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实验·探究:探究环境因素对光合作用强度的影响

邓佳丽
长沙县实验中学
高中
生物
必修1
人教版
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    教学准备

    学情分析

       《探究环境因素对光合作用强度的影响》 一节选自于人教版高中生物学教材必修一第五章第4节《光合作用与能量转化》第二部分设置的“实验 探究”本节内容安排将由1个课时完成。本实验是人教版新教材(2019版)新课标要求开设的实验之一(相较老考纲的要求为新增实验)。

       开设本实验有利于学生体验实验设计和实验操作,进一步加强实验相关理论与实施的结合,体验实验不易,激发对生物学的兴趣。


    教学工具

           本实验开展前,学生已有一定的实验理论和实践基础,并且已经完成光合作用理论知识学习。让学生动手参与实验,通过实验进一步深化基础理论知识,有助于学生锻炼实验思维、技能和加强对光合作用的理解。


    教学设计

    教学目标

    (一)必备知识

    1.回顾总结影响光合作用的因素,加深理解物质和能量观。

    2.说明实验设计基本过程,深化结构与功能观。

    (二)学科素养与关键能力

    1.锻炼实验设计思维及分析能力。

    2.培养动手操作能力及团队协作能力。

    (三)核心价值

    通过探究实验,明确科学研究与实际生产生活的密切联系,感悟珍惜粮食,懂得承担责任。


    教学重难点

    重点:学生团队进行实验操作,落实实验设计;

    难点:结合实验设计理论,团队进行实验设计

    教学方法

    实验:探究环境因素对光合作用强度的影响

    一、回顾影响光合作用强度因素

    二、实验设计——注意要点

    三、实验操作

    操作中遇到的问题:

    教学过程

    国内保障粮食安全+国际注意粮食危机(教师展示下图并解说) 。

    教师引导学生关注粮食相关问题,并将其与本节影响光合作用轻度的因素联系起来,理解实验与实际生产生活的紧密联系。

    结合光合作用一节所学,你觉得会有哪些措施来稳产增产?(学生将序号填入图中)

    学生观看视频(视频:了解粮食增产措施)了解以下内容并对预习的选择进行调整:

    ①合理密植             ②施加农家肥           ③正其行,通其风

    ④早春水稻大棚育苗            ⑤合理使用化肥             ⑥水分管理

    ⑦使用叶面阻控剂             ⑧无人植保机施加农药         ⑨种植高产杂交水稻品种

    教师针对学生回答进行指正点评。

    过程:

    1.学生课前提前预习教材P105实验过程,仿照完善好实验报告一至六(见下表);——预习案

    2.观看自制视频《实验之歌》后,学生进行小组讨论(5-6人一组)交流意见约3min,1-6组分别派学生代表反馈小组意见

    3.教师点评学生报告并展示参考答案,同时结合学案问题引导学生思考和体验实验设计各个环节常见注意事项,强化实验设计思维和过程。

    注意把控时间——5-6min


    实验环节——实验报告

    十万个为什么(导思)

    一、实验目的:探究         对光合作用强度的影响。

    Q2:本实验自变量是什么?因变量是什么?——教师总结如何写实验目的

    Q1:根据实验材料用具推测探究的环境因素是什么?

    二、实验原理

    在光合作用的过程中植物吸收CO2并排出O2,产生O2的多少与CO2浓度密切相关。同时,O2水中溶解度很      ,会积累在细胞间隙从而使下沉的叶片      。利用真空渗水法排除            的气体,使其沉入水中,对同种植物                  表面积的叶片给予不同的CO2浓度处理,其他条件不变,那么其O2产生速率引起的叶片上浮的情况就可以反映其光合速率情况(假定呼吸作用基本相同)。

    据此,可通过同等数量叶圆片上浮            或同等时间内                 来比较不同CO2浓度下光合作用的强弱。

    Q3:如何体现光合作用强度(观测指标)?

    三、材料用具:

    1.生物材料:                                 绿色植物叶片4片;

    2.器具:1根7瓦LED灯管、1个6mm打孔器、4个250ml烧杯、                           3把镊子、1个培养皿、1个铁架台、1个计时器、废液杯。

    3.试剂:清水、                         、质量浓度为 2% NaHCO3溶液各150ml;另清水200ml

    Q4:注射器有什么用?镊子呢?

    四、实验步骤

    1.取材分组编号:

    ①材料处理:A.取合适的绿萝叶片,用内径为6mm的           打出小圆形叶片至少           片,避开大的叶脉;

    B.将小圆形叶片置于        内,并吸入        水向上排尽残留空气。用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞,使小圆形叶片内的气体逸出,这一步骤可重复多次;

    C.将内部气体逸出的小圆形叶片,放入盛有清水的培养皿中待用。叶片内没有气体,应沉入水底。

    ②取三只烧杯分别编号              组。

    2.控制自变量:

    ①向三组烧杯分别加入体积         ml的清水、1%碳酸氢钠溶液、2%碳酸氢钠溶液;

    ②将这三组样本放到光源下方(光源暂不开启),分别用镊子向三个烧杯内分散放入         片圆形叶片。  

    3.观察记录因变量(或观测指标):

                                                  

    Q5:实验设计步骤最为重要的一步是?

     

     

     

     

     

     

    Q6:遵循了哪些实验设计原则?

    五、实验结果           Q7:预期结果及结论是什么?

     

    提醒学生注意:1-10为上浮的第一到第十片叶圆片。

    Q8:学案上左侧展示的实验结果记录表格,是记录的什么观测指标?表中“?”处填什么?

    六、小组分工情况(填表):——让学生明确小组主要操作要点

                 



    学生结合完善后的实验设计方案及实验器材分组进行实验操作。

    师观察指导学生完成实验操作,针对黑板上学生提出的问题进行解答。

    教师可进行步骤提示:

    1.取材分组编号:取材、打孔(学生操作视频)、排气(学生操作视频)、编号。

    2.控制自变量:分工将排气后叶圆片夹取放入三组烧杯底部(如下图)

    3.观察记录因变量——分工记录叶圆片上浮时间(叶圆片上浮视频)。


    操作时的任务:

    一、实验操作过程中有哪些困难或产生什么疑惑?——写到黑板上。

    二、实验结果汇总——小组在学案上填写好结果,并利用电脑及时录入本组实验结果

    备注:若截止观察时仍有未上浮的叶片,请将上浮时间填写为观察截止的时长,以便数据处理。(提醒进行数据处理的同学

    三、完成实验报告的表格中“七、实验结果分析及结论”(见下表)。(请无观察记录时间任务的同学提前讨论。)

    七、实验结果分析及结论:

                                                       

                                                       

    Q10:本次实验还可以改为探究什么环境因素对光合作用强度的影响?请讨论得出实验基本思路写在下方。(若上课时间较为紧张,可将本问题作为课后练习。







    1.师生共同总结讨论实验结果及分析过程中出现的问题,总结经验教训;(若实验无法完成预设效果,注意进行原因分析。

    2.教师引导学生感悟实验不易和科研精神

    3.教师提醒同学完成实验器材及桌面整理。


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