陳桂添

摘要 講述了利用教師研究改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法和采用學(xué)生分組分任務(wù)合作實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)完成“探索光合作用”一節(jié)的課堂教學(xué)，達(dá)到減少占用課堂時(shí)間的目的。

關(guān)鍵詞 改進(jìn)實(shí)驗(yàn) 分組合作 探索光合作用 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號(hào)：1003-7586（2018）11-0045-03

1教材分析及設(shè)計(jì)思路

“探索光合作用”是北師大版《生物學(xué)》七年級(jí)上冊(cè)第五章第一節(jié)的內(nèi)容，教學(xué)重點(diǎn)是通過(guò)探索光合作用的原料、產(chǎn)物、條件和場(chǎng)所的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來(lái)獲得事實(shí)性知識(shí)，從而幫助學(xué)生理解光合作用這一抽象的重要上位概念。教學(xué)難點(diǎn)是有效完成驗(yàn)證綠葉在光下合成淀粉、驗(yàn)證植物進(jìn)行光合作用需要葉綠素活動(dòng)以及檢驗(yàn)光合作用釋放氧氣和檢驗(yàn)光合作用需要二氧化碳演示活動(dòng)。鑒于活動(dòng)內(nèi)容多，《生物學(xué)·教師教學(xué)用書》建議用3課時(shí)來(lái)完。

教學(xué)時(shí)，教師首先對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究和改進(jìn)，學(xué)生分組分任務(wù)，全班共同合作來(lái)完成全部實(shí)驗(yàn)。筆者設(shè)計(jì)時(shí)將4個(gè)實(shí)驗(yàn)全部設(shè)置為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，用1節(jié)課時(shí)間完成。時(shí)間安排分課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和課堂展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果、表達(dá)交流、歸納總結(jié)兩個(gè)環(huán)節(jié)。

2教學(xué)目標(biāo)

（1）概述光合作用的原料、產(chǎn)物、條件和場(chǎng)所。

（2）合作完成“驗(yàn)證綠葉在光下合成淀粉”“驗(yàn)證植物進(jìn)行光合作用需要葉綠素”“檢驗(yàn)光合作用釋放氧氣”和“檢驗(yàn)光合作用需要二氧化碳”4個(gè)實(shí)驗(yàn)操作。

（3）培養(yǎng)參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的積極性，認(rèn)同合作共贏的價(jià)值觀和愛護(hù)植物的意義。

3教學(xué)準(zhǔn)備

3.1教師對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究和改進(jìn)

3.1.1酒精脫色方法的改進(jìn)

教科書中的做法：對(duì)實(shí)驗(yàn)葉片不加任何處理直接用酒精燈水浴加熱酒精脫色。其不足之處：①葉片表面都有一層不易透水的角質(zhì)層，酒精不易通過(guò)角層進(jìn)入葉肉細(xì)胞內(nèi)，從而拖慢了脫色時(shí)間。②用酒精燈水浴加熱酒精存在操作不當(dāng)點(diǎn)燃酒精引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。③不能精準(zhǔn)控制小燒杯內(nèi)酒精的溫度，當(dāng)大燒杯內(nèi)的水沸騰時(shí)小燒杯內(nèi)的酒精也達(dá)到酒精沸點(diǎn)的溫度，水和酒精同時(shí)沸騰會(huì)造成水和酒精向外飛濺，容易傷到學(xué)生，同時(shí)也造成酒精的浪費(fèi)。

改進(jìn)一：用細(xì)砂紙輕輕打磨葉片表面，破壞葉表面的角質(zhì)層。葉片失去了角質(zhì)層的保護(hù)作用，酒精很容易進(jìn)入葉肉細(xì)胞內(nèi)，從而可以大大縮短脫色時(shí)間。實(shí)驗(yàn)證明，桂花葉沒(méi)有磨去角質(zhì)層在80℃恒溫下完全脫色需要23min，而磨去角質(zhì)層后在同樣溫度和酒精度條件下完全脫色只需要5min。

改進(jìn)二：熱源改酒精燈為恒溫調(diào)奶器（溫度可在37～100℃之間任意恒定）;改水浴加熱為80℃恒溫直接加熱;改分組脫色為全班集中脫色。恒溫調(diào)奶器為內(nèi)熱熱源，沒(méi)有明火，除去了明火熱源可能點(diǎn)燃酒精引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。加熱溫度恒定在酒精沸點(diǎn)溫度之下，因此不會(huì)出現(xiàn)因酒精沸騰飛濺到學(xué)生身上造成的意外傷害。溫度恒定在酒精沸點(diǎn)之下，可以減慢酒精氣化速度，節(jié)約酒精的同時(shí)也加快了脫色速度。3.1.2光合作用釋放氧氣實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

