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人教版七年级生物上册第三单元第五章第一节光合作用吸收二氧化碳释放氧气【教学设计】
【教学目标】知识目标1.构建光合作用的反应式，阐述光合作用的概念2.举例说出光合作用原理在生产上的应用能力目标提高学生的观察能力和分析问题、解决问题的能力情感态度价值观：培养学生敢于挑战、勇于探索、实事求是的科学家精神。
【重点难点】构建光合作用的概念并理解光合作用的实质
【教学方法】观察分析与小组讨论相结合
【课前准备】分组实验材料用具（绿萝、氢氧化钠、碳酸氢钠、清水、玻璃钟罩、水槽）、演示实验材料用具（氧气、酒精灯、火柴、卫生香；水生狐尾藻、清水、锥形瓶、带排水管的橡皮塞）、PPT课件
【设计意图】课堂分三个环节：
第一环节光合作用的发现——回首光合发现之旅。通过带领学生们一起穿越到
2000年前，追随科学家的足迹，构建光合作用的反应式、实质等。
第二环节光合作用的验证——再走光合探究之路。利用了差错更正法的逆向思维，设计了一个并不完善的探究方案，小组内组装实验装置、分析讨论、验证现象等进一步完善实验方案，激发学生们深度思考。
第三环节光合作用的应用——共谋光合应用之途。由袁隆平的丰功伟绩引入，最后呼吁孩子们走进田间地头，做一回真正的农家少年，让情感教育得到了升华。
【教学过程】导入课题通过第四章的学习，我们已经了解绿色植物通过光合作用制造了有机物，绿色植物是生物圈中有机物的制造者。光合作用除了能制造有机物，还能制造什么物质？对生物圈又有什么贡献？大家都知道，生物呼吸和燃料燃烧都会消耗大气中的氧气，排出二氧化碳，但是，我们却并没有感到缺氧。这是为什么？是因为《光合作用吸收二氧化碳释放氧气》从而维持了大气中二氧化碳与氧气的平衡。这就是第五章《绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡》的内容，今天学习第一节《光合作用吸收二氧化碳释放氧气》（引出章题和节题、板书节题）探究新知这节课我们分光合作用的发现、验证、应用三个环节来学习。
（一）光合作用的发现——回首光合发现之旅光合作用的发现经历了一个漫长曲折的历史发展过程。咱们就来一起穿越到
2000年前，追随历代科学家的足迹，回首光合发现之旅吧。（谁站起来给大家读一读？）
2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为“植物是由土壤汁构成的”，即植物生长所需的物质完全来自于土壤。
1648年，荷兰科学家范·海尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了盆栽柳树称重实验。把一棵
2.5千克的柳树苗种在木桶里，每天用雨水浇灌。5年后，柳树质量增加了
80多千克，而土壤只减少了不到
100克。海尔蒙特认为，柳树增加的质量主要来自雨水，而非土壤。海尔蒙特实验虽有其局限性，但开启了光合作用的研究之旅。（出示“水”卡片）
1771年，英国科学家普利斯特利做了一个有名的实验。在光照下，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，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死去了。在同样条件下，他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物能够长时间地活着，蜡烛也没有熄灭。在同样条件下，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。
普利斯特利根据实验得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。受当时化学水平的限制，并不知道植物体吸收了什么、释放了什么气体。
1779年，荷兰科学家英恩豪斯进一步证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用，而其他所有器官即使在白天也会使空气变坏。1782年，瑞士牧师谢尼伯实验证明：在阳光作用下，植物靠着二氧化碳营养，排出氧气。（出示“二氧化碳”、“氧气”卡片）
1804年，瑞士学者索热尔通过实验定量测定发现，光合作用过程中，植物制造有机物和氧释放量，远远超过二氧化碳吸收量，因此推测水也是光合作用的原料。
1864年，德国科学家萨克斯采用碘液检验淀粉的方法，确定绿叶在光下产生了淀粉。（出示“光”、“有机物”卡片）
1880年，德国科学家恩吉尔曼的水绵实验证实：叶绿体在光下可以产生氧气。（出示“叶绿体”卡片）（辛苦了，谢谢，请坐）到此，你可以用一个式子来表示光合作用的过程吗？请在作业本上构建出光合作用的反应式。请一名同学到黑板上来借用卡片构建光合作用的反应式。（谁愿意上来？）（同学们构建的和黑板上的一样吗？请举手示意）（及时评价）（PPT展示绿叶）如果把绿叶比喻成工厂，光合作用的原料、产物、条件、场所分别是什么？（谁来回答？你能说出图中
1234分别代表什么物质吗？理由是什么？）可见，光合作用实质上是发生了两方面的转化（PPT展示）。物质的变化往往伴随着能量的变化，所以，在书写反应式时千万别漏了有机物里储存着能量。依据我们的分析，看着光合作用的反应式，你能描述一下光合作用实质上是一个什么样的过程吗？（谁来说说？）（太棒了，请坐）我们大家再来一起描述一遍光合作用的概念。（PPT展示）
