光合作用实验教学范文

<<鉴别co2吸收能力强的校园植物>>教学设计

指导思想：

生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。

学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。

科学探究要求学生具有发现现实世界中生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。

本节课是对教材实验“探究环境因素对光合作用强度的影响”的改进与创新，在我国致力于实现碳中和的大环境大背景下，为更好的吸收环境中的CO2，更清晰的认识到绿色植物光合作用的重要意义，师生共同确定本节课的探究主题为鉴别CO2吸收能力强的校园植物。在该过程中，强调以学生为主体的自主学习，注重实践过程，既能提升学生发现问题、解决问题的能力，又能提高学生的动手操作、合作学习及创新思维能力。在核心素养视角下的项目学习中，让学生参与实践和问题解决，可使其亲历科学发现的过程，既能体会探究的快乐，又能加深对科学概念的理解。

实验教学分析：

本节课以碳中和为背景，为解决环境中CO2吸收的问题，学生思考提出探究主题：鉴别CO2吸收能力不同的校园植物。结合所学相关实验，经过实验原理的分析和器材的改进与创新，自选材料，通过自变量的实施、无关变量的控制以及因变量的检测引导学生确立自己小组的实验方案。然后分组进行探究实践，合作学习，在实验过程中发现问题，讨论分析原因并寻求解决办法，在实验报告上认真记录实验结果并分析实验数据。

实验完成后，第一部分是学生交流分享本组实验过程中发现的问题、原因分析及解决办法，彻底解决疑惑。第二部分是各小组展示汇报本组的实验结果，并分享自己在整个实验探究中的收获。

通过这样的探究过程，学生体会到根据自己的知识和能力解决生活和社会问题的成就感和责任感，培养了制定和实施实验方案的能力，并掌握了实验设计的基本原则和获取分析数据、数学建模的能力。

学习目标：

1.生命观念：在理解光合作用核心概念的基础上，理解细胞生命活动过程中物质与能量的变化，提高对生命活动规律进行解释的能力，认同结构与功能相统一的生命观。

2.科学思维：通过创新实验设计，分析实验结果，建构数学模型，得出实验结论，提高观察比较、综合分析、批判创新等思维能力。

3.科学探究：通过分析光合作用的影响因素，明确课题项目：鉴别CO2吸收能力强的校园植物。思考自变量的施加、无关变量的控制、因变量的检测以及实验方案的设计方法，进一步掌握实验设计的原则和方法，学会初步评价实验方案的科学性和可操作性。

4.社会责任： 结合光合作用的意义，思考解决碳中和的方法，调查并设计“碳中和”宣讲方案，增强社会责任感。

重难点及突破

重点：理解光合作用核心概念，分析光合作用的原理和过程。

难点：学会控制变量和设置对照实验、观察和检测因变量的方法，设计并实施“鉴别CO2吸收能力不同的校园植物”实验方案，建构数学模型处理和解释实验结果。

教学准备：

实验报告，注射器，真空泵，手握打孔器，秒表，自备植物种类、台灯、小烧杯、碳酸氢钠溶液等。

教学过程：

教学内容 教学内容 教师活动 学生活动 教学意图

情境导入 这节课我们将通过实验鉴别CO2吸收能力不同的校园植物。先看一下本节课的学习目标。

首先，我们来看一则视频（关于全球气候变化和碳达峰、碳中和）。

（看过后）碳达峰、碳中和是我国当前和未来一段时间的重要目标和任务。其中一项重要措施就是通过植树造林，提高绿色植物对环境中CO2的吸收。这与植物的什么作用有关呢？不同植物吸收CO2的能力或者说光合速率大小是相同的吗？这节课我们将通过实验来寻求高效吸收CO2的植物。

思考回答：

光合作用。

不同。1.创设情境，引入本节内容。

2.激起学生探索的欲望，提高学生的学习兴趣。

任务驱动

设计实验 确定探究主题：鉴别CO2吸收能力强的校园植物。

实验的第一步就是选材。课件上展示一些校园植物，老师也带来了一些植物，而且，选材的任务也提前分配给了各个小组。

各小组展示实验材料：我们来一起看下各小组分别想探究哪些植物的光合速率。

接着，实验原理（真空渗水法）的分析：明确实验步骤和注意事项，结合教师演示操作进行提问。①打孔制作叶圆片为什么要避开叶脉？②展示漂浮在水上面的叶圆片，为什么不会下沉？如何使其下沉？

实验器材的改进与创新：第一，打孔器的选择上，用学生打纸张的手握打孔器替代实验室打孔器，极大提高打孔的速度和效率。第二，真空泵替代注射器，既可以快速高效的抽取大量叶圆片中的气体，还可以避免因注射器抽取次数的不同导致叶圆片的抽取程度不同而引起的实验误差。此时请两位同学分别来使用真空泵和注射器进行演示操作，以体会上述优点。 小组分别展示本组带来的材料，并简单说下自己选这些材料的理由。

思考回答：

①叶脉不含叶绿体，不能进行光合作用，且叶脉较重，都会干扰实验结果。②组织细胞之间有气体，所以无法下沉，当抽出其中的气体后，叶圆片就会下沉到水底。 1.让学生自主决定选材，体验选材、比较与思考的过程，增强社会实践，激发探究欲望。

