《光合作用的探究历程》教学课例
宝威体育（中国）集团有限公司 沈仕元
[设计思想]
对教材内容作适当的调整，让学生在了解有关光合作用探究经典实验基础上，通过思考、讨论、交流、修正，体会科学探究的基本方法，学会构建模型的基本过程，培养学生的科学研究理念。
[教学目标]
1.知识和技能：说出有关光合作用研究的科学家及其经典实验。
2.过程和方法：在学习光合作用探究实验的过程及其设计思路基础上，自主设计实验。
3.情感态度和价值观：体会科学探究的精神和艰辛。
[教学重点]实验的过程及其设计思想
[教学难点]实验设计思想
[教学方法]基于维果斯基的最近发展区理论的启发式探究法
[教学设计]
〖教学导入〗
植物的光合作用是一个极其复杂的生物化学反应过程。人们对光合作用过程的认识经历了一个漫长的探索历程。该探索历程不仅充分展示了人类的聪明才智，而且人类对光合作用的深层探索仍在进行。
〖过程设计〗
光合作用的探究历程（板书）
1．光合作用的概念
让学生通过阅读教材，初步理解光合作用的概念（场所？条件？原料？产物？能量转换？），并通过完成【思考1】了解光合作用发生的特例。
【思考1】没有叶绿体，能否进行光合作用吗？
（能，例如蓝藻。）
2．光合作用的探究历程
（1）普利斯特利实验（1771年）：（多媒体展示其示意图）
实验过程：学生阅读教材，了解普利斯特利实验的过程和现象。
实验分析：①实验自变量是植物的有无。
②由于植物的存在，使得蜡烛燃烧（小鼠存活呼吸）时间延长。
实验结论：（学生讨论交流）植物具有更新空气的能力。
构建模型：用简式形式表示植物更新空气的作用。
污浊空气→绿色植物→新鲜空气
【思考2】普利斯特利实验存在哪些问题？
实验有时是失败的，没有发现光照在实验中的作用等。
（2）英格豪斯实验（1779年）：
实验过程：重复进行普利斯特利实验500多次。
（培养学生学习英格豪斯坚忍不拔的科研精神！）
实验结论：（学生讨论交流）证明普利斯特利实验只有在光照条件下才能成立。
材料补充：1785年科学家证实植物体更新空气是因为吸收CO2，放出O2。
构建模型：（学生对所得模型进行具体化修正）
光照
↓
CO2→绿色植物→O2＋淀粉
（3）萨克斯实验（1864年）：（结合初中所学知识，多媒体展示其示意图）
实验步骤：（多媒体展示，要求学生学会鉴定叶片中淀粉的技术方法）
将绿色植物（天竺葵）在黑暗中放置24小时。选择一片叶，用遮光板从两面夹住部分叶片。将植物在光照条件下放置一段时间。将该叶片取下，放在酒精中通过沸水浴处理一段时间。取出叶片，用清水漂洗后，用碘蒸气熏蒸或滴加碘液。
（通过完成以下实验分析，加深对实验的理解。）
【思考3】实验中的自变量是什么？如何控制的？
自变量是有无光照。用遮光板遮光，达到控制无光。
【思考4】为什么将绿色植物在黑暗中放置24小时？
放在黑暗中的目的是通过叶片的呼吸作用把原来的淀粉消耗掉
【思考5】叶片放到酒精中沸水浴的目的是什么？
溶解光合作用色素，使叶片脱色，有利于碘液染色后观察叶片颜色变化。
实验现象：光照部分叶片呈现深蓝色，遮光部分叶片无颜色变化。
实验结论：植物在光照条件下合成了淀粉。
构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）
光照
↓
CO2→绿色植物→O2＋淀粉
（4）恩格尔曼实验（1880年）：（多媒体展示其示意图）
实验步骤：学生阅读教材，了解恩格尔曼实验的过程和结果。
实验分析：（学生讨论交流）恩格尔曼实验的设计有哪些巧妙之处？（意思到位即可）
①水绵的叶绿体大型带状，便于操作和观察。②利用好氧菌检测氧气释放分布部位。
③没有空气和光的环境，排除空气中氧气和光干扰。④用极细光束照射，以形成对照。
实验结论：叶绿体是植物进行光合作用的场所。
构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）
光照
↓
CO2→叶绿体→O2＋淀粉
（结合上一节课后习题，进一步体现恩格尔曼实验的设计巧妙之处——选择材料的重要性）
（5）鲁宾－卡门实验（1939年）：（多媒体展示其示意图）
实验方法：同位素示踪法（学生阅读教材，了解什么是同位素标记法，并能够举出其他例子，如用3H－亮氨酸研究分泌蛋白的合成、运输和分泌过程等）。
实验步骤：学生阅读教材，了解鲁宾－卡门实验的过程和结果。
实验分析：鲁宾－卡门实验中是否利用了对照实验方法？若是，则自变量是什么？若不是，那为什么？
是，自变量是CO2和H2O中的O是否为18O。
实验现象：甲组释放出16O2，乙组释放出18O2。
实验结论：光合作用释放出的O2来自水。
构建模型：（学生对所得模型作进一步具体化修正）
光照
↓
H2O＋CO2→叶绿体→O2＋淀粉
（6）卡尔文实验（40年代）
实验方法：同位素示踪法。
实验过程：（多媒体展示，学生了解实验的过程和结果）利用
构建模型：（学生对所得模型作进一步修正，写出光合作用的反应式模型，合理即可）
光照
H2O＋CO2———→O2＋有机物
叶绿体
[巩固总结]
1．光合作用探究历程中经典实验的过程、结果、结论。
2．光合作用过程中的底物、条件、产物
3．光合作用过程的反应式模型的建立。
[作业布置] 完成课后习题。
课堂巩固练习1．下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24 h后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验说明( )
③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧
⑤光合作用制造淀粉
A．①② B．③⑤ C．②⑤ D．①③
2.右图为鲁宾和卡门实验的示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量之比是( )
A．1：2 B．2：1
C．8：9 D．9：8
3．下面是某同学为了证实“ＣＯ2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：
实验方法和步骤：
① 选取同等大小生长健壮的两株盆栽绿色植物，分别放入标记为A和B的两个同等大小的玻璃罩内，每组一株。并取1小杯NaOH溶液和1小杯 ，分别放置于A 和B玻璃罩中。玻璃罩密封不漏气。
②将上述植物及装置放在暗室里“饥饿”处理，其目的是 。
③“饥饿”处理一定时间后，将植物自暗室中取出，在阳光下照射若干小时，使其充分进行光合作用。
④从两株植物体上分别剪取同等大小的叶片两片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。
⑤将已脱绿的叶片取出用清水处理后，分别平铺在两个培养皿内，并滴加碘液，可观察到A组叶片颜色的变化是 ，B组叶片颜色的变化是 。
实验结论： 。
【教学反思】
本节课重在培养学生探究能力。通过整节课的教学设计和课堂教学效果，基本体现这一思想，学生探究能力得到一定提高。