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摘要 讲述了利用教师研究改进的实验方法和采用学生分组分任务合作实验的方法来完成“探索光合作用”一节的课堂教学，达到减少占用课堂时间的目的。
关键词 改进实验 分组合作 探索光合作用 教学设计
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
文件编号：1003-7586（2018）11-0045-03
1教材分析及设计思路
“探索光合作用”是北师大版《生物学》七年级上册第五章第一节的内容，教学重点是通过探索光合作用的原料、产物、条件和场所的实验活动来获得事实性知识，从而帮助学生理解光合作用这一抽象的重要上位概念。教学难点是有效完成验证绿叶在光下合成淀粉、验证植物进行光合作用需要叶绿素活动以及检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳演示活动。鉴于活动内容多，《生物学·教师教学用书》建议用3课时来完。
教学时，教师首先对实验进行了研究和改进，学生分组分任务，全班共同合作来完成全部实验。笔者设计时将4个实验全部设置为学生实验，用1节课时间完成。时间安排分课前预习、实验准备和课堂展示实验结果、表达交流、归纳总结两个环节。
2教学目标
（1）概述光合作用的原料、产物、条件和场所。
（2）合作完成“验证绿叶在光下合成淀粉”“验证植物进行光合作用需要叶绿素”“检验光合作用释放氧气”和“检验光合作用需要二氧化碳”4个实验操作。
（3）培养参与实验活动的积极性，认同合作共赢的价值观和爱护植物的意义。
3教学准备
3.1教师对实验进行研究和改进
3.1.1酒精脱色方法的改进
教科书中的做法：对实验叶片不加任何处理直接用酒精灯水浴加热酒精脱色。其不足之处：①叶片表面都有一层不易透水的角质层，酒精不易通过角层进入叶肉细胞内，从而拖慢了脱色时间。②用酒精灯水浴加热酒精存在操作不当点燃酒精引发火灾的安全隐患。③不能精准控制小烧杯内酒精的温度，当大烧杯内的水沸腾时小烧杯内的酒精也达到酒精沸点的温度，水和酒精同时沸腾会造成水和酒精向外飞溅，容易伤到学生，同时也造成酒精的浪费。
改进一：用细砂纸轻轻打磨叶片表面，破坏叶表面的角质层。叶片失去了角质层的保护作用，酒精很容易进入叶肉细胞内，从而可以大大缩短脱色时间。实验证明，桂花叶没有磨去角质层在80℃恒温下完全脱色需要23min，而磨去角质层后在同样温度和酒精度条件下完全脱色只需要5min。
改进二：热源改酒精灯为恒温调奶器（温度可在37～100℃之间任意恒定）;改水浴加热为80℃恒温直接加热;改分组脱色为全班集中脱色。恒温调奶器为内热热源，没有明火，除去了明火热源可能点燃酒精引发火灾的安全隐患。加热温度恒定在酒精沸点温度之下，因此不会出现因酒精沸腾飞溅到学生身上造成的意外伤害。温度恒定在酒精沸点之下，可以减慢酒精气化速度，节约酒精的同时也加快了脱色速度。3.1.2光合作用释放氧气实验的改进
教科书中的做法：金鱼藻在质量分数为0.1%的碳酸氢钠溶液中光合作用释放出氧气。不足之处：①由于水体被污染，很多地方难以找到金鱼藻，限制实验的开出;②金鱼藻在0.1%的碳酸氢钠溶液光合作用放出氧气速度慢，尤其是光照比较弱时。实验证明，10.0g金鱼藻放入1 400g 0.1%的碳酸氢钠溶液中在中等强光下光合作用1.5h只收集到2.9mL氧气。
