資源簡介

人教版七年級生物上冊第三單元第五章第一節光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣【教學設計】
【教學目標】知識目標1.構建光合作用的反應式，闡述光合作用的概念2.舉例說出光合作用原理在生產上的應用能力目標提高學生的觀察能力和分析問題、解決問題的能力情感態度價值觀：培養學生敢于挑戰、勇于探索、實事求是的科學家精神。
【重點難點】構建光合作用的概念并理解光合作用的實質
【教學方法】觀察分析與小組討論相結合
【課前準備】分組實驗材料用具（綠蘿、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、清水、玻璃鐘罩、水槽）、演示實驗材料用具（氧氣、酒精燈、火柴、衛生香；水生狐尾藻、清水、錐形瓶、帶排水管的橡皮塞）、PPT課件
【設計意圖】課堂分三個環節：
第一環節光合作用的發現——回首光合發現之旅。通過帶領學生們一起穿越到
2000年前，追隨科學家的足跡，構建光合作用的反應式、實質等。
第二環節光合作用的驗證——再走光合探究之路。利用了差錯更正法的逆向思維，設計了一個并不完善的探究方案，小組內組裝實驗裝置、分析討論、驗證現象等進一步完善實驗方案，激發學生們深度思考。
第三環節光合作用的應用——共謀光合應用之途。由袁隆平的豐功偉績引入，最后呼吁孩子們走進田間地頭，做一回真正的農家少年，讓情感教育得到了升華。
【教學過程】導入課題通過第四章的學習，我們已經了解綠色植物通過光合作用制造了有機物，綠色植物是生物圈中有機物的制造者。光合作用除了能制造有機物，還能制造什么物質？對生物圈又有什么貢獻？大家都知道，生物呼吸和燃料燃燒都會消耗大氣中的氧氣，排出二氧化碳，但是，我們卻并沒有感到缺氧。這是為什么？是因為《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》從而維持了大氣中二氧化碳與氧氣的平衡。這就是第五章《綠色植物與生物圈中的碳-氧平衡》的內容，今天學習第一節《光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣》（引出章題和節題、板書節題）探究新知這節課我們分光合作用的發現、驗證、應用三個環節來學習。
（一）光合作用的發現——回首光合發現之旅光合作用的發現經歷了一個漫長曲折的歷史發展過程。咱們就來一起穿越到
2000年前，追隨歷代科學家的足跡，回首光合發現之旅吧。（誰站起來給大家讀一讀？）
2000多年前，古希臘哲學家亞里士多德認為“植物是由土壤汁構成的”，即植物生長所需的物質完全來自于土壤。
1648年，荷蘭科學家范·海爾蒙特對此產生了懷疑，于是他設計了盆栽柳樹稱重實驗。把一棵
2.5千克的柳樹苗種在木桶里，每天用雨水澆灌。5年后，柳樹質量增加了
80多千克，而土壤只減少了不到
100克。海爾蒙特認為，柳樹增加的質量主要來自雨水，而非土壤。海爾蒙特實驗雖有其局限性，但開啟了光合作用的研究之旅。（出示“水”卡片）
1771年，英國科學家普利斯特利做了一個有名的實驗。在光照下，他把一支點燃的蠟燭和一只小白鼠分別放到密閉的玻璃罩里，蠟燭不久就熄滅了，小白鼠很快也死去了。在同樣條件下，他把一盆植物和一支點燃的蠟燭一同放到一個密閉的玻璃罩里。他發現植物能夠長時間地活著，蠟燭也沒有熄滅。在同樣條件下，他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一個密閉的玻璃罩里。他發現植物和小白鼠都能夠正常地活著。
