資源簡介

課題 第 5 章 綠色植物與生物圈中的碳-氧平衡 第 1 節 光合作用吸收二氧化碳釋 放氧氣 第 1 課時
教學目標
教學目標： （1）說出光合作用的發現過程。 （2）闡明光合作用的概念 （3）歸納光合作用的反應式 （4）體會科學家設計實驗思維方法，體驗科學研究的過程，認識科學的本質。 教學重點： 闡明光合作用的概念，歸納光合作用的反應式。 教學難點： 體會科學家設計實驗思維方法，體驗科學研究的過程，認識科學的本質。
教學過程
時間 教 學 環 節 主要師生活動
2 分 鐘 新 課 導 入 展示植物由小長大的圖片。植物的生長需要物質和能量，而它們是如 何獲得的呢？（根吸收無機物，有機物由光合作用制造）。植物生長增加的重 量主要是從什么物質轉變而來的呢？在 1988 年的諾貝爾化學獎頒獎詞中評 價“光合作用是地球上最重要的化學反應 ”那么，光合作用是如何被發現的 呢？請同學們填寫任務單任務一里的表格。
16 分鐘 追 溯 科 學 史 兩千多年前，哲學家亞里士多德認為“植物的根是一張嘴，植物生活 和生長所需的一切物質，都是通過根吸收土壤汁得到的 ”，植物增加的重量應 該與土壤減少的重量相等。這符合人們的直接經驗——陸生植物生長在土壤 中，生長所需要的物質能量“ 當然 ”來自于土壤。因此這一觀點延續了快兩 千年。 提問：你認同亞里士多德的觀點嗎？應該如何設計實驗來反駁這一觀 點呢？
17 世紀初， 比利時化學家海爾蒙特的柳樹苗實驗。他在一個裝有 90 千克土壤的花盆里栽種了 2.27 千克的柳樹苗，并用有孔的鐵質蓋板封住土壤 表面，定期給柳樹苗澆純凈的雨水，5 年后柳樹的質量變成 76.6 千克，而土 壤的質量只減少了 56.7 克（測干土的質量）。于是，他得出結論：植物是由 水而非土壤獲得其生長的物質。 提問：海爾蒙特設計實驗的嚴謹性體現在哪里呢？根據探究實驗相關 知識，海爾蒙特實驗有不足之處嗎？他忽略了什么因素呢？
1727 年，英國的黑爾斯在重復海爾蒙特的實驗時做了進一步量化，他 在密閉的空氣里測量了植物根的吸水量和葉子表面的水分蒸發量，發現容器 中減少了大約 15%的空氣，他推斷空氣被植物吸收并被用于制造其生長所需 要的原料物質。
1771 年，英國化學家普利斯特利用老鼠、蠟燭、薄荷苗、鐘罩完成了 一個著名的實驗。得出的結論是：綠色植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼 吸而變得污濁的空氣。這種空氣成分具體是什么？當時的普利斯特利并沒有 給出科學的解釋，他隨后就開始研究這種氣體，之后在瑞典藥劑師舍勒和法 國化學家拉瓦錫的研究下，氧氣終于被科學家們發現了。 提問： 這個實驗是對照試驗嗎？包含幾組實驗呢？ 自變量是什么？符 合對照實驗的原則嗎？
普利斯特利的實驗激發了很多科學家的熱情，但是當時的科學家在重 復實驗的時卻并沒有獲得很普遍和穩定的成功。荷蘭醫生英格豪斯通過實驗 發現，綠色植物能夠更新空氣只有在光下才能進行，而且也只有植物的綠色 部分才有這種作用 。1779 年，他出版了《experiments upon vegetables,
discovering their great power of purifying the common air in sunshine, and of injuring in the shade an at night》奠定了光合作用研究的基礎。
瑞士牧師塞內比爾通過實驗確證二氧化碳是光合作用必須的原料，他 在 1782 年提出，植物在光照下吸收二氧化碳的同時會放出氧氣。 1804 年，瑞士科學家索緒爾發現，植物光合作用后質量增加大于植物 吸收二氧化碳和放出氧氣的質量差， 由此推斷水也是光合作用的原料
在綠色植物吸收水、二氧化碳、釋放氧氣的過程中，光是含有能量的， 光能到哪里去了？1845 年，德國科學家梅耶，根據能量轉化和守恒定律明確 指出，植物在進行光合作用時，把光能轉化為化學能。那么化學能儲存在什 么物質中呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、釋放氧氣的過程中，還產 生了什么物質呢？這一問題遲遲未能解決。