改进后的做法：用陆生植物叶（例如芥兰叶、非洲茉莉叶、小白菜叶、鸡蛋果叶等，只要生长旺盛、叶绿素浓角质层薄的陆生植物叶片都可以）经过横切成0.3cm羽状代替金鱼藻;碳酸氢钠溶液浓度从0.1%提高为4.2%。这样解决了难找到金鱼藻（或其他沉水植物）的难题，拓宽了材料的来源、加快了光合作用速度。实验证明，10.0g芥兰叶横切成0.3cm羽状后浸入1400g质量分数为4.20/0的碳酸氢钠溶液中在中等强光下光合作用1.5h可以收集到28.6mL氧气。
3.2准备实验材料
植物园中的盆栽桂花、银边翠、時令蔬菜，质量分数为4.2%的碳酸氢钠溶液、质量分数为25%的氢氧化钠溶液、质量分数为0.1%的碘液。
4教学过程
4.1课前准备
4.1.1学生预习
教师指导预习：
（1）要求学生自学教材后，仿照教师归纳“验证绿叶在光下合成淀粉”的6个步骤（暗处理→设置对照→接受光照→酒精脱色→清水漂洗→滴碘检验）的方法，对其他3个实验步骤进行归纳总结。
（2）教师强调注意事项以及要思考的问题：①暗处理的目的是什么？②如何设置对照？③为什么不可以将装酒精的烧杯直接在酒精灯上加热？④用什么方法检验淀粉和氧气？
（3）教师把改进的实验步骤分享给学生。
（4）要求学生模拟实验操作，重点练习设置遮光对照和用砂纸打磨除去叶片表面的角质层。
设计意图：帮助学生变被动学习为主动学习，提高学生的自学和发现问题的能力，为小组完成课前和课中合作实验准备理论知识和训练操作技能。
4.1.2分组和分实验任务
分组原则：以综合能力优中差和男女均衡搭配为原则，全班分8组。每2组完成同一个实验活动。
设计意图：分组合作共同完成本节学习任务;每两个组完成同一个实验可以形成对比。
4.1.3集中暗处理
实验原理：植物在没有光照条件下进行呼吸作用消耗叶片原有的淀粉。
实验步骤：①各组按实验要求设置对照并贴上标签（内容包括组别、实验名称、实验日期、实验材料名称）;②各组将要暗处理的植物统一集中放在教师提供的暗室内3d。
设计意图：设置相同暗处理条件和暗处理时间，避免出现多个变量，便于分析实验;节约资源;方便管理。 4.2课堂展示实验结果
4.2.1脱色前处理
实验步骤：①各小组取下实验组和对照组叶片;②用细砂纸轻轻打磨叶片的两面磨去叶片的角质层;③各组用棉线一端系住需要脱色叶的叶柄，另一端系住写有组别和实验名称的小纸牌。
设计意图：①掌握用砂纸磨去叶片角质层的操作技能;②磨去叶片角质层的目的是要缩短酒精脱色时间;③给叶片做标记是以防各组实验叶片混乱。
4.2.2集中脱色
实验原理：酒精能溶解叶绿素且在一定范围内温度越高溶解速度越快。
实验步骤：①教师预先将体积分数为75%的酒精倒入恒温加热器容器，加热恒温80℃;②各小组将准备好的叶片投入酒精中;③盖上盖子继续恒温加热;④观察脱色过程直到叶片变成黄白色。
设计意图：让学生知道酒精脱色的原理和掌握酒精脱色方法;不用明火水浴加热酒精，消除可能因操作不当引发火灾的安全隐患;恒温在酒精沸点之下加热，避免酒精因沸腾飞溅出来意外伤到学生;全班共用一套仪器集中脱色，可以节省仪器、简化操作、便于课堂管理和安全监控。
4.2.3各小组展示并分享检验结果
實验原理：①利用淀粉遇碘变蓝色特性分别向需要检验的叶片滴入碘液，如果变蓝色说明有淀粉产生，如果不变蓝色说明没有淀粉产生;②氧气能使带火星的卫生香复燃，如果收集到的气体能使带火星的卫生香复燃说明是氧气，否则不是氧气。
实验步骤：①各组取出脱色后的叶片并用清水洗去表面浮色;②教师安排各组按课本实验顺序展示实验结果。
