料瓶中底部保證相互不重疊，將多余的葉片小心貼在塑料瓶壁上，保證每片葉片都能獲得充足的光照；圖1：實驗設(shè)計方案3.將氣液相密封實驗器蓋子塞上對應(yīng)的橡膠塞并蓋在氣液相密封實驗器上，連接CO2傳感器和數(shù)據(jù)采集器。4.將數(shù)據(jù)制作成表格或曲線。（四）實驗步驟：播放實驗操作視頻觀看視頻：探究溫度對行道樹光合作用的影響圖2實驗過程（五）探究光照強度和光質(zhì)對行道樹捕碳能力的影響在探究光照強度這一環(huán)境因素時，我們可以利用LED燈的照射距離來改變光照強度生活中我們觀察到行道樹周圍有很多不同的霓虹燈，這些會如何影響行道樹的光合作用呢？我們在探究光質(zhì)這一環(huán)境因素時我們可以通過利用調(diào)控顏色的LED等來進行實驗探究（六）匯報實驗，交流總結(jié)學(xué)生以小組為單位交流實驗結(jié)果和結(jié)論。圖3實驗小組代表相互交流實驗結(jié)果和結(jié)論得出結(jié)論，解決實際問題CO2濃度（ppm)0s100s200s300s400s500s600s700s800s4℃56054053053052552050550350017℃56056055854254053952251851529℃560520500490480475468465462表1不同溫度對香樟捕碳能力的影響學(xué)生們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，得出相應(yīng)的實驗結(jié)論，并為“碳中和”提出自己的建議。（六）師生互評，目標(biāo)達成在這一環(huán)節(jié)中，探究性實驗行為量規(guī)表的設(shè)計主要參考了《聚焦重要概念的生學(xué)單元教學(xué)實踐研究（目標(biāo)與評價）》一書（附件12）。利用探究性實驗行為量規(guī)表和實驗報告進行生生互相互評和師生互評，檢測教學(xué)目標(biāo)是否達成。作業(yè)作業(yè)一：設(shè)計實驗探究CO2對水生植物光合作用的影響材料：黑藻或金魚藻，水，碳酸氫鈉，大燒杯，精密pH試紙。作業(yè)二：實驗挑戰(zhàn)與解決方法回顧實驗過程中所遇到的具體挑戰(zhàn)或難題，提出你或團隊是如何克服這些挑戰(zhàn)的?實驗教學(xué)效果評價與反思本實驗結(jié)果顯著，學(xué)生得以深入理解光合作用原理，特別是理解了不同因素對綠色植物葉片光合作用吸收CO2的影響。利用CO2傳感器和數(shù)據(jù)采集器等實驗設(shè)備，學(xué)生能夠快速、準(zhǔn)確地測量CO2濃度的變化，并通過計算機軟件應(yīng)用處理數(shù)據(jù)，生成直觀的數(shù)學(xué)模型。這種實驗結(jié)果的可視化和數(shù)學(xué)模型的建立使學(xué)生更直觀地了解實驗結(jié)和形成結(jié)論。同時，本實驗設(shè)計也鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性思維和拓展性思考。學(xué)生可以將實驗延伸應(yīng)用到其他場景，如教室內(nèi)植物空氣凈化、校園植物捕碳能力等探究，以解決實際問題。此外，學(xué)生將該實驗的探究過程拍攝成科學(xué)紀(jì)錄片，這種跨學(xué)科應(yīng)用和實踐讓學(xué)生深刻體會到生物學(xué)知識在日常生活中的重要性和實用性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實驗探究能力。圖學(xué)生課后拓展實驗圖5學(xué)生校園植物“捕碳