1864 年，德國植物生理學家薩克斯的實驗證明了光合作用可以產生淀 粉等有機物。（前一章已經學過,略講）
1881 年；德國植物學家恩吉爾曼開創了利用微生物研究植物光合作用 的新方法。他發現在水綿的葉綠體中有光合作用；好氧細菌聚集在紅色和藍 色光譜照射下的葉綠體周圍，從而證明了光合作用的場所是葉綠體。 用時間線的方式展示光合作用的科學史，完成任務一的表格。
二氧化碳含有氧元素，水里也含有氧元素，那么光合作用釋放的氧氣， 到底是來自于水還是二氧化碳呢？人們曾經一度認為產生的氧氣是來自于同 樣是氣體的二氧化碳。隨著技術的進步，人們對同位素有了更多的了解，這 為解決氧氣究竟來源于水還是二氧化碳提供的技術手段。1941 年，美國科學 家魯賓和卡門利用同位素標記法進行探究，證明了光合作用釋放的氧氣來自 水。
光合作用產生的有機物又是怎樣合成的呢？美國科學家卡爾文通過同 位素標記法標記二氧化碳中的碳元素，最終探明了二氧化碳在光合作用中轉 化成有機物中碳的途徑，這一途徑被稱為卡爾文循環。至此，人們對光合作 用終于有了比較全面的認識。 通過時間軸梳理光合作用發現史中的重要事件，將答案填寫在任務單 任務一的表格中。
提問：通過對光合作用發現歷程的學習，你認為科學及其發展有哪些 特點呢？請將答案填寫在任務一第（2）小題下面的空白處。
4 分 鐘 歸 納 與 概 括 提問：根據光合作用的發現歷程，說出光合作用的原料、產物、條件 和場所。 完成任務單上的任務二：根據上述科學史，歸納光合作用的簡式,寫下 光合作用的概念。
3 分 鐘 課 堂 練 習 拓展習題講解課題 第 5 章 綠色植物與生物圈中的碳-氧平衡 第 1 節 光合作用吸收二氧化碳釋 放氧氣 第 2 課時
教學目標
教學目標： （1）說出光合作用對于生物圈的意義。 （2）說出光合作用在農業生產中的應用，說出如何增加產量的具體措施。 （3）通過拓展練習與具體應用，舉例說明光合作用的影響因素。 教學重點： 說出光合作用對于生物圈的意義、應用與影響因素，可以在具體情境中靈活運用概念。 教學難點： 說出光合作用的影響因素。
教學過程
時間 教 學 環 節 主要師生活動
8 分 鐘 光 合 作 用 意 義 提問：光合作用對生物圈的意義？ 播放視頻：光合作用釋放氧氣。（5 分鐘） 光合作用可以產生大量的氧氣、維持了生物圈中氧氣的濃度、供所有生物使 用，綠色植物是地球上的 “ 自動空氣凈化器 ”。除此之外，光合作用對生物 圈還有什么樣的意義呢？如果沒有光合作用，世界會變成什么樣呢？請大家 完成任務單中的任務一。我們可以從光合作用的概念來理解。綠色植物光合 作用生成了有機物，根據之前的學習我們知道有機物可以構建植物體，給其 他生物提供食物，使綠色植物成為超大規模的“綠色有機物工廠 ”。另外， 光合作用可以將光能轉化為儲存在有機物中的能量，綠色植物是“能量轉化
站 ”。學生們完成任務單的任務一。
5 分 鐘 生 產 應 用 提問：如何提高農作物的產量？ 從光合作用的簡式出發，分析光合作用在農業生產中的具體應用方法。合理 灌溉、補充二氧化碳，增強光照，提高光能利用率（合理密植和間作），適宜 溫度，合理施肥。完成任務單的任務二。
8 分 鐘 拓 展 練 習 提問 1：設計探究實驗證明二氧化碳是光合作用的原料。 完成任務單的任務三（1）。 分析光合作用的典型例題。（題目取自中考題、海淀區統考題）（具體考核內 容覆蓋了光照強度、二氧化碳、氣孔狀態對光合作用的影響） 拓展練習小結： 1、光合作用的影響因素。（自身因素、環境因素）完成任務單的任務三（2） 2、光合作用的檢測指標（氧氣的生成、有機物的生成、二氧化碳的減少）。 3、光合作用速率的檢測指標。
1 分 鐘 回 顧 回顧光合作用研究的最初問題，總結得出光合作用是地球上最重要的化學反 應，與上節課的開篇情境相呼應，強調了兩節課融合成為一個整體。

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