普利斯特利根據實驗得出了結論：植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁了的空氣。受當時化學水平的限制，并不知道植物體吸收了什么、釋放了什么氣體。
1779年，荷蘭科學家英恩豪斯進一步證明只有植物的綠色部分在光下才能起使空氣變“好”的作用，而其他所有器官即使在白天也會使空氣變壞。1782年，瑞士牧師謝尼伯實驗證明：在陽光作用下，植物靠著二氧化碳營養，排出氧氣。（出示“二氧化碳”、“氧氣”卡片）
1804年，瑞士學者索熱爾通過實驗定量測定發現，光合作用過程中，植物制造有機物和氧釋放量，遠遠超過二氧化碳吸收量，因此推測水也是光合作用的原料。
1864年，德國科學家薩克斯采用碘液檢驗淀粉的方法，確定綠葉在光下產生了淀粉。（出示“光”、“有機物”卡片）
1880年，德國科學家恩吉爾曼的水綿實驗證實：葉綠體在光下可以產生氧氣。（出示“葉綠體”卡片）（辛苦了，謝謝，請坐）到此，你可以用一個式子來表示光合作用的過程嗎？請在作業本上構建出光合作用的反應式。請一名同學到黑板上來借用卡片構建光合作用的反應式。（誰愿意上來？）（同學們構建的和黑板上的一樣嗎？請舉手示意）（及時評價）（PPT展示綠葉）如果把綠葉比喻成工廠，光合作用的原料、產物、條件、場所分別是什么？（誰來回答？你能說出圖中
1234分別代表什么物質嗎？理由是什么？）可見，光合作用實質上是發生了兩方面的轉化（PPT展示）。物質的變化往往伴隨著能量的變化，所以，在書寫反應式時千萬別漏了有機物里儲存著能量。依據我們的分析，看著光合作用的反應式，你能描述一下光合作用實質上是一個什么樣的過程嗎？（誰來說說？）（太棒了，請坐）我們大家再來一起描述一遍光合作用的概念。（PPT展示）
1939年，美國魯賓和卡門同位素標記實驗證明：光合作用產生的氧氣來自于水。
1948年，美國卡爾文用同位素示蹤法得知光合作用中間產物和環節，確定暗反應過程。至此，光合作用的反應過程基本探究完成，追隨科學家的足跡一路走來，你有什么感悟？
（學生回答）（回答很好——光合作用的探究需要科學家們的敢于挑戰、勇于探索、實事求是的精神，也需要技術手段和科學水平的整體進步。）（看來我們班同學都具備科學家的潛質，給我們的未來科學家點贊）
（二）光合作用的驗證——再走光合探究之路
（在黑板上簡筆畫銀邊天竺葵的葉片）回憶我們在第四章利用銀邊天竺葵做的探究實驗，遮光部分
A與見光部分
B對照驗證了什么？光合作用能在光下制造淀粉等有機物。銀邊部分
C與綠色部分
B對照驗證了什么？光合作用需要葉綠體。怎樣驗證光合作用需要二氧化碳？需要水？產生氧氣呢？
接下來我們進入第二個環節的學習（PPT展示）我們知道水是通過葉脈中的導管運輸的，如果在上個實驗中，遮光處理的同時再把葉脈從中間切斷，則葉片的前后端
D、B可以形成對照，變量是什么？（水）預測現象？但實際操作中，只能把葉脈的主脈切割，不可能把所有的小側脈都切割了，所以
B端通過小側脈仍可以得到部分水，前后對比現象并不明顯。要想準確的驗證水這種原料，到了高中學習了同位素標記法再來驗證。
今天老師給每組同學準備了部分材料用具，看看能否驗證光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣？小組活動前，先普及一下相關化學知識（PPT展示）（演示氧氣的助燃性）這是老師在實驗室配置的一瓶氧氣，現在我們就來觀察氧氣的助燃性。先把衛生香點燃，待衛生香快要熄滅時迅速伸入盛有氧氣的集氣瓶中，衛生香猛烈燃燒。即使衛生香吹滅了，只要帶著火星，氧氣也能讓它復燃。所以我們可以借助氧氣的助燃性質檢驗光合作用是否產生氧氣。對比碳酸氫鈉與氫氧化鈉的不同，教給學生巧記方法：碳酸氫鈉的名字上有“碳”，能釋放二氧化碳；氫氧化鈉名字上缺少“碳”，吸收二氧化碳。同時老師還給同學們提供了一個實驗方案（PPT展示探究方案），請根據老師提供的材料用具和實驗方案，小組內分工合作，共同進行實驗探究。看哪個小組配合最默契。（實驗裝置組裝完畢）各小組成員配合很默契，已順利完成。小組內各成員再來共同討論幾個問題。（PPT展示小組討論的問題）
