《植物光合作用的发现》教学设计
课题组 熊颖
光合作用是植物学中的基本概念，也是《义务教育生物学课程标准（2022年版）》呈列的重要概念之一。了解光合作用的基本过程，是学生基本科学素养养成的必然要求。光合作用的发现过程，不仅仅是科学史话，所涉及的经典实验也是培养学生逻辑思维的优秀事例。
在光合作用之前，学生已经从生物体构成、绿色植物的发育等不同角度理解了植物的生长现象，光合作用是从营养与生长的生理学角度再次解读植物生长的原因。因此，本节以“破解植物生长之谜”为主线，串联经典实验，学生通过科学探究、实验结果分析等一系列活动，逐步了解光合作用的原料、产物和条件，并能完整表达光合作用的基本过程。
同时，在了解科学史话的过程中，感受先辈科学家严谨、勤奋、孜孜以求的科学精神。在合作探究中培养团队精神、合作精神和自我表达能力。
教学目标：
通过了解光合作用发现过程中的一系列经典实验过程，分析实验现象，得出关键结论，使学生初步构建光合作用的基本过程。
通过科学探究、资料分析、实验结论时代局限性分析、图示综合等学习活动，发展学生分析、推理、归纳等科学思维，培养学生严谨求实、不倦求知的科学精神，以及合作交流、乐于分享的团队精神。
教学重点难点：
重点：通过一系列经典实验，逐步得出光合作用的原料、产物、发生条件
通过形象化图示，整合表达光合作用的基本过程
难点：光合作用发现过程中经典实验的理解和分析
初步构建管和作用的基本过程
教学设计
知识内容 | 教师行为 | 学生行为 |
一、知识引入 | 播放植物生长的延时摄影作品 PPT1，植物幼苗、参天大树 问：人类从食物获取营养物质，植物怎样获取营养物而不断生长呢？ | 欣赏视频，聆听，思考问题
答：光合作用；根吸收水分、无机盐获得营养；……等等 |
PPT2，展示课题 要求：课本P91，表6-1，收集一系列科学史故事的结论，从而破解植物生长之谜 | 找到表格，明确主线任务，破解植物生长之谜 | |
设计意图 | 延时摄影视频浓缩植物生长过程，引发学生对植物生长现象的关注 知识回顾，植物生长现象与光合作用相关（生命现象、细胞结构、植物的器官、绿色植物的一生等知识内容学习时，有相关积累渗透） 解谜形式，保持学习的注意力，锻炼逻辑思维 在优美配乐中使学生感受生命之美、大自然的神奇。 | |
二、光合作用的发现史——光合作用的原料、条件和产物 | ||
1、亚里士多德的“土壤论” | PPT3：展示亚里士多德观点 简单介绍亚里士多德的世界观（土是组成万物基本元素之一），彼时时代背景下以经验获取知识 问：观点有何依据？何处不合理？ | 聆听，联系生活现象思考合理与不合理 答：合理——植物生长在土中；根吸收水分 不合理——一切营养物质太绝对；“土壤汁”并不存在…… |
设计意图 | 锻炼逻辑思维 科学史教育 | |
2、范·海尔蒙特发现植物生长源于水 | PPT4-5：呈现科学探究表格、实验过程图片 简单介绍海尔蒙特世界观，万物由水组成 要求：小组合作，结合课本P89材料一，按表格提示，从海尔蒙特角度完成科学探究 | 小组合作，讨论并完成海尔蒙特科学探究过程 小组汇报，问题、假设、实验设计、数据 得出结论：植物生长源于水 提出实验不足，阳光、空气等因素未考虑；忽略了土壤重量的变化 |
设计意图 | 以科学探究的方式，理解海尔蒙特实验的内在逻辑性 探讨实验不足，批判性思维养成 合作精神、交流意识的培养 | |
3、普利斯特莱系列实验发现植物生长与空气相关 | PPT6-10：呈现普利斯特莱系列实验设计、实验现象 简单介绍知识背景，空气成分不明确，氧气、二氧化碳未发现 要求：解释实验现象，用现代观点和普利斯特莱时代的观点 | 自主学习，课本P90材料二，了解普利斯特莱基本实验 聆听实验介绍，思考，解释实验现象，并将一系列实验结论联系起来。 得出结论：“植物可以净化被‘污染’的空气，而且必须吸收被‘污染’的空气才能释放‘活命空气’” |
设计意图 | 自主学习（课本实验）与听讲（补充实验）相结合，层层过渡理解系列实验的逻辑性 由实验设计、现象得出实验结论，逻辑推理能力的锻炼 | |
4. 英格豪斯发现光是重要条件，并命名“光合作用” | PPT11：呈现英格豪斯实验设计、实验现象 要求：解释实验现象 | 聆听实验介绍，思考，解释实验现象 得出实验结论：“植物必须在光下才能净化空气，没有光，植物同样“污染”空气” |
设计意图 | 理解实验设计中单一变量、对照组等原理的应用 由实验设计、现象得出实验结论，逻辑推理能力的锻炼 | |
5. 瑟讷比埃发现二氧化碳、索绪尔发现水是植物生长的原因 | PPT12-13：呈现瑟讷比埃、索绪尔的实验发现 引导学生理解并得出两者的实验结论 | 思考，CO2和O2进出植物后写法上的差异 得出结论：“植物吸收二氧化碳，释放氧气。植物的增重来自于二氧化碳的碳” 思考，联系索绪尔和海尔蒙特实验 得出结论：“除了二氧化碳中的碳，植物的增重还来自于水” |
设计意图 | 补充实验，探讨植物增重的原因，围绕植物生长之谜展开，理解二氧化碳和水是光合作用的原料，氧气是产物之一 由实验结果得出实验结论，锻炼思维的联系性、逻辑性 | |
6. 萨克斯发现植物合成有机物为生长提供营养 | PPT14：呈现萨克斯的实验结论（后章节内容，略） | 聆听，获取信息“二氧化碳和水在植物体内转化为有机物” |
设计意图 | 理解有机物是光合作用产物 为后续章节埋伏笔 | |
三、光合作用基本过程整合 | PPT15：呈现小组活动要求和提示问题 要求：根据提示问题和表6-1，完成P91图6-3光合作用过程图示 | 小组合作，讨论提示问题、需要表达的内容、图形表示方法等，完成图示 小组汇报，展示并讲解图示意义 讨论、评议汇报内容 |
PPT16：展示光合作用图示、文字式化学方程式
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设计意图 | 在讨论交流中整合、梳理信息，相互提醒、补充，区分光合作用的原料、产物、条件、场所等信息，并通过形象化的图示表达神话理解并内化光合作用基本过程。 合作精神培养。 | |
四、评价测试 | 《学习与评价》P66 第1、2、3、9、11、12、13题 | |
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