光合作用（第一课时） - 图文

教学课题：光合作用的探究历程 教学目标:

（1）知识目标： ○1通过说明光合作用的发现过程，分析所示的几个著名实验，总结出光合作用的定义。 ○2能得出科学实验的基本方法，应用实验设计所遵循的有关原则，尝试设计实验。 （2）能力目标： ○1在体验科学家的思维过程中提高思维技能，理解并应用实验设计时要遵循的原则。 ○2能通过课堂实验方案的设计及初步评价，培养学生综合能力。 （3）情感目标：

通过学习科学发现史，激励学生不断挑战权威、不断创新的精神。 教学重点： ○1通过光合作用发现过程的几个著名试验，得出科学研究的基本方法。 ○2通过对光合作用发现史经典实验的发现式的探讨与评析，培养学生初步建立实验设计的基本思维方法。 教学难点： ○1使学生领会光合作用发现过程的几个经典实验的设计思想，并运用到设计一些简单实验的过程中去。 ○2对学生进行探究式科学方法的训练与培养。 课时安排：1课时 教学用具：多媒体设备 教学方法： ○1充分利用多媒体教学的优势，以图片或flash的形式重现光合作用发现史上重要的试验。 ○2引导学生探索生物试验的设计思想，培养学生的科学素养。

教学过程：

引言：伴随着着美妙的音乐，同学们走到了这里，欢迎来到生物课堂，我们今天所要学习的内容是和这幅图上的绿色植物息息相关的。

激励（激发对光合作用学习的欲望）：居里夫人说过：“掌握光合作用的过程，对人类来说，比得到核能还重要??”

光合作用虽然有着很重要的意义，但同时又是一个不容易被人察觉的过程，你能看出咱们校园里的那些花草树木正在进行光合作用吗？如果你说能，你能拿出很有说服力的证据吗？这节课我们就来一起探讨一下科学家们是通过什么来让世人相信在植物体内确实进行着光合作用的。

一、光合作用的发现过程(以时间为主线，光合作用反应式为辅线)

创设情境，导入主题

教师设疑：一粒种子可以长成参天大树，植物是如何进行物质积累的？植物体内物质从哪里获得的？

1.亚里士多德的经验推测

呈现科学史料：公元前3世纪，古希腊哲学

家亚里士多德(Aristotle)根据经验推测得出结论：“植物的物质积累来源于土壤”。

2.海尔蒙特的柳树实验

呈现科学史料：1629年，比利时医生海尔蒙特(J.B.van Helmont, 1580-1644)的柳树实验：将柳树苗栽种到木桶里，内有已知干重的土壤，加桶盖，只用纯净的雨水浇灌，五年后，柳树的质量增加了74.58kg，而土壤减少0.056kg。

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体验海尔蒙特敢于质疑权威的精神，并得出正确结论、找到试验结论错误的原因，为进入下一实验做好铺垫，培养其分析问题的能力。

创设问题情景：海尔蒙特首先提出了水参与植物体有机物质合成的观点，但是没有考虑到空气对植物体物质形成所起的作用。而最先用实验方法证明绿色植物从空气中吸收养分的是英国著名的化学家普利斯特利。

3.普里斯特利的实验

呈现科学史料：1771年，英国化学家约瑟

夫〃普里斯特利(J.Priestley,1733-1804)做了如下实验：他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭，小白鼠很快死去；他把一盆植物和一点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，发现植物能够长时间地活着，蜡烛也没有熄灭；他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物和小

白鼠都能够正常地活着。

提出问题：普利斯特利实验说明了什么？学生讨论得出结论：植物光合作用吸收CO2产生

O2。对学生的结论给予肯定后，呈现普利斯特利的结论：植物可以更新空气。

4.英格豪斯的实验改进——光合作用条件光的证明 呈现科学史料：1779年，荷兰科学家英格豪斯(J.Ingenhousz)进一步实验：虽然绿色植物和蜡烛在一起，如果在黑暗条件下，蜡烛还是会熄灭，只有在光照下，蜡烛才能继续燃烧。这表明，只有在阳光的照射下，绿色植物才能净化空气。

讨论：英格豪斯实验是对照实验吗？其中变量涉及几个因子？

分析得出结论：光在植物更新空气的过程中起关

键作用。植物的光合作用吸收二氧化碳，产生氧气；二氧化碳和阳光是影响植物生长的因素。结论：光在植物更新空气的过程中起关键作用。

5.索苏尔的实验——光合作用原料CO2和H2O的证明

呈现科学史料：1804年，瑞士索苏尔(Saussure)研究了植物光合作用过程中吸收的二氧化碳与放出的氧之间的数量关系，结果发现植物制造的有机物和释放出的氧的总量，远远超过它们所吸收的二氧化碳的量。