设计意图：巩固检验淀粉和检验氧气的知识和实验操作技能;让学生通过对实验过程的认识和对检验结果的判断直观上获得光合作用产生淀粉和氧气、需要二氧化碳为原料、需要光和叶绿素为条件的事实依据。
4.2.4归纳总结知识目标
教学过程是在教师的安排下各组展示检验结果同时表述实验结论，其他同学倾听后发表观点。
分析实验时，教师提出问题串引导学生思考，并配合展示实验结果和学生回答问题串的方式来完成。分析“检验绿叶在光下合成淀粉”实验时，教师提出：滴加碘液后见光与遮光哪部分变蓝色？变蓝色说明有什么？不变蓝色说明没有什么？这实验说明了绿叶在光下合成的产物是什么？分析“检验光合作用释放氧气”实验时，提出：带火星的卫生香有什么变化？什么气体有这样的作用？实验说明绿叶在光下释放出的气体是什么？分析“验证植物进行光合作用需要叶绿素”实验时，提出：滴碘后绿色与白色哪部分变蓝色？变蓝色说明有什么？不变蓝色说明没有什么？这实验说明了植物光合作用产生淀粉需要什么条件？分析“检验光合作用需要二氧化碳”实验时，提出：滴碘后“清水组”与“氢氧化钠组”哪个变蓝色？变蓝色说明有什么？不变蓝色说明没有什么？“清水组”变蓝是因为装置内有有什么气体？“氢氧化钠组”没有变蓝是因为装置内没有什么气体？这实验说明光合作用需要什么原料？
知识归纳：学生通过实验，获得了光合作用的原料是二氧化碳和水、产物是淀粉和氧气、条件是光照和叶绿素、场所是叶绿体的事实性知识。
情感获得：认同植物光合作用吸收二氧化碳释放出氧气，促进碳循环;认同分组分工合作能赢得时间，学到知识，合作共赢！
5教学反思
本节教学设计以完成实验和展示结果贯穿始终，从改进实验入手，克服难找到金鱼藻和叶片酒精脱色慢困难;通过分组分任务，全班共同合作来完成全部实验，最后展示实验结果表达交流归纳本节知识。教学过程顺利，达到了用1节课完成3课时内容教学任务的目的。
关键词 改进实验 分组合作 探索光合作用 教学设计
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
文件编号：1003-7586（2018）11-0045-03
1教材分析及设计思路
“探索光合作用”是北师大版《生物学》七年级上册第五章第一节的内容，教学重点是通过探索光合作用的原料、产物、条件和场所的实验活动来获得事实性知识，从而帮助学生理解光合作用这一抽象的重要上位概念。教学难点是有效完成验证绿叶在光下合成淀粉、验证植物进行光合作用需要叶绿素活动以及检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳演示活动。鉴于活动内容多，《生物学·教师教学用书》建议用3课时来完。
教学时，教师首先对实验进行了研究和改进，学生分组分任务，全班共同合作来完成全部实验。笔者设计时将4个实验全部设置为学生实验，用1节课时间完成。时间安排分课前预习、实验准备和课堂展示实验结果、表达交流、归纳总结两个环节。
2教学目标
（1）概述光合作用的原料、产物、条件和场所。
（2）合作完成“验证绿叶在光下合成淀粉”“验证植物进行光合作用需要叶绿素”“检验光合作用释放氧气”和“检验光合作用需要二氧化碳”4个实验操作。
（3）培养参与实验活动的积极性，认同合作共赢的价值观和爱护植物的意义。
3教学准备
3.1教师对实验进行研究和改进
3.1.1酒精脱色方法的改进
