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視頻課題：高中生物人教版必修1第5章第4節(jié)5.4《探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響》北京市 - 順義區(qū)

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高中生物人教版必修1第5章第4節(jié)5.4《探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響》北京市 - 順義區(qū)

教學(xué)目標(biāo)
1．知識(shí)目標(biāo)：
解釋光合作用中光反應(yīng)和暗反應(yīng)的關(guān)系；分析CO2濃度、光照強(qiáng)度、溫度對(duì)光合作用的影響。
2．能力目標(biāo)：
制定可行的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；運(yùn)用數(shù)學(xué)分析、歸納和推理等方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3．情感態(tài)度價(jià)格觀目標(biāo)：
體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的基本過程，形成尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。
2教學(xué)重難點(diǎn)
設(shè)計(jì)可行性的實(shí)驗(yàn)方案及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析
3教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)課在課標(biāo)中屬于模塊1《分子與細(xì)胞》“細(xì)胞的代謝”單元，具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是“研究影響光合作用的環(huán)境因素”。
按照課標(biāo)和實(shí)際教學(xué)要求，第4節(jié)“能量之源——光與光合作用”3課時(shí)完成，本節(jié)為“光合作用的原理和應(yīng)用”的第2課時(shí)。
光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，是細(xì)胞代謝的重要組成部分之一，也與生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)有著緊密聯(lián)系。教材在此之前已經(jīng)鋪墊了細(xì)胞代謝的知識(shí)，包括酶、ATP、細(xì)胞呼吸等重要概念，在本節(jié)中，光合作用的探究歷程和光合作用過程也為這節(jié)課的學(xué)習(xí)提供了基礎(chǔ)。
教材中提供的參考案例是“探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”，原來的實(shí)驗(yàn)步驟是這樣的（1-2-3-4），我進(jìn)行實(shí)驗(yàn)摸索的時(shí)候遇到了兩個(gè)問題，一是抽氣操作對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性影響很大，造成重復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果很不穩(wěn)定；二是光照強(qiáng)度不同的三個(gè)組僅能比較大小關(guān)系，遠(yuǎn)不能定量分析形成規(guī)律。我用水生植物黑藻替代陸生植物的葉片，利用黑藻莖斷口在光合時(shí)所冒氣泡作為檢測指標(biāo)，既貼近植物自然生活條件，又避開了抽氣操作對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。通過大量預(yù)實(shí)驗(yàn)摸索，我配置了5個(gè)濃度的碳酸氫鈉溶液，增加了實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以用數(shù)學(xué)方法處理，生成具有一定趨勢的曲線，為學(xué)生更好的定量分析二氧化碳濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響提供了載體。
4學(xué)情分析
1.關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)：我校是一所高中示范校，學(xué)生有著較好的生物學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，思維敏捷，學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性較高，求知欲望性較強(qiáng)，抽象思維能力和綜合實(shí)踐能力都比較強(qiáng)，在以往的生物實(shí)驗(yàn)課堂上學(xué)生表現(xiàn)出對(duì)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象能夠提出有探究價(jià)值的問題，并愿意分享自己的成果和心得。