1939年，美国鲁宾和卡门同位素标记实验证明：光合作用产生的氧气来自于水。
1948年，美国卡尔文用同位素示踪法得知光合作用中间产物和环节，确定暗反应过程。至此，光合作用的反应过程基本探究完成，追随科学家的足迹一路走来，你有什么感悟？
（学生回答）（回答很好——光合作用的探究需要科学家们的敢于挑战、勇于探索、实事求是的精神，也需要技术手段和科学水平的整体进步。）（看来我们班同学都具备科学家的潜质，给我们的未来科学家点赞）
（二）光合作用的验证——再走光合探究之路
（在黑板上简笔画银边天竺葵的叶片）回忆我们在第四章利用银边天竺葵做的探究实验，遮光部分
A与见光部分
B对照验证了什么？光合作用能在光下制造淀粉等有机物。银边部分
C与绿色部分
B对照验证了什么？光合作用需要叶绿体。怎样验证光合作用需要二氧化碳？需要水？产生氧气呢？
接下来我们进入第二个环节的学习（PPT展示）我们知道水是通过叶脉中的导管运输的，如果在上个实验中，遮光处理的同时再把叶脉从中间切断，则叶片的前后端
D、B可以形成对照，变量是什么？（水）预测现象？但实际操作中，只能把叶脉的主脉切割，不可能把所有的小侧脉都切割了，所以
B端通过小侧脉仍可以得到部分水，前后对比现象并不明显。要想准确的验证水这种原料，到了高中学习了同位素标记法再来验证。
今天老师给每组同学准备了部分材料用具，看看能否验证光合作用吸收二氧化碳释放氧气？小组活动前，先普及一下相关化学知识（PPT展示）（演示氧气的助燃性）这是老师在实验室配置的一瓶氧气，现在我们就来观察氧气的助燃性。先把卫生香点燃，待卫生香快要熄灭时迅速伸入盛有氧气的集气瓶中，卫生香猛烈燃烧。即使卫生香吹灭了，只要带着火星，氧气也能让它复燃。所以我们可以借助氧气的助燃性质检验光合作用是否产生氧气。对比碳酸氢钠与氢氧化钠的不同，教给学生巧记方法：碳酸氢钠的名字上有“碳”，能释放二氧化碳；氢氧化钠名字上缺少“碳”，吸收二氧化碳。同时老师还给同学们提供了一个实验方案（PPT展示探究方案），请根据老师提供的材料用具和实验方案，小组内分工合作，共同进行实验探究。看哪个小组配合最默契。（实验装置组装完毕）各小组成员配合很默契，已顺利完成。小组内各成员再来共同讨论几个问题。（PPT展示小组讨论的问题）
1.该实验方案中有几组对照实验？变量分别是什么？哪个装置为对照实验？甲-丙对照，变量为二氧化碳乙-丙对照，变量为二氧化碳的浓度丙为对照实验（拓展延伸）三个水槽内的三种液体除了创造了玻璃钟罩内二氧化碳不同的条件，还有什么作用？起到液封作用。
2.照光几小时后怎样检验实验结果？预测会有什么现象？
（估计学生回答）（分析的有道理，同意他的观点吗？）（出示实验装置）
这是老师在各小组组长的共同参与下，按照该实验方案课前做的，已在光下照射
5小时，下面就按照大家讨论的方法检验一下，如何？请同学们认真观察，激动人心的时刻马上就要到了。咦，是不是很失望，没有看到预想的现象，为什么？其实，这个实验老师已重复做了多次，现象都不明显。原来我们忽略了钟罩内原有的空气成分是很复杂的，光合作用产生的氧气与钟罩内原有的气体混合了。所以要想检验光合作用的产物——氧气，应该先收集再检验。怎样收集呢？因为氧气难溶于水，可以选择水生植物，用排水法收集。
（出示实物演示操作）这是老师在鸣翠湖采集的水生狐尾藻，放入锥形瓶中，向瓶中加满水，再用装有排水玻璃管的橡皮塞塞好，移到光下照射。不久就可以看到（播放视频）狐尾藻放出一串串的小气泡，气泡聚集在瓶颈部分，瓶内的水受到氧气的排挤，一滴一滴的从排水管口滴落下来。当气体积累到瓶颈的
1/2～2/3时，就可以打开瓶塞做氧气鉴定了。显然这个实验方案没有专门收集光合作用产生的气体，不适合验证产物氧气，只能探究原料二氧化碳。当然也不适合用氧气检验实验结果，只能用淀粉检验实验结果。利用淀粉检验实验结果，该方案设计是否严谨？应该如何完善？
（不严谨，应该先把三瓶植物都暗处理一昼夜。滴加碘液观察前还要用酒精脱色、清水漂洗。）
这个实验需要时间较长，有兴趣的同学课后可以到实验室里按照完善了的方案继续实验探究。今天的探究就到这里。
（三）光合作用的应用——共谋光合应用之途2021年
5月
22日
13点零
7分，杂交水稻之父袁隆平院士在长沙逝世，举国悲痛。你了解袁爷爷的丰功伟绩吗？袁爷爷用杂交技术提高了水稻产量，让我们吃饱饭。今天你能应用光合作用原理帮助农民伯伯提高农作物产量吗？
（PPT展示环节三）（出示问题）根据光合作用反应式，现在你知道海尔蒙特实验的柳树增重
8000
多千克的物质主要是什么吗？主要来自什么？
（生答：不仅是雨水还有空气中的二氧化碳。）
所以提高农作物产量，也就是提高农作物光合作用制造有机物的量，也就是提高光合作用的效率，可以从光合作用的条件、原料方面考虑。条件是？原料是？（各小组成员赶快从这三方面讨论一下吧，看看你们有哪些好办法？）（最后强调）从原料水的角度看，只能合理灌溉，不能少也不能多。因为浇水太多了会影响根的呼吸，这是下节课要学习的内容。这节课就学到这里。
盘点收货通过这节课的学习，你有哪些收获？小组内抓紧盘盘点吧（若时间不够——通过这节课的学习，你有哪些收获？课后整理在作业本上。）
课外延伸：做一回田间少年——产学研相结合为了表示对袁爷爷的哀思，呼吁同学们深入田间，真正做一回农家少年。在充满泥土芬芳的田地里，亲手种植、亲自观察农作物的生长，学习农业生产知识，锻炼吃苦耐劳的品质，让农田成为学习研究的课堂。同学们辛苦了。

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