1.該實驗方案中有幾組對照實驗？變量分別是什么？哪個裝置為對照實驗？甲-丙對照，變量為二氧化碳乙-丙對照，變量為二氧化碳的濃度丙為對照實驗（拓展延伸）三個水槽內的三種液體除了創造了玻璃鐘罩內二氧化碳不同的條件，還有什么作用？起到液封作用。
2.照光幾小時后怎樣檢驗實驗結果？預測會有什么現象？
（估計學生回答）（分析的有道理，同意他的觀點嗎？）（出示實驗裝置）
這是老師在各小組組長的共同參與下，按照該實驗方案課前做的，已在光下照射
5小時，下面就按照大家討論的方法檢驗一下，如何？請同學們認真觀察，激動人心的時刻馬上就要到了。咦，是不是很失望，沒有看到預想的現象，為什么？其實，這個實驗老師已重復做了多次，現象都不明顯。原來我們忽略了鐘罩內原有的空氣成分是很復雜的，光合作用產生的氧氣與鐘罩內原有的氣體混合了。所以要想檢驗光合作用的產物——氧氣，應該先收集再檢驗。怎樣收集呢？因為氧氣難溶于水，可以選擇水生植物，用排水法收集。
（出示實物演示操作）這是老師在鳴翠湖采集的水生狐尾藻，放入錐形瓶中，向瓶中加滿水，再用裝有排水玻璃管的橡皮塞塞好，移到光下照射。不久就可以看到（播放視頻）狐尾藻放出一串串的小氣泡，氣泡聚集在瓶頸部分，瓶內的水受到氧氣的排擠，一滴一滴的從排水管口滴落下來。當氣體積累到瓶頸的
1/2～2/3時，就可以打開瓶塞做氧氣鑒定了。顯然這個實驗方案沒有專門收集光合作用產生的氣體，不適合驗證產物氧氣，只能探究原料二氧化碳。當然也不適合用氧氣檢驗實驗結果，只能用淀粉檢驗實驗結果。利用淀粉檢驗實驗結果，該方案設計是否嚴謹？應該如何完善？
（不嚴謹，應該先把三瓶植物都暗處理一晝夜。滴加碘液觀察前還要用酒精脫色、清水漂洗。）
這個實驗需要時間較長，有興趣的同學課后可以到實驗室里按照完善了的方案繼續實驗探究。今天的探究就到這里。
（三）光合作用的應用——共謀光合應用之途2021年
5月
22日
13點零
7分，雜交水稻之父袁隆平院士在長沙逝世，舉國悲痛。你了解袁爺爺的豐功偉績嗎？袁爺爺用雜交技術提高了水稻產量，讓我們吃飽飯。今天你能應用光合作用原理幫助農民伯伯提高農作物產量嗎？
（PPT展示環節三）（出示問題）根據光合作用反應式，現在你知道海爾蒙特實驗的柳樹增重
8000
多千克的物質主要是什么嗎？主要來自什么？
（生答：不僅是雨水還有空氣中的二氧化碳。）
所以提高農作物產量，也就是提高農作物光合作用制造有機物的量，也就是提高光合作用的效率，可以從光合作用的條件、原料方面考慮。條件是？原料是？（各小組成員趕快從這三方面討論一下吧，看看你們有哪些好辦法？）（最后強調）從原料水的角度看，只能合理灌溉，不能少也不能多。因為澆水太多了會影響根的呼吸，這是下節課要學習的內容。這節課就學到這里。
盤點收貨通過這節課的學習，你有哪些收獲？小組內抓緊盤盤點吧（若時間不夠——通過這節課的學習，你有哪些收獲？課后整理在作業本上。）
課外延伸：做一回田間少年——產學研相結合為了表示對袁爺爺的哀思，呼吁同學們深入田間，真正做一回農家少年。在充滿泥土芬芳的田地里，親手種植、親自觀察農作物的生長，學習農業生產知識，鍛煉吃苦耐勞的品質，讓農田成為學習研究的課堂。同學們辛苦了。

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