有機物的制造-光合作用

教學目標 

知識目標
1、探究光合作用的原料、產(chǎn)物、條件和場所，闡明光合作用的實質(zhì)和意義；

2、舉例說明光合作用原理在生產(chǎn)上的應用，解釋有關的實際問題。

能力目標
1、通過查閱有關光合作用的發(fā)現(xiàn)過程的資料，培養(yǎng)學生查閱、整理資料的能力；

2、通過光合作用的一組探索性實驗過程，使學生學會觀察和記錄植物生理實驗現(xiàn)象的基本方法，初步明確從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學思維方式。

情感目標
1、通過光合作用一組實驗的操作過程，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和一絲不茍的探究精神；

2、通過光合作用在生產(chǎn)上的應用的教學，使學生意識到生物科學的價值，增強其學習興趣和主動性。

教學建議

教材分析

光合作用是綠色植物的一項非常重要的生理功能。因此，“有機物的制造——光合作用”這一節(jié)既是本章的重點，也是全書的重點。在初中生物教學中，光合作用的概念是學生學得的第一個復雜的概念，如何以概念和形成途徑使學生掌握光合作用概念，是本節(jié)的教學重點。因此有必要讓學生通過了解光合作用的發(fā)現(xiàn)過程來分析、討論光合作用的原料、條件及產(chǎn)物，再以一組光合作用的探索實驗加以檢驗。而光合作用的一組探索性實驗能否成功，則是教學中突出重點和突破難點的關鍵。本節(jié)的教學安排為3課時，第1課時講授光合作用的發(fā)現(xiàn)過程，第2課時光合作用的探索性實驗，第3課時總結(jié)光合作用的概念、實質(zhì)及意義。

教法建議

光合作用的發(fā)現(xiàn)過程，可以事先讓學生以小組為單位進行資料的搜集和整理，帶到課堂上來進行交流，通過概述某科學家的實驗過程或結(jié)果，啟發(fā)學生通過分析和思考得出相應的結(jié)論。光合作用的發(fā)現(xiàn)過程教學內(nèi)容如下：

其教學目標 有三：一是使學生領悟到光合作用的發(fā)現(xiàn)是許多科學家智慧的結(jié)晶和不懈努力的結(jié)果，因此要珍惜學習知識的機會；二是使學生領略科學家們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的科學思維方式，接受科學素質(zhì)的啟蒙教育；三是通過光合作用發(fā)現(xiàn)過程分析其原料、條件和產(chǎn)物，為下一步探究實驗做準備。

“綠葉在光下制造淀粉”的實驗，應注意的問題有：

（1）選葉遮光應先暗處理。應選擇生長健壯，便于接受光照的葉片，經(jīng)過遮光處理后，再放入暗處2~3天。暗處理條件下，葉肉組織不能合成淀粉，細胞內(nèi)積累的淀粉大部分被呼吸消耗或以蔗糖形式運出葉片。由于葉片內(nèi)淀粉含量顯著降低，從而為取得理想的實驗效果創(chuàng)造了條件。

（2）對遮光——暗處理材料的光照時間應視光強度而定。實驗當天的上午，強光照射3~4小時，下午實驗效果顯著；若上午使用實驗材料，則必須在夜間用燈光照射處理材料，光線不強應延長光照時間。

（3）酒精脫色過程一定要采取隔水加熱法（水浴）。當葉片在酒精里呈黃白色時，應先熄滅酒精燈。一定要注意安全，事先準備好濕抹布，一旦出現(xiàn)問題不要慌亂。

（4）酒精脫色處理的葉片脆而硬，用熱水漂洗的作用主要是使葉片經(jīng)過水化處理而變軟，并為碘與淀粉的反應創(chuàng)造條件。

（5）滴加碘液的同時，注意觀察葉片不同部位的顏色變化。

（6）處理好實驗課上教師的講解與學生活動的關系。在讓學生明確實驗目的，掌握實驗方法之后，要給學生足夠的時間進行操作，并仔細觀察和分析所看到的現(xiàn)象。

“光合作用需要二氧化碳”和“光合作用產(chǎn)生氧氣”兩個演示實驗要力爭演示成功，這兩個實驗效果往往不理想，原因是多方面的，要不斷總結(jié)可將實驗裝置進行改進。另外在進行演示之前要簡要介紹實驗裝置和基本原理，這樣有利于學生通過現(xiàn)象分析實驗結(jié)果，從而得出結(jié)論。

有關光合作用的一組探索性實驗，實際上是對光合作用假設的實驗驗證，通過實驗檢驗證明有關光合作用的實驗假設是成立的，從而形成光合作用的概念。因此，教學時在每完成一個探索性實驗之后，都要引導學生通過討論明確每個實驗揭示的問題。當一組探索性實驗完成后，應指導學生明確光合作用的原料、條件、產(chǎn)物等問題。

第3課時在上述實驗基礎之上，對光合作用的概念加以總結(jié)，讓學生嘗試用關系式的形式描述光合作用，并用語言加以描述。這樣就得到了光合作用的定義，從而完成了光合作用概念形成的過程。光合作用的意義的教學活動應立足于啟發(fā)學生運用知識來說明或解決實際問題，在分析和說明問題過程中領悟光合作用在生物界乃至整個自然界中的重要意義。

教學設計方案

重點：光合作用所需原料、條件、產(chǎn)物的實驗

光合作用的概念和實質(zhì)

難點：光合作用一組實驗的組織和實施

光合作用的實質(zhì)

教學過程 ：

（第一課時）光合作用的發(fā)現(xiàn)

引言：上一節(jié)我們了解了葉是進行光合作用的主要器官，葉片的結(jié)構有著與光合作用相適應的特點。那么，什么是光合作用呢？光合作用是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢？這還得從柳苗生長之迷說起。

