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视频课题：高中生物人教版必修1第5章第4节5.4《探究环境因素对光合作用强度的影响》北京市 - 顺义区
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高中生物人教版必修1第5章第4节5.4《探究环境因素对光合作用强度的影响》北京市 - 顺义区
教学目标
1．知识目标：
解释光合作用中光反应和暗反应的关系；分析CO2浓度、光照强度、温度对光合作用的影响。
2．能力目标：
制定可行的实验方案并进行实验操作；运用数学分析、归纳和推理等方法处理实验数据。
3．情感态度价格观目标：
体验实验探究的基本过程，形成尊重事实的科学态度。
2教学重难点
设计可行性的实验方案及对实验数据的整理和分析
3教学内容分析
本节课在课标中属于模块1《分子与细胞》“细胞的代谢”单元，具体内容标准是“研究影响光合作用的环境因素”。
按照课标和实际教学要求，第4节“能量之源——光与光合作用”3课时完成，本节为“光合作用的原理和应用”的第2课时。
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，是细胞代谢的重要组成部分之一，也与生态系统的能量流动和物质循环有着紧密联系。教材在此之前已经铺垫了细胞代谢的知识，包括酶、ATP、细胞呼吸等重要概念，在本节中，光合作用的探究历程和光合作用过程也为这节课的学习提供了基础。
教材中提供的参考案例是“探究光照强弱对光合作用强度的影响”，原来的实验步骤是这样的（1-2-3-4），我进行实验摸索的时候遇到了两个问题，一是抽气操作对于实验结果的可靠性影响很大，造成重复实验的结果很不稳定；二是光照强度不同的三个组仅能比较大小关系，远不能定量分析形成规律。我用水生植物黑藻替代陆生植物的叶片，利用黑藻茎断口在光合时所冒气泡作为检测指标，既贴近植物自然生活条件，又避开了抽气操作对实验的影响。通过大量预实验摸索，我配置了5个浓度的碳酸氢钠溶液，增加了实验组，实验结果可以用数学方法处理，生成具有一定趋势的曲线，为学生更好的定量分析二氧化碳浓度对光合作用强度的影响提供了载体。
4学情分析
1.关于学生学习特点：我校是一所高中示范校，学生有着较好的生物学习基础，思维敏捷，学习的自觉性和主动性较高，求知欲望性较强，抽象思维能力和综合实践能力都比较强，在以往的生物实验课堂上学生表现出对实验的浓厚兴趣，针对实验中的现象能够提出有探究价值的问题，并愿意分享自己的成果和心得。
2.关于实验探究式学习：学生已经在探究细胞的吸水和失水、探究影响酶活性的因素、探究酵母菌细胞呼吸方式等学习过程中有过尝试，具备作出假设和预期的能力，能够利用已有知识设计可行的实验方案，能在教师的引导下确认变量，有较弱的分析问题，阐明相关知识的能力。但是关于变量控制的细节，操作的规范性还需要在多次实验探究中训练和提高。另外，学生在实验探究中偏好关注结果，而在用准确的术语描述结果，分析结果，用数学方法处理和解释数据等能力上还有所欠缺。
3.关于知识储备：初中阶段，学生通过一系列探索性实验，初步形成光合作用的概念。高二学生已有细胞代谢的部分基础知识，包括温度、pH对酶活性的影响，环境因素对呼吸作用速率的影响等，能够理解温度、pH影响酶活性从而影响光合作用和细胞呼吸这一基本原理。本节为《光合作用》的第三课时，第一课时学生已经通过“绿叶中色素的提取和分离”实验及分析学习了光合作用的结构基础和物质基础，第二课时分析了光合作用研究的经典实验，学习了光合作用过程中物质和能量的转化，这些都为本节学习打下了良好基础。除此之外，学生具备丰富的化学学科知识，十分清楚NaHCO3溶液可以提供CO2。
5教学过程
5.1第二学时
5.1.1教学活动
活动1【导入】创设情境导入新课
演示并提问：
这是冬天蔬菜大棚照片，袋子上的字是“CO2释放剂”。为什么蔬菜大棚中冬天要补充CO2？
学生思考回答：
冬天天冷，大棚多密闭，容易造成CO2不足。CO2是光合作用的 原料，补充CO2，有利于提高光合作用速率。
活动2【活动】实验方案的设计、展示和交流
提问：
你认为 CO2的浓度改变对光合作用强度有着怎样的影响？
如何设计实验加以证明？
学生：思考回答：
CO2的浓度越大，光合作用越强。
提出实验思路：在适宜光照强度和温度条件等下，为植物提供不同浓度的CO2，再分别测量光合作用的强度。