教科书中的做法：对实验叶片不加任何处理直接用酒精灯水浴加热酒精脱色。其不足之处：①叶片表面都有一层不易透水的角质层，酒精不易通过角层进入叶肉细胞内，从而拖慢了脱色时间。②用酒精灯水浴加热酒精存在操作不当点燃酒精引发火灾的安全隐患。③不能精准控制小烧杯内酒精的温度，当大烧杯内的水沸腾时小烧杯内的酒精也达到酒精沸点的温度，水和酒精同时沸腾会造成水和酒精向外飞溅，容易伤到学生，同时也造成酒精的浪费。
改进一：用细砂纸轻轻打磨叶片表面，破坏叶表面的角质层。叶片失去了角质层的保护作用，酒精很容易进入叶肉细胞内，从而可以大大缩短脱色时间。实验证明，桂花叶没有磨去角质层在80℃恒温下完全脱色需要23min，而磨去角质层后在同样温度和酒精度条件下完全脱色只需要5min。
改进二：热源改酒精灯为恒温调奶器（温度可在37～100℃之间任意恒定）;改水浴加热为80℃恒温直接加热;改分组脱色为全班集中脱色。恒温调奶器为内热热源，没有明火，除去了明火热源可能点燃酒精引发火灾的安全隐患。加热温度恒定在酒精沸点温度之下，因此不会出现因酒精沸腾飞溅到学生身上造成的意外伤害。温度恒定在酒精沸点之下，可以减慢酒精气化速度，节约酒精的同时也加快了脱色速度。3.1.2光合作用释放氧气实验的改进
教科书中的做法：金鱼藻在质量分数为0.1%的碳酸氢钠溶液中光合作用释放出氧气。不足之处：①由于水体被污染，很多地方难以找到金鱼藻，限制实验的开出;②金鱼藻在0.1%的碳酸氢钠溶液光合作用放出氧气速度慢，尤其是光照比较弱时。实验证明，10.0g金鱼藻放入1 400g 0.1%的碳酸氢钠溶液中在中等强光下光合作用1.5h只收集到2.9mL氧气。
改进后的做法：用陆生植物叶（例如芥兰叶、非洲茉莉叶、小白菜叶、鸡蛋果叶等，只要生长旺盛、叶绿素浓角质层薄的陆生植物叶片都可以）经过横切成0.3cm羽状代替金鱼藻;碳酸氢钠溶液浓度从0.1%提高为4.2%。这样解决了难找到金鱼藻（或其他沉水植物）的难题，拓宽了材料的来源、加快了光合作用速度。实验证明，10.0g芥兰叶横切成0.3cm羽状后浸入1400g质量分数为4.20/0的碳酸氢钠溶液中在中等强光下光合作用1.5h可以收集到28.6mL氧气。
3.2准备实验材料
植物园中的盆栽桂花、银边翠、時令蔬菜，质量分数为4.2%的碳酸氢钠溶液、质量分数为25%的氢氧化钠溶液、质量分数为0.1%的碘液。
4教学过程
4.1课前准备
4.1.1学生预习
教师指导预习：
（1）要求学生自学教材后，仿照教师归纳“验证绿叶在光下合成淀粉”的6个步骤（暗处理→设置对照→接受光照→酒精脱色→清水漂洗→滴碘检验）的方法，对其他3个实验步骤进行归纳总结。
（2）教师强调注意事项以及要思考的问题：①暗处理的目的是什么？②如何设置对照？③为什么不可以将装酒精的烧杯直接在酒精灯上加热？④用什么方法检验淀粉和氧气？
（3）教师把改进的实验步骤分享给学生。
（4）要求学生模拟实验操作，重点练习设置遮光对照和用砂纸打磨除去叶片表面的角质层。
设计意图：帮助学生变被动学习为主动学习，提高学生的自学和发现问题的能力，为小组完成课前和课中合作实验准备理论知识和训练操作技能。
4.1.2分组和分实验任务
分组原则：以综合能力优中差和男女均衡搭配为原则，全班分8组。每2组完成同一个实验活动。
设计意图：分组合作共同完成本节学习任务;每两个组完成同一个实验可以形成对比。
4.1.3集中暗处理
实验原理：植物在没有光照条件下进行呼吸作用消耗叶片原有的淀粉。
实验步骤：①各组按实验要求设置对照并贴上标签（内容包括组别、实验名称、实验日期、实验材料名称）;②各组将要暗处理的植物统一集中放在教师提供的暗室内3d。