17世紀以前人們認為，植物生長在土壤中，一定是從土壤中獲得生長需要的各種物質(zhì)。一株大樹那粗大的樹干、茂密的枝葉、豐碩的果實，都是由植物從土壤中吸收的物質(zhì)變化來的。果真是這樣嗎？怎樣證明這個觀點是否正確呢？科學家是通過探究過程尋求有關自然界各種問題的答案的，揭示柳苗生長之迷也是如此。

在課前查資料的基礎上，請同學以講故事的形式講述海爾蒙特的實驗。

17世紀上半葉，比利時科學家海爾蒙特設計了一個簡單而又巧妙的實驗：他將一棵重2.3kg的柳苗栽種到一個盛有土壤的木桶中，木桶內(nèi)土壤的重量是90kg。此后，他只用純凈的雨水澆灌柳苗。為了防止灰塵落入，他專門制作了桶蓋。5年過去了，柳苗漸漸地長大了。他再次稱量柳苗和土壤的重量，結(jié)果使海爾蒙特大吃一驚：柳苗重量增加74.5kg,土壤重量僅減少了0.057kg！（配合投影圖）同學們，根據(jù)海爾蒙特的實驗，你能得出什么結(jié)論呢？

小組討論發(fā)言，得出結(jié)論：柳苗生長所需要的物質(zhì)，并不是由土壤直接轉(zhuǎn)化的，水才是使植物增重的物質(zhì)。（板書：海爾蒙特 柳苗生長之迷 說明柳苗的增重來自水）

提問：海爾蒙特的實驗結(jié)論完全正確嗎？從植物生活環(huán)境的角度分析植物生長需要的物質(zhì)來源，還應該考慮什么因素？

討論發(fā)言：可提到陽光、空氣。看來，海爾蒙特的實驗還是有很大的局限性的。那么，后來的科學家又是怎樣做的呢？

1771年英國科學家普利斯特利在研究助燃空氣時，做了一個新奇的實驗。請幾個同學分角色扮演蠟燭、小鼠、綠色植物和太陽，伴隨著解說員的講解表演普利斯特利的三個實驗（配合投影圖）。

分析討論實驗結(jié)果說明了什么問題，得出結(jié)論：植物能"凈化"空氣。（板書：普利斯特利 鐘罩內(nèi)的實驗 說明植物能"凈化"空氣）

提問：當人們重復普利斯特利的實驗時，有的獲得成功，有的總是失敗，甚至發(fā)現(xiàn)植物還會更嚴重地污染空氣。為什么學者們會得到不同的實驗結(jié)果呢？

討論回答引出下一個實驗：閱讀材料"1779年荷蘭科學家英格豪斯通過實驗證明綠色植物只有在光下才能凈化空氣；他還發(fā)現(xiàn)，光照下的綠色植物能夠釋放氣體，這種釋放氣體的能力在夕陽西下時降低，日落后則完全停止?quot;這說明什么問題？

學生回答：光的重要作用。（板書：英格豪斯 綠色植物只有在光下才能起到"凈化"空氣的作用 說明光的重要性）

提問：英格豪斯的實驗結(jié)果說明光合作用的條件是什么？（光）

講述：那么，在光照下綠色植物究竟釋放什么氣體？這種氣體是否與植物凈化空氣的作用有關呢？后來，科學家們了解了空氣的組成成分，明確了這種氣體就是氧氣。

閱讀材料："1782年瑞士牧師謝尼伯通過實驗證明植物在光下放出氧氣的同時，還要吸收空氣中的二氧化碳。在此基礎上，1804年瑞士學者索熱爾對光合作用首次進行定量測定，發(fā)現(xiàn)在光合作用的過程中，植物的增重量大于二氧化碳吸收量減去氧的釋放量。因此他指出綠色植物在光下同時還要消耗水，這也與海爾蒙特的結(jié)論相吻合。1864年德國科學家薩克斯做過這樣的實驗：把綠葉放在暗處數(shù)小時，消耗葉片中部分營養(yǎng)物質(zhì)，然后把葉片的一部分暴露在光下，另一部分遮光。經(jīng)過一段時間后，用碘蒸汽處理葉片，結(jié)果遮光的部分葉片無顏色變化，而照光的一部分葉片顯示深藍色。科學家們已經(jīng)證實，只有淀粉遇碘呈現(xiàn)藍色，淀粉燃燒時能夠生成二氧化碳和水，因而它是一種有機物。薩克斯的實驗使人們認識到，綠色植物在光下不僅能夠釋放氧氣，而且能夠合成淀粉等物質(zhì)，供給植物生長發(fā)育等生命活動所用。1897年，人們首次把綠色植物的上述生理活動稱為光合作用。這樣，柳苗的生長之迷也終于被揭開了。"

提問：上述研究結(jié)果說明光合作用的原料和產(chǎn)物各是什么？

學生討論后回答（板書：謝尼伯 發(fā)現(xiàn)光照時綠色植物吸收二氧化碳，釋放氧 說明光合作用的原料是二氧化碳，產(chǎn)物是氧；索熱爾 植物增重量大于二氧化碳吸收量減去氧的釋放量 說明光合作用的原料還有水；薩克斯 發(fā)現(xiàn)光照時葉綠體中的淀粉粒才會增大 說明淀粉是光合作用的產(chǎn)物）

總結(jié)：光合作用的原料、條件、產(chǎn)物各是什么？這樣一個生產(chǎn)加工的過程是在哪進行的呢？

學生明確：光合作用的原料是二氧化碳和水；條件是陽光；產(chǎn)物是淀粉和氧；場所是葉綠體。
板書設計 ：

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