2.關(guān)于實(shí)驗(yàn)探究式學(xué)習(xí)：學(xué)生已經(jīng)在探究細(xì)胞的吸水和失水、探究影響酶活性的因素、探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式等學(xué)習(xí)過程中有過嘗試，具備作出假設(shè)和預(yù)期的能力，能夠利用已有知識(shí)設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案，能在教師的引導(dǎo)下確認(rèn)變量，有較弱的分析問題，闡明相關(guān)知識(shí)的能力。但是關(guān)于變量控制的細(xì)節(jié)，操作的規(guī)范性還需要在多次實(shí)驗(yàn)探究中訓(xùn)練和提高。另外，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中偏好關(guān)注結(jié)果，而在用準(zhǔn)確的術(shù)語描述結(jié)果，分析結(jié)果，用數(shù)學(xué)方法處理和解釋數(shù)據(jù)等能力上還有所欠缺。
3.關(guān)于知識(shí)儲(chǔ)備：初中階段，學(xué)生通過一系列探索性實(shí)驗(yàn)，初步形成光合作用的概念。高二學(xué)生已有細(xì)胞代謝的部分基礎(chǔ)知識(shí)，包括溫度、pH對(duì)酶活性的影響，環(huán)境因素對(duì)呼吸作用速率的影響等，能夠理解溫度、pH影響酶活性從而影響光合作用和細(xì)胞呼吸這一基本原理。本節(jié)為《光合作用》的第三課時(shí)，第一課時(shí)學(xué)生已經(jīng)通過“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)及分析學(xué)習(xí)了光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)，第二課時(shí)分析了光合作用研究的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)了光合作用過程中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，這些都為本節(jié)學(xué)習(xí)打下了良好基礎(chǔ)。除此之外，學(xué)生具備豐富的化學(xué)學(xué)科知識(shí)，十分清楚NaHCO3溶液可以提供CO2。
5教學(xué)過程
5.1第二學(xué)時(shí)
5.1.1教學(xué)活動(dòng)
活動(dòng)1【導(dǎo)入】創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課
演示并提問：
這是冬天蔬菜大棚照片，袋子上的字是“CO2釋放劑”。為什么蔬菜大棚中冬天要補(bǔ)充CO2？
學(xué)生思考回答：
冬天天冷，大棚多密閉，容易造成CO2不足。CO2是光合作用的         原料，補(bǔ)充CO2，有利于提高光合作用速率。
活動(dòng)2【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、展示和交流
提問：
你認(rèn)為 CO2的濃度改變對(duì)光合作用強(qiáng)度有著怎樣的影響？
如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明？
學(xué)生：思考回答：
CO2的濃度越大，光合作用越強(qiáng)。
提出實(shí)驗(yàn)思路：在適宜光照強(qiáng)度和溫度條件等下，為植物提供不同濃度的CO2，再分別測量光合作用的強(qiáng)度。
布置任務(wù)：以黑藻為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究CO2的濃度改變對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。
展示：黑藻實(shí)物、照片和文字介紹。
要求學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上的問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，要考慮到嚴(yán)謹(jǐn)、可操作。
提問1：怎樣為黑藻提供不同濃度的CO2？
提問2：怎樣檢測黑藻的光合作用強(qiáng)度？
提問3：如何排除其他因素的影響？
學(xué)生：以小組為單位，思考上述問題，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上寫出答案，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)方案的展示、交流、修改、完善：（把上面思考的提問變成交流的具體問題）
給學(xué)生展示今天準(zhǔn)備五種濃度NaHCO3溶液，分別是10、20、30、40、50mmol/L。
問題1：目的是什么？
問題2：根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料介紹，能否選擇最適合今天實(shí)驗(yàn)室操作的檢測方法？
問題3：請(qǐng)?jiān)敿?xì)說出如何保證其他條件相同且適宜。
學(xué)生：
1.不同濃度NaHCO3溶液提供不同濃度CO2。因?yàn)镹aHCO3溶液在水中分解產(chǎn)生CO2。
2.收集產(chǎn)生的氧氣量、測CO2消耗量、測有機(jī)物生成量。
數(shù)單位時(shí)間內(nèi)莖的斷口處氣泡的數(shù)目。
3．要保證其他條件（黑藻、光照、溫度等）相同且適宜：每枝黑藻長勢、大小、長短都相近；溫度都一樣，都在室溫條件應(yīng)該一樣；NaHCO3溶液濃度不同則pH不一樣，應(yīng)該想辦法控制相同；光照強(qiáng)度都一樣，試管與臺(tái)燈遠(yuǎn)近一樣；試管中液體量一樣；試管中黑藻的上下位置一樣、黑藻都保持相同靜止姿態(tài)。