教科書中的做法：金魚藻在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的碳酸氫鈉溶液中光合作用釋放出氧氣。不足之處：①由于水體被污染，很多地方難以找到金魚藻，限制實(shí)驗(yàn)的開出;②金魚藻在0.1%的碳酸氫鈉溶液光合作用放出氧氣速度慢，尤其是光照比較弱時(shí)。實(shí)驗(yàn)證明，10.0g金魚藻放入1 400g 0.1%的碳酸氫鈉溶液中在中等強(qiáng)光下光合作用1.5h只收集到2.9mL氧氣。

改進(jìn)后的做法：用陸生植物葉（例如芥蘭葉、非洲茉莉葉、小白菜葉、雞蛋果葉等，只要生長(zhǎng)旺盛、葉綠素濃角質(zhì)層薄的陸生植物葉片都可以）經(jīng)過(guò)橫切成0.3cm羽狀代替金魚藻;碳酸氫鈉溶液濃度從0.1%提高為4.2%。這樣解決了難找到金魚藻（或其他沉水植物）的難題，拓寬了材料的來(lái)源、加快了光合作用速度。實(shí)驗(yàn)證明，10.0g芥蘭葉橫切成0.3cm羽狀后浸入1400g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.20/0的碳酸氫鈉溶液中在中等強(qiáng)光下光合作用1.5h可以收集到28.6mL氧氣。

3.2準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料

植物園中的盆栽桂花、銀邊翠、時(shí)令蔬菜，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.2%的碳酸氫鈉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氫氧化鈉溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的碘液。

4教學(xué)過(guò)程

4.1課前準(zhǔn)備

4.1.1學(xué)生預(yù)習(xí)

教師指導(dǎo)預(yù)習(xí)：

（1）要求學(xué)生自學(xué)教材后，仿照教師歸納“驗(yàn)證綠葉在光下合成淀粉”的6個(gè)步驟（暗處理→設(shè)置對(duì)照→接受光照→酒精脫色→清水漂洗→滴碘檢驗(yàn)）的方法，對(duì)其他3個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行歸納總結(jié)。

（2）教師強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)以及要思考的問(wèn)題：①暗處理的目的是什么？②如何設(shè)置對(duì)照？③為什么不可以將裝酒精的燒杯直接在酒精燈上加熱？④用什么方法檢驗(yàn)淀粉和氧氣？

（3）教師把改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)步驟分享給學(xué)生。

（4）要求學(xué)生模擬實(shí)驗(yàn)操作，重點(diǎn)練習(xí)設(shè)置遮光對(duì)照和用砂紙打磨除去葉片表面的角質(zhì)層。

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的自學(xué)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，為小組完成課前和課中合作實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備理論知識(shí)和訓(xùn)練操作技能。

4.1.2分組和分實(shí)驗(yàn)任務(wù)

分組原則：以綜合能力優(yōu)中差和男女均衡搭配為原則，全班分8組。每2組完成同一個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：分組合作共同完成本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù);每?jī)蓚€(gè)組完成同一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以形成對(duì)比。

4.1.3集中暗處理

實(shí)驗(yàn)原理：植物在沒(méi)有光照條件下進(jìn)行呼吸作用消耗葉片原有的淀粉。

實(shí)驗(yàn)步驟：①各組按實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置對(duì)照并貼上標(biāo)簽（內(nèi)容包括組別、實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)日期、實(shí)驗(yàn)材料名稱）;②各組將要暗處理的植物統(tǒng)一集中放在教師提供的暗室內(nèi)3d。

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置相同暗處理?xiàng)l件和暗處理時(shí)間，避免出現(xiàn)多個(gè)變量，便于分析實(shí)驗(yàn);節(jié)約資源;方便管理。

4.2課堂展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.2.1脫色前處理

實(shí)驗(yàn)步驟：①各小組取下實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組葉片;②用細(xì)砂紙輕輕打磨葉片的兩面磨去葉片的角質(zhì)層;③各組用棉線一端系住需要脫色葉的葉柄，另一端系住寫有組別和實(shí)驗(yàn)名稱的小紙牌。

設(shè)計(jì)意圖：①掌握用砂紙磨去葉片角質(zhì)層的操作技能;②磨去葉片角質(zhì)層的目的是要縮短酒精脫色時(shí)間;③給葉片做標(biāo)記是以防各組實(shí)驗(yàn)葉片混亂。