设计意图：设置相同暗处理条件和暗处理时间，避免出现多个变量，便于分析实验;节约资源;方便管理。 4.2课堂展示实验结果
4.2.1脱色前处理
实验步骤：①各小组取下实验组和对照组叶片;②用细砂纸轻轻打磨叶片的两面磨去叶片的角质层;③各组用棉线一端系住需要脱色叶的叶柄，另一端系住写有组别和实验名称的小纸牌。
设计意图：①掌握用砂纸磨去叶片角质层的操作技能;②磨去叶片角质层的目的是要缩短酒精脱色时间;③给叶片做标记是以防各组实验叶片混乱。
4.2.2集中脱色
实验原理：酒精能溶解叶绿素且在一定范围内温度越高溶解速度越快。
实验步骤：①教师预先将体积分数为75%的酒精倒入恒温加热器容器，加热恒温80℃;②各小组将准备好的叶片投入酒精中;③盖上盖子继续恒温加热;④观察脱色过程直到叶片变成黄白色。
设计意图：让学生知道酒精脱色的原理和掌握酒精脱色方法;不用明火水浴加热酒精，消除可能因操作不当引发火灾的安全隐患;恒温在酒精沸点之下加热，避免酒精因沸腾飞溅出来意外伤到学生;全班共用一套仪器集中脱色，可以节省仪器、简化操作、便于课堂管理和安全监控。
4.2.3各小组展示并分享检验结果
實验原理：①利用淀粉遇碘变蓝色特性分别向需要检验的叶片滴入碘液，如果变蓝色说明有淀粉产生，如果不变蓝色说明没有淀粉产生;②氧气能使带火星的卫生香复燃，如果收集到的气体能使带火星的卫生香复燃说明是氧气，否则不是氧气。
实验步骤：①各组取出脱色后的叶片并用清水洗去表面浮色;②教师安排各组按课本实验顺序展示实验结果。
设计意图：巩固检验淀粉和检验氧气的知识和实验操作技能;让学生通过对实验过程的认识和对检验结果的判断直观上获得光合作用产生淀粉和氧气、需要二氧化碳为原料、需要光和叶绿素为条件的事实依据。
4.2.4归纳总结知识目标
教学过程是在教师的安排下各组展示检验结果同时表述实验结论，其他同学倾听后发表观点。
分析实验时，教师提出问题串引导学生思考，并配合展示实验结果和学生回答问题串的方式来完成。分析“检验绿叶在光下合成淀粉”实验时，教师提出：滴加碘液后见光与遮光哪部分变蓝色？变蓝色说明有什么？不变蓝色说明没有什么？这实验说明了绿叶在光下合成的产物是什么？分析“检验光合作用释放氧气”实验时，提出：带火星的卫生香有什么变化？什么气体有这样的作用？实验说明绿叶在光下释放出的气体是什么？分析“验证植物进行光合作用需要叶绿素”实验时，提出：滴碘后绿色与白色哪部分变蓝色？变蓝色说明有什么？不变蓝色说明没有什么？这实验说明了植物光合作用产生淀粉需要什么条件？分析“检验光合作用需要二氧化碳”实验时，提出：滴碘后“清水组”与“氢氧化钠组”哪个变蓝色？变蓝色说明有什么？不变蓝色说明没有什么？“清水组”变蓝是因为装置内有有什么气体？“氢氧化钠组”没有变蓝是因为装置内没有什么气体？这实验说明光合作用需要什么原料？
知识归纳：学生通过实验，获得了光合作用的原料是二氧化碳和水、产物是淀粉和氧气、条件是光照和叶绿素、场所是叶绿体的事实性知识。
情感获得：认同植物光合作用吸收二氧化碳释放出氧气，促进碳循环;认同分组分工合作能赢得时间，学到知识，合作共赢！
5教学反思
本节教学设计以完成实验和展示结果贯穿始终，从改进实验入手，克服难找到金鱼藻和叶片酒精脱色慢困难;通过分组分任务，全班共同合作来完成全部实验，最后展示实验结果表达交流归纳本节知识。教学过程顺利，达到了用1节课完成3课时内容教学任务的目的。