学生演示实验直观形象，体会器材的改进与创新，发展自己的创新思维。

师生共评，确定方案根据实验目的：鉴别CO2吸收能力强的校园植物（即探究不同植物的光合速率的大小），思考讨论三个问题：

（1）自变量是什么？（2）因变量如何检测？（3）无关变量有哪些？如何控制？

教师提问，并把板书写到黑板上。

重点分析无关变量的控制：光照强度用台灯控

制相同且适宜，温度控制在当前的室温（30°），属于适宜温度，含CO2的溶液如何提供呢？

（1）配置NaHCO3溶液（2）通过吸管向清水中

吹气（3）雪碧等碳酸饮料

继续追问：使用多大CO2浓度是适宜的呢？兴趣

小组已通过预实验探究了0.5%、1%、2%、4%NaHCO3溶液对光合速率的影响，确定最佳NaHCO3浓度在1%左右。 思考回答：

自变量：植物的种类。

因变量：光合速率的大小（或叶圆片上浮的快慢）

无关变量：光照强度、温度、CO2浓度。

原则：相同且适宜。

①NaHCO3溶液②向清水中吹气③雪碧等碳酸饮料。

1.培养学生的小组合作及实验探究能力。

2.培养学生的发散思维能力和逻辑思维能力及建模能力。

分组探究，

数学建模 各小组讨论确定好本组的实验方案后，可开始进行实验。

引导学生实验过程中合作学习，认真观察实验现象，发现问题，解决问题，将实验结果及时记录在实验报告上，分析实验数据，建立数学模型。 1.让学生分工合作，充分发挥不同学生的优点，逐步培养学生团结合作精神和协作意识。

2.培养学生严谨的科学态度，学会处理数据及分析数据。培养学生的创新精神和批判精神。

分享问题，质疑反思 实验结束后，提出实验过程中学生思考的问题：

（1）NaHCO3稀溶液为什么能提供CO2？原理是什么。NaHCO3溶液与稀盐酸反应是会快速生成大量CO2的，但是不加稀盐酸，也会放出CO2吗？

从水解和化学平衡角度，NaHCO3溶液能够使周围环境保持一个相对稳定的CO2浓度，起到CO2缓冲液的作用。

（2）关于叶圆片上浮的原因，是由光合作用产生的氧气增加引起的还是由CO2浓度增加引起的？如何排除是由CO2浓度增加引起的。

思考回答：

举手学生上讲台列出从水解和化学平衡角度得出的三个化学反应式，其他学生恍然大悟。

设置对照组，将NaHCO3溶液遮光处理，相同时间若未见有叶圆片上浮，可排除CO2的影响。 1.训练学生思维的逻辑性和开放性，在潜移默化中提升学生的生物学科素养。

2.让学生在分析与讨论中解决问题。

展示交流，评价反思 小组派代表对自己的探究实验进行总结，并汇报展示：

（1）探究的植物（贴标签的烧杯），实验结果（实验报告）

（2）分享实验中遇到的问题及解决办法

（3）谈谈自己在整个实验探究中的收获。

1.展示本组实验结果、数据和数学模型。

2.展示自己成功的经验或失败的教训及收获。 1.培养学生语言表达能力和交流能力。

2.培养学生归纳与总结的能力。

3.培养学生实事求是、严谨务实的科学态度。

归纳总结，注意事项 归纳总结实验注意事项：

1.尽可能的避开大、小叶脉，选择含叶脉较少的植物。

2.有些植物的叶片较厚较重，且覆有蜡质成分，不适宜作为该实验探究的材料。

3.真空渗水法抽气时，及时认真观察是否已经下沉，防止过度抽气。 亲身体验，收获实验的注意事项和细节，关乎实验的成败。

1.再次强化通过自己探索，发现问题、解决问题的能力，并学会归纳总结。

学以致用

学生结合光合作用与碳中和的关系，制作碳中和宣传海报，既巩固了光合作用的核心概念，又为宣传碳中和出一份力。

让学生上台讲解自己海报的设计理念。 已提前完成，张贴在校园宣传墙上。并带来教室一份。 1.培养学生的创新精神。

作业布置 布置作业：

结合本节实验探究，给母校或市环保局提出关于行道树种类的选择方面的建议，增强大家对高效吸收CO2的植物的认识。 课下完成。

1.培养成就感和责任感

2.学以致用

板书设计：

鉴别CO2吸收能力强的校园植物

一、实验原理

二、实验设计及注意事项

（1）自变量：植物的种类

（2）因变量：CO2吸收能力的强弱（或光合速率的大小、叶片上浮的快慢）

（3）无关变量：光照强度、温度、CO2浓度等。原则：相同且适宜。

三、实验过程

结果记录、模型构建

四、展示交流、评价反思

教学反思

本节课结合碳中和，让学生亲身经历科学探究的整个过程，即发现现实世界中生物学问题（温室效应严重，气候变化恶劣），针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计（鉴别CO2能力强的校园植物）、方案实施以及对结果的交流与讨论。学生非常喜欢这种基于问题解决的真实的科学探究，从中不仅锻炼了模型与建模、批判性思维、创造性思维等多种科学思维，并极大体会到了生物的价值和学以致用的快乐，还培养了自己的社会责任感。

本节课之后，学生又提出很多想探究的与光合作用相关的多个小课题，培养了提出问题的能力，极大激发了探究的欲望；同时本实验器材上的改进与创新，拓宽了学生的思路和视野，学生更加喜欢实验课，并且学会了将物理、化学和生物的很多器材结合起来使用，融汇贯通，实现了跨学科学习，更加理解了知识的本质是为生活服务。

本节课不足的地方是课堂时间有限，学生实验时间有限，不能充分的进行探究，意犹未尽，以后应给学生提供更多的机会进行这样的实验操作和探究。