4.2.2集中脫色

實(shí)驗(yàn)原理：酒精能溶解葉綠素且在一定范圍內(nèi)溫度越高溶解速度越快。

實(shí)驗(yàn)步驟：①教師預(yù)先將體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精倒入恒溫加熱器容器，加熱恒溫80℃;②各小組將準(zhǔn)備好的葉片投入酒精中;③蓋上蓋子繼續(xù)恒溫加熱;④觀察脫色過(guò)程直到葉片變成黃白色。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生知道酒精脫色的原理和掌握酒精脫色方法;不用明火水浴加熱酒精，消除可能因操作不當(dāng)引發(fā)火災(zāi)的安全隱患;恒溫在酒精沸點(diǎn)之下加熱，避免酒精因沸騰飛濺出來(lái)意外傷到學(xué)生;全班共用一套儀器集中脫色，可以節(jié)省儀器、簡(jiǎn)化操作、便于課堂管理和安全監(jiān)控。

4.2.3各小組展示并分享檢驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)原理：①利用淀粉遇碘變藍(lán)色特性分別向需要檢驗(yàn)的葉片滴入碘液，如果變藍(lán)色說(shuō)明有淀粉產(chǎn)生，如果不變藍(lán)色說(shuō)明沒(méi)有淀粉產(chǎn)生;②氧氣能使帶火星的衛(wèi)生香復(fù)燃，如果收集到的氣體能使帶火星的衛(wèi)生香復(fù)燃說(shuō)明是氧氣，否則不是氧氣。

實(shí)驗(yàn)步驟：①各組取出脫色后的葉片并用清水洗去表面浮色;②教師安排各組按課本實(shí)驗(yàn)順序展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

設(shè)計(jì)意圖：鞏固檢驗(yàn)淀粉和檢驗(yàn)氧氣的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能;讓學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)和對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的判斷直觀上獲得光合作用產(chǎn)生淀粉和氧氣、需要二氧化碳為原料、需要光和葉綠素為條件的事實(shí)依據(jù)。

4.2.4歸納總結(jié)知識(shí)目標(biāo)

教學(xué)過(guò)程是在教師的安排下各組展示檢驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，其他同學(xué)傾聽后發(fā)表觀點(diǎn)。

分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師提出問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生思考，并配合展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果和學(xué)生回答問(wèn)題串的方式來(lái)完成。分析“檢驗(yàn)綠葉在光下合成淀粉”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師提出：滴加碘液后見光與遮光哪部分變藍(lán)色？變藍(lán)色說(shuō)明有什么？不變藍(lán)色說(shuō)明沒(méi)有什么？這實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了綠葉在光下合成的產(chǎn)物是什么？分析“檢驗(yàn)光合作用釋放氧氣”實(shí)驗(yàn)時(shí)，提出：帶火星的衛(wèi)生香有什么變化？什么氣體有這樣的作用？實(shí)驗(yàn)說(shuō)明綠葉在光下釋放出的氣體是什么？分析“驗(yàn)證植物進(jìn)行光合作用需要葉綠素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，提出：滴碘后綠色與白色哪部分變藍(lán)色？變藍(lán)色說(shuō)明有什么？不變藍(lán)色說(shuō)明沒(méi)有什么？這實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了植物光合作用產(chǎn)生淀粉需要什么條件？分析“檢驗(yàn)光合作用需要二氧化碳”實(shí)驗(yàn)時(shí)，提出：滴碘后“清水組”與“氫氧化鈉組”哪個(gè)變藍(lán)色？變藍(lán)色說(shuō)明有什么？不變藍(lán)色說(shuō)明沒(méi)有什么？“清水組”變藍(lán)是因?yàn)檠b置內(nèi)有有什么氣體？“氫氧化鈉組”沒(méi)有變藍(lán)是因?yàn)檠b置內(nèi)沒(méi)有什么氣體？這實(shí)驗(yàn)說(shuō)明光合作用需要什么原料？

知識(shí)歸納：學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，獲得了光合作用的原料是二氧化碳和水、產(chǎn)物是淀粉和氧氣、條件是光照和葉綠素、場(chǎng)所是葉綠體的事實(shí)性知識(shí)。

情感獲得：認(rèn)同植物光合作用吸收二氧化碳釋放出氧氣，促進(jìn)碳循環(huán);認(rèn)同分組分工合作能贏得時(shí)間，學(xué)到知識(shí)，合作共贏！

5教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)以完成實(shí)驗(yàn)和展示結(jié)果貫穿始終，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)入手，克服難找到金魚藻和葉片酒精脫色慢困難;通過(guò)分組分任務(wù)，全班共同合作來(lái)完成全部實(shí)驗(yàn)，最后展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果表達(dá)交流歸納本節(jié)知識(shí)。教學(xué)過(guò)程順利，達(dá)到了用1節(jié)課完成3課時(shí)內(nèi)容教學(xué)任務(wù)的目的。