布置任务：以黑藻为实验材料，设计实验方案，探究CO2的浓度改变对光合作用强度的影响。
展示：黑藻实物、照片和文字介绍。
要求学生思考实验指导上的问题，设计实验方案，要考虑到严谨、可操作。
提问1：怎样为黑藻提供不同浓度的CO2？
提问2：怎样检测黑藻的光合作用强度？
提问3：如何排除其他因素的影响？
学生：以小组为单位，思考上述问题，在实验指导上写出答案，并设计实验方案。
实验方案的展示、交流、修改、完善：（把上面思考的提问变成交流的具体问题）
给学生展示今天准备五种浓度NaHCO3溶液，分别是10、20、30、40、50mmol/L。
问题1：目的是什么？
问题2：根据实验指导材料介绍，能否选择最适合今天实验室操作的检测方法？
问题3：请详细说出如何保证其他条件相同且适宜。
学生：
1.不同浓度NaHCO3溶液提供不同浓度CO2。因为NaHCO3溶液在水中分解产生CO2。
2.收集产生的氧气量、测CO2消耗量、测有机物生成量。
数单位时间内茎的断口处气泡的数目。
3．要保证其他条件（黑藻、光照、温度等）相同且适宜：每枝黑藻长势、大小、长短都相近；温度都一样，都在室温条件应该一样；NaHCO3溶液浓度不同则pH不一样，应该想办法控制相同；光照强度都一样，试管与台灯远近一样；试管中液体量一样；试管中黑藻的上下位置一样、黑藻都保持相同静止姿态。
演示并讲解：
展示照片同时介绍：为省时间，老师已经在课前准备好了长势和生理状况相似的黑藻；课前检测了各浓度NaHCO3溶液pH，发现各浓度下数值非常接近。
讲解：
评价学生思路和实验方案，然后通过PPT展示完整实验方案，要求学生把操作要点简单记录在实验指导上。
活动3【活动】实验操作
教师巡视指导。
学生：分8个小组进行实验操作，并设计记录表，及时记录实验数据。
活动4【活动】实验数据的统计处理和分析
指导各实验小组的数据输入Excel表，生成小组和全班的曲线。
针对全班数据生成的曲线进行分析：
问题1：为什么用全班数据的平均值绘制曲线？请描述曲线变化的趋势。
学生：分析回答：
排除某小组偶然因素对实验结果的影响，使数据更准确。
在一定浓度范围内，随CO2浓度增加，黑藻光合作用强度增加。
问题2：在一定范围内，CO2的浓度增加，光合作用强度增大，为什么？
由于实验提供的NaHCO3溶液浓度范围有限，实验结果只显示了一定的范围，若继续增大CO2浓度，对光合作用会有怎样的影响呢？
学生：CO2是光合作用暗反应的原料，可以通过增加暗反应的速度使光合作用增大。
猜测浓度再高，到一定程度，光合作用强度不会再进一步随CO2浓度增大而增大了。
问题3：超过此范围，CO2的浓度增加，光合作用强度不再增大。为什么？(PPT展示光合作用过程图解，请学生结合光合作用过程分析)。
学生：还有其他限制光合作用强度增加的因素。
CO2达到一定浓度后，如果光照强度不足会导致光反应提供的[H]和ATP不足，会限制光合作用，如果温度不合适，酶活性小，也会影响光合作用强度。
小结并板书：
CO2浓度对光合作用强度的影响。
活动5【活动】实验拓展延伸
问题1：请大家猜测一下，温度对光合作用有怎样的影响？为什么？
学生：温度通过影响与光合作用有关的酶影响它，所以曲线趋势应该和温度对酶活性的影响一致。
问题2：光照强度是如何影响光合作用强度的？
学生：与CO2浓度对光合作用强度的影响曲线趋势相近。因为光照强度是光合作用的条件和能量来源，增加光照强度可以提高光合作用强度，但当光照强度超过一定范围以后，其他因素会限制光合作用强度。
板书：温度、光照强度对光合作用强度的影响。
小结：
在研究影响光合作用强度的因素的时候，离不开光暗反应之间的联系，光合作用是一个有机的整体。
展示：科研论文中的曲线图，肯定学生的猜测和实验思路。
PPT展示：上课之初的图片
板书并提问：
①大棚中的CO2的浓度控制在什么水平最有利于增产增收、又较有经济效益？
②这是冬天的大棚。晚上要盖上草帘，上午要把草帘卷起来。为什么？
学生：思考回答：
B点最好，既能达到较高的光合作用强度，又没有浪费资源。
冬季晚上温度低，盖上草帘能避免低温对植物造成伤害。白天必须卷起来才能保证光合作用所需的光照强度及温度。
课堂小结：
总结本节课实验探究，鼓励学生今后多用探究方法学习和解决问题。
布置课后反馈作业：
能否利用桌上的实验装置进行一下探究活动？怎么做？
设计并完成实验探究：（课下）
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