演示并講解：
展示照片同時(shí)介紹：為省時(shí)間，老師已經(jīng)在課前準(zhǔn)備好了長勢和生理狀況相似的黑藻；課前檢測了各濃度NaHCO3溶液pH，發(fā)現(xiàn)各濃度下數(shù)值非常接近。
講解：
評(píng)價(jià)學(xué)生思路和實(shí)驗(yàn)方案，然后通過PPT展示完整實(shí)驗(yàn)方案，要求學(xué)生把操作要點(diǎn)簡單記錄在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上。
活動(dòng)3【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)操作
教師巡視指導(dǎo)。
學(xué)生：分8個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并設(shè)計(jì)記錄表，及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
活動(dòng)4【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和分析
指導(dǎo)各實(shí)驗(yàn)小組的數(shù)據(jù)輸入Excel表，生成小組和全班的曲線。
針對(duì)全班數(shù)據(jù)生成的曲線進(jìn)行分析：
問題1：為什么用全班數(shù)據(jù)的平均值繪制曲線？請(qǐng)描述曲線變化的趨勢。
學(xué)生：分析回答：
排除某小組偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
在一定濃度范圍內(nèi)，隨CO2濃度增加，黑藻光合作用強(qiáng)度增加。
問題2：在一定范圍內(nèi)，CO2的濃度增加，光合作用強(qiáng)度增大，為什么？
由于實(shí)驗(yàn)提供的NaHCO3溶液濃度范圍有限，實(shí)驗(yàn)結(jié)果只顯示了一定的范圍，若繼續(xù)增大CO2濃度，對(duì)光合作用會(huì)有怎樣的影響呢？
學(xué)生：CO2是光合作用暗反應(yīng)的原料，可以通過增加暗反應(yīng)的速度使光合作用增大。
猜測濃度再高，到一定程度，光合作用強(qiáng)度不會(huì)再進(jìn)一步隨CO2濃度增大而增大了。
問題3：超過此范圍，CO2的濃度增加，光合作用強(qiáng)度不再增大。為什么？(PPT展示光合作用過程圖解，請(qǐng)學(xué)生結(jié)合光合作用過程分析)。
學(xué)生：還有其他限制光合作用強(qiáng)度增加的因素。
CO2達(dá)到一定濃度后，如果光照強(qiáng)度不足會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)提供的[H]和ATP不足，會(huì)限制光合作用，如果溫度不合適，酶活性小，也會(huì)影響光合作用強(qiáng)度。
小結(jié)并板書：
CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。
活動(dòng)5【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)拓展延伸
問題1：請(qǐng)大家猜測一下，溫度對(duì)光合作用有怎樣的影響？為什么？
學(xué)生：溫度通過影響與光合作用有關(guān)的酶影響它，所以曲線趨勢應(yīng)該和溫度對(duì)酶活性的影響一致。
問題2：光照強(qiáng)度是如何影響光合作用強(qiáng)度的？
學(xué)生：與CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響曲線趨勢相近。因?yàn)楣庹諒?qiáng)度是光合作用的條件和能量來源，增加光照強(qiáng)度可以提高光合作用強(qiáng)度，但當(dāng)光照強(qiáng)度超過一定范圍以后，其他因素會(huì)限制光合作用強(qiáng)度。
板書：溫度、光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。
小結(jié)：
在研究影響光合作用強(qiáng)度的因素的時(shí)候，離不開光暗反應(yīng)之間的聯(lián)系，光合作用是一個(gè)有機(jī)的整體。
展示：科研論文中的曲線圖，肯定學(xué)生的猜測和實(shí)驗(yàn)思路。
PPT展示：上課之初的圖片
板書并提問：
①大棚中的CO2的濃度控制在什么水平最有利于增產(chǎn)增收、又較有經(jīng)濟(jì)效益？
②這是冬天的大棚。晚上要蓋上草簾，上午要把草簾卷起來。為什么？
學(xué)生：思考回答：
B點(diǎn)最好，既能達(dá)到較高的光合作用強(qiáng)度，又沒有浪費(fèi)資源。
冬季晚上溫度低，蓋上草簾能避免低溫對(duì)植物造成傷害。白天必須卷起來才能保證光合作用所需的光照強(qiáng)度及溫度。
課堂小結(jié)：
總結(jié)本節(jié)課實(shí)驗(yàn)探究，鼓勵(lì)學(xué)生今后多用探究方法學(xué)習(xí)和解決問題。
布置課后反饋?zhàn)鳂I(yè)：
能否利用桌上的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行一下探究活動(dòng)？怎么做？
設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)探究：（課下）
 

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