必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用教学设计

5.4.2光合作用的原理和应用教学设计

一、教材与学情分析

光合作用的原理和应用第二课时是人教版高中生物必修一第五章第4节《光合作用与能量转化》的第二课时，其中包含“探究●实践”内容，探究环境因素对光合作用的影响是一个全过程的探究活动，对学生设计、实施、分析实验有较高的要求。学生已经学习了光合作用的原理和基本过程，大致了解了光合作用所需的各种条件因素，我对教学目标细化如下：

1.设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响，运用归纳与概括的方法，理解光合作用的原理，并根据原理阐释日常生活和工农业生产的实例。

2.关注光合作用原理的广泛应用，认同科学技术的重要价值。

3.通过探究光合作用的影响因素，建立起生物学的物质观和能量观。

二、教法与学法

    基于新课标新理念（核心素养为宗旨、内容聚焦大概念、教学过程重实践、学业评价促发展），本节实验课采用情景化分组教学模式，以通过设置问题情境，让学生在已有的知识的基础上讨论、设计、形成实验方案，实验操作验证实验，收集、处理实验数据，汇报实验结等。

其基本流程如下：

提出问题情境，展示背景知识 —— 分组讨论，形成实验方案 —— 实验操作验证 —— 数据处理及实验结果汇报 —— 总结和评价反馈

三、教学流程

1.温故知新，复习导入

教师带领学生复习光合作用的过程，引导学生写出

（1）光合作用的化学反应式：

（2）根据光合作用的原理、条件、产物推测怎样界定光合速率？

（3）探究实验控制变量的原则

自变量——人为控制改变的变量

因变量——因为自变量改变而变化的变量

无关变量——除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变

因素   

对照实验要遵循的原则:单一变量原则、对照性原则、等量原则

（4）本实验的原理:

用注射器抽出小圆叶片细胞间隙的空气，小圆叶片会沉入水底，改变环境因素，小圆形叶片产生氧气的速率会改变，因此在相同时间里浮起小圆叶片的数量不相同，以此来界定光合作用的强度。

2.指导学生设计实验方案，实施探究，分析结果。

学生在实验设计过程中重点考虑：

（1）探究课题的自变量是什么?

（2）怎样设置实验装置来控制自变量？

（3）本探究课题的因变量是什么?

（4）因变量如何表征，如何测量 和观察？

（5）你的实验方案有何可改进之处？

3.实验方案的展示、交流与完善

小组内谈论交流，制定实验方案，。

4.进行实验，收集数据，完成实验报告

学生收集数据，绘制坐标图曲线，建立曲线模型。学生建立曲线模型之后，由小组派代表分享并进行数据分析，交流异常现象和设计中的不完善之处，并提出改进意见。

5.小组汇报数据和结果，师生共同分析生产实践上的应用

    利用教室的白板投屏，让学习小组派出成员展示其实验方案、实验结果、数据分析。同学们可对实验方案进行讨论、提问、质疑与修正。

（1）探究温度对光合作用的影响

自变量：通过水浴加热形成一定的温度梯度：20度、30度、40度、50度、60度

学生展示实验数据并绘制曲线，分析曲线。

教师总结：温度主要通过影响光合作用相关酶的活性影响光合速率。

四季温度不同，一天的不同时刻温度也不相同，农民是如何利用温度对光合速率的影响来提高农作物产量的？引出农谚，让学生思考生思考生产实践上的应用。

四季除了温度不同，还有光照强度不同，引出探究光照强度对光合作用的影响。

（2）控制光照强度的方法：用功率不相同的光源，5w、10w、15w、20瓦LED灯控制变量

学生展示实验数据并绘制曲线，分析曲线。

教师总结：随光照强度上升，光合速率上升，光合等于呼吸时所对应的光照强度为光补偿点，光合速率速率最大时所对应的的最低的光照强度为光补偿点。引导学生分析A、B、C点的意义。

经过长期的生产实践，我国农民积累了丰富的经验，请思考农谚背后的原理。

太阳光是复合光，透过三棱镜可以折射成不同颜色的光，不同的光质对光合有什么影响呢？引出探究光质对光合作用的影响。

（3）不同颜色（波长）的光的：60瓦灯罩上单色光滤膜，红、黄、绿、紫、白光

学生展示实验数据并绘制曲线，分析曲线。

教师总结：绿色植物光合作用利用的是可见光，对红光和蓝紫光利用率高，绿光和黄光利用率低。大棚生产时，应该补充红光和蓝紫光，薄膜选择无色透明的。光质是通过影响光反应而影响光合速率，二氧化碳浓度是通过影响暗反应而影响光合速率。引出探究二氧化碳对光合作用的影响。

（4）控制二氧化碳浓度的方法

   配置0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%的碳酸氢钠溶液，形成二氧化碳的浓度梯度。

学生展示实验数据并绘制曲线，分析曲线。

教师总结：二氧化碳作为暗反应的原料，二氧化碳饱和点之前随二氧化碳浓度的上升光合速率上升，超过饱和点，即便是二氧化碳浓度上升，光合速率也不在上升，导学生分析A、B点的意义。二氧化碳浓度最光合作用的影响该如何知道农业实践呢？通过图片引导学生解释农业生产措施背后的原理。

除了我们探究的因素，还有矿质元素和水分会影响光合速率，时间的限制我们本节课不能一一探究，但是我们可以通过以往所学知识，来解释农业生产上的应用。

（5）矿质元素和水分

矿质元素是许多光合作用相关物质的重要组成部分，那么矿质元素是否越多越好？引导学生思考烧苗背后的道理，所以在农业生产上要合理施肥。矿质元素必须溶解在土壤溶液中才能被植物根尖吸收，引导学生回忆水分的作用，当然水分也不是越多越好，过多会导致根部腐烂，引导学生理解合理灌溉。

6.总结和评价反馈

教师应该对各学习小组的学习活动做最后的点评，表扬优点，指出不足，鼓励学生要主动参与学习，勤于思考，勇于交流，促进生物学学科核心素养的形成。

最后进行本节小节

6.自我检测

1.在严寒的冬天，利用温室进行蔬菜种植，可以提高经济效益，但需要调节好温室的光照、湿度、气体和温度，以提高产品的产量，下列措施及方法正确的有

①由于温室内外温差大，在温室薄膜(或玻璃)上结成一层水膜，要及时擦干，以防止透光率降低　②适当增加光照，以弥补冬季阳光的不足　③尽量增加空气湿度，以降低植物的蒸腾作用　④向温室内定期施放二氧化碳气体，以增加光合作用强度　⑤向温室内定期施放氧气，以降低细胞呼吸强度　⑥如遇持续的阴雨天气，白天不宜过多升高温室温度，仍保持昼夜温差

1.   ①②③④   B.①②③⑤ C.①②④⑤   D.①②④⑥

7. 作业设计

撰写科普论文——花卉培养的秘密

9.板书设计

自变量：温度    光照强度    光质    二氧化碳浓度     

因变量：氧气的释放速率

        实验报告展示

10.各组实验报告