由于实验中只使用了植物、空气和水，他断定

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植物在进行光合作用合成有机物时不仅需要二氧化碳，水也必然是光合作用的原料。

创设问题情景：索苏尔不仅证实了海尔蒙特关于柳树生长过程中合成植物体的物质主要来自水的推论，而且把人们对光合作用本质的认识提高到一个崭新的阶段。他提出，CO2和H2O是植物体有机物质的来源。那么，光合作用合成的有机物质到底是什么呢？

6.萨克斯实验——光合作用产物淀粉证明

呈现科学史料：1864年，德国科学家萨克斯(J,von Sachs,1832—1897)做的实验：他把绿色叶片放在暗处几个小时，目的是让叶片中的营养物质被消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后，从植物体上取下叶片，放入盛有酒精的小烧杯中，水浴加热进行脱色，再用清水漂洗后滴加碘液，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈现深蓝色。这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。

提问：1.这个实验是否设置了对照？实验中所需控制的单一变量是什么？

2.实验结果如何显示？

3.实验中哪些处理用于排除干扰？

4.该实验除了证明“光合作用产生了淀粉”外，还成功地证明什么?

创设问题情景：至此人们对于光合作用的原料，产物有了初步的了解，但对于光合作用的具体过程几乎一无所知。光合作用在哪里进行？又是如何进行的？这些问题成为一时研究的热点。1880年，美国科学家恩格尔曼（C.Engelmann）独运匠心，设计了一个极为精巧的实验，解决了第一个问题。

7.恩格尔曼的实验——光合作用产物氧气和场所叶绿体的证明

呈现科学史料：1880年，美国的科学家恩格尔曼(G.Engelmann，1809—1884)的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗的环境中，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察，发现好氧细菌只集中在带状叶绿体受光部位的周围；如果上述临时装片完全暴露在阳光下，好氧细胞则集中在叶绿体所有受光部位的周围。

先向学生简要介绍一下水绵的特点。根据

幻灯片简要讲解实验的过程以及实验现象，师生讨论得出结论：①氧是由叶绿体释放出来的；②叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

教师设疑，学生讨论：

①为什么选用黑暗、无空气的环境？

先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验前环境中光线和氧的影响，以确保实验的准确性。

②为什么要用极细的光束？

先选用极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧气的部位；而后用完全

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曝光的水绵与其对照，从而证明了试验结果完全是由光照引起，氧是叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。

最后，让学生根据上述实验和反应式描述出光合作用的概念，这样从而使学生进一步明确了光合作用的概念。

二、总结完善出光合作用的概念

光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水合成了糖类等储存能量的有机物，并且释放氧的过程。其中的糖类通常是葡萄糖，葡萄糖进而可以合成蔗糖或淀粉等。总结出光合作用总反应式。

创设问题情景：从总反应式可以看到，在光合作用的原料中二氧化碳和水当中都含有氧原子，那么光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2，还是两者兼而有之呢？

8.鲁宾和卡门的同位素标记实验——追踪氧气的来源

呈现科学史料：1941年美国科学家鲁

宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)采用同位素标记法研究了这个问题。他们用氧

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的同位素O，分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2，然后进行两组光合作用实验：第一组向同种绿色植物提供H218O和CO2；第二组向同种绿色植物提供H2O和C18O2。在相同的条件下，

他们对两组光合作用实验释放的氧进行了分析。结果表明第一组释放的氧全部是18O，第二组释放的氧全部是普通的16O。

教师设疑：该实验用了什么实验方法？该实验证明了什么？ 学生讨论从而明确光合作用释放的氧全部来自水。 再设疑：前面所写的反应式有什么欠缺，应如何修改？

三、光合作用总反应式

教师引导,师生互动,共同总结完善出光合作用总反应式：

四、课堂练习

学生探究设计实验——证明CO2是植物光合作用的原料

创设情景，引导设计实验：光合作用的实验探索到这里，并没有结束，请大家利用所给的材料或提示，按照要求设计出合理可行的实验方案：

利用所给的实验材料，设计实验证明二氧化碳是光合作用的原料。（材料：玻璃罩2个，玻璃皿若干，大小烧杯若干，氢氧化

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