如何通过探究式课堂教学来促进学生对光合作用的理解

来源 :课程教育研究·新教师教学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gloriayue
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  摘要:光合作用是整个高中生物课程中的一个非常重要环节,并且与生产生活紧密相连。通过探究式课堂教学既可促进学生对光合作用的理解,同时也培养了学生的科学素养,又可应用于现实生活。
  关键词:探究;课堂教学;促进;光合作用;理解
  中图分类号:G633.91
  在高中生物教学中,探究性学习包括:资料探究(如DNA结构的发现)、科学史探究(如光合作用的发现史)、实验探究(如探究酵母菌的呼吸方式)、调查性探究(如转基因食品的安全性问题),而探究式课堂教学则是以探究为基本特征的一种教学活动形式。
  首先我们通过探究科学家们在光合作用的探索历程中所做的重要实验来了解光合作用,由学生简述理论要点并对此作出评价来体验探究过程。
  1771年普利斯特利通过实验证实植物可更新空气,但缺乏对照,说服力不强。
  1779年英格豪斯通过实验证明普利斯特利的实验只有在阳光下,植物只有绿叶才能更新空气。
  1845年梅耶指出光合作用把光能转换为化学能。
  1864年萨克斯通过实验证明了光合作用的产物除O2外还有淀粉,还证明了光是光合作用的必要条件。
  1880年恩格尔曼通过实验证明了光合作用的场所是叶绿体,O2是由叶绿体释放的。
  1939年鲁宾和卡门通过实验证明了光合作用释放O2的来自水。
  20世纪40年代,卡尔文等通过实验探明了光合作用中CO2中的碳转移途径。
  通过以上光合作用发现史的探索历程,我们知道了光合作用的场所是叶绿体,条件是光照,原料是二氧化碳和水,产物是有机物和氧气。这可以更好的让学生理解光合作用的概念,即光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
  其次,我们通过实验来探究环境因素对光合作用强度的影响及应用:
  实验原理:利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气,充以水分,使叶片沉于水中。在光合作用过程中,植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累,结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短),即能比较光合作用的强弱。
  根据实验原理,可以设计出探究光照强度对光合作用强度的影响,探究CO2浓度对光合作用强度的影响,探究温度对光合作用强度的影响。但在设计实验时一定要注意对照原则、单一变量原则、科学性等原则。在此教师可以进行启发式提问,在这些探究实验中自变量分别是谁?又如何控制?因变量又是什么?如何检测?无关变量又如何控制?实验过程中还要注意哪些问题?通过学生讨论交流来设计实验方案并逐步完善。
  比如在探究光照强度对光合作用强度的影响时的实验流程:
  1、用打孔器在生长旺盛的同种绿叶上打出直径为1cm的小圆形叶片(30片)。
  2、抽出叶片内气体:用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2等)。
  3、小圆形叶片沉水底:将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛清水的烧杯中,小圆形叶片全部沉到水底,备用。
  4、取相同大小的烧杯,记作甲乙丙,分别加入30mL富含CO2的清水,各放入10片步骤3中的小圆形叶片,小圆形叶片全部沉到水底。
  5、把甲乙丙三烧杯同时放在光照强度分别为强中弱的光照下,但一定要控制无关变量温度(在光源与烧杯之间添加一个装满水的玻璃槽)。
  6、让学生预测实验现象,并设计记录实验现象的表格。
  7、观察记录对照实验的现象:
  小圆形叶片 加富含CO2的清水 光照强度 叶片浮起数量
  甲 10片 30mL 强 多
  乙 10片 30mL 中 中
  丙 10片 30mL 弱 少
  8、实验结论:在一定范围内,随着光照强度不断增强,光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多,浮起的多)。
  那么又该如何探究CO2浓度对光合作用强度的影响呢?同学们讨论交流后发现依然可以使用前面探究光照强度对光合作用强度的影响的实验流程,只需要把步骤4中分别加入30mL富含CO2的清水,更换为依次加入30mL富含CO2的清水、30mL清水、30mL煮沸冷却后的清水,步骤5中改为把甲乙丙三烧杯同时放在相同且适宜光照强度下即可。其对照实验现象的结果应为:
  小圆形叶片 CO2的浓度 光照强度 叶片浮起数量
  甲 10片 富含CO2的清水30mL 强 多
  乙 10片 清水30mL 强 中
  丙 10片 煮沸冷却后的清水30mL 强 少
  结论为在一定范围内,随着CO2的浓度的不断增大,光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多,浮起的多)。
  通过调查、观察、实验这些科学的探究历程,从多种途径来获取事实和证据能够更好的让学生领会光合作用的实质及环境因素对光合作用强度的影响,从而应用于农业生产。比如为增加大棚作物产量,可适当提高光照强度,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光能利用率,以提高光合作用的强度。在这些探究活动充分突出了学生的主体地位,是学生亲身经历的自主探究,使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中,体验学习科学的乐趣,增长科学探究能力,获取科学知识,形成尊重事实、善于质疑的科学态度,也提高了自身生物科学素养。
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