生物學概念學習進階與問題解決整合的教學設(shè)計
——以“植物的光合作用”為例

文｜宗 濤

【教學內(nèi)容】

“植物的光合作用”是蘇科版七年級上冊生物教材中的一個重要概念。這一概念涉及植物生長、發(fā)育的基礎(chǔ)知識和光合作用的基本過程。

【教學目標】

1.理解光合作用的概念及基本過程，掌握光合作用的場所和所需條件。

2.掌握光合作用中的物質(zhì)變化和能量傳遞，理解光能轉(zhuǎn)化為化學能的過程?？偨Y(jié)光合作用的過程、重要反應(yīng)物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換，強調(diào)光合作用在生態(tài)系統(tǒng)中的重要性和意義。同時通過案例分析，學生了解光合作用在實際生活中的應(yīng)用。

3.能夠解釋光合作用對植物生長和生態(tài)系統(tǒng)的重要性，了解光合作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。通過小組討論的方式，學生自己總結(jié)光合作用的過程和重要反應(yīng)物質(zhì)，并展示討論結(jié)果。然后通過實驗驗證光合作用的產(chǎn)物，進一步鞏固學生的理解。

4.培養(yǎng)學生的探究精神和合作意識，提高學生解決實際問題的能力。

【教學重點】

1.光合作用的概念及基本過程；光合作用的場所和所需條件。

2.光合作用中的物質(zhì)變化和能量傳遞；光能轉(zhuǎn)化為化學能的過程。

3.光合作用對植物生長和生態(tài)系統(tǒng)的重要性；光合作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

【教學難點】

1.理解光合作用中的物質(zhì)變化和能量傳遞，特別是光能轉(zhuǎn)化為化學能的過程。

2.能夠解釋光合作用對植物生長和生態(tài)系統(tǒng)的重要性，了解光合作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

3.培養(yǎng)學生的探究精神和合作意識，提高解決實際問題的能力。

【課前預習】

學生了解植物的光合作用是什么，光合作用的場所和基本過程，并收集相關(guān)的資料和案例。同時，思考一些與光合作用相關(guān)的問題，例如，為什么只有植物才能進行光合作用？以激發(fā)學生的學習興趣和探究精神。

【教學過程】

一、導入新課

師：親愛的同學們，歡迎來到生物學的奇妙世界。今天，我們將一起探索一個有趣而又神秘的主題——植物的光合作用。

讓我們來想象一下，為什么植物需要光合作用呢？在自然界中，每一種生物都有其獨特的生存方式。植物作為生態(tài)系統(tǒng)中的重要一員，它們需要利用陽光、水和二氧化碳來制造食物，這個過程就是我們今天要學習的光合作用。那么，光合作用是如何進行的呢？

生：光合作用是植物利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物質(zhì)的過程。這個過程不僅為植物提供了能量，還為人類和其他生物提供了食物和氧氣。

師：現(xiàn)在，讓我們一起深入學習光合作用的原理和過程吧！在這個過程中，我們將探討光合作用所需要的條件、發(fā)生的場所以及它的意義。我們還將通過實驗和活動來進一步理解光合作用的神奇之處。

生：我們?nèi)祟惡蛣游镄枰鯕鈦砗粑?，如果沒有植物進行光合作用產(chǎn)生氧氣，我們就會因為缺氧而無法生存。

師：非常好！光合作用對于植物和我們?nèi)祟悂碚f都是非常重要的。那么，我們該如何保護植物呢？

生：我們應(yīng)該保護環(huán)境，減少污染物的排放，讓植物有更好的環(huán)境進行光合作用。

師：通過今天的學習，希望大家能夠培養(yǎng)對生物學的興趣和熱愛，同時也能夠更深入地理解植物的光合作用以及它在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。

讓我們一起開始這次奇妙的生物學之旅吧！

二、基本概念講解

引導學生了解光合作用的定義、過程和意義。

光合作用是指植物利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物質(zhì)的過程。講解過程中，通過圖示和動畫等形式幫助學生理解光合作用的過程，明確其中的關(guān)鍵概念，如光反應(yīng)、暗反應(yīng)、二氧化碳固定等。通過舉例、對比等方式幫助學生掌握概念內(nèi)涵，引導學生思考光合作用中的能量轉(zhuǎn)化過程，以及光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的關(guān)系；通過討論和提問等方式，讓學生深入理解光合作用的本質(zhì)。

三、實驗教學

◆實驗教學一：驗證光合作用的原料和產(chǎn)物

1.實驗材料

金魚藻、試管、清水、光管、照明燈、實驗操作臺等。

2.實驗操作

（1）將金魚藻放入試管中，加入適量清水。

（2）將試管放置在實驗操作臺上，用光管照射。

（3）觀察試管中金魚藻的變化，記錄實驗結(jié)果。

3.實驗結(jié)果分析和討論

根據(jù)實驗結(jié)果，學生觀察到金魚藻產(chǎn)生了氣泡，這個現(xiàn)象說明金魚藻進行了光合作用，產(chǎn)生了氧氣。

（設(shè)計意圖：通過這個實驗，學生可以初步認識和理解植物的光合作用及其產(chǎn)生的物質(zhì)。）

◆實驗教學二：觀察植物光合作用中氣體的產(chǎn)生

1.實驗準備：選取一盆綠色植物，將其放置在暗處24 小時，使植物體內(nèi)的物質(zhì)消耗殆盡。準備一個透明玻璃罩子，以備實驗使用。

2.實驗操作：將植物轉(zhuǎn)移到光下，用透明玻璃罩子罩住植物，觀察并記錄下植物和罩子的狀態(tài)。

3.實驗觀察：經(jīng)過一段時間后（如幾小時或一天），打開罩子，觀察是否有氣泡產(chǎn)生。如果有氣泡產(chǎn)生，記錄下氣泡的數(shù)量和狀態(tài)。同時，觀察植物的狀態(tài)，記錄下葉子的顏色變化和形狀變化。

師：同學們，你們在實驗中看到了什么現(xiàn)象？

生：我們看到了植物在光下產(chǎn)生了氣泡！

師：那么這些氣泡是什么呢？

生：這些氣泡是氧氣！

師：非常好！那么這些氧氣是由植物體內(nèi)的什么物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的呢？

生：這些氧氣是由植物體內(nèi)的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的！

（設(shè)計意圖：設(shè)計實驗演示光合作用中的物質(zhì)變化和能量傳遞。例如，通過展示葉片在不同光照條件下的顏色變化，讓學生直觀感受光合作用中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；通過水溫的變化等實驗，讓學生了解光合作用中能量的傳遞。）

四、課堂討論：光合作用的過程及意義

討論過程：給予學生一定的時間進行討論。在這個過程中，教師可以在各個小組之間走動，觀察學生的討論情況，并適時給予指導和建議。同時，鼓勵學生提出自己的觀點和問題，促進討論的深入進行。

記錄討論要點：每個學生都準備一個筆記本，記錄討論的要點和自己的觀點。這些記錄可以作為課后復習和完成作業(yè)的參考。

分享討論成果：討論時間結(jié)束后，每個小組的組長上臺分享他們的討論成果。要求組長把小組的觀點整理成清晰、有條理的文字，并與其他小組進行交流和分享。

教師總結(jié)，PPT 展示：

光合作用，通常是指綠色植物（包括藻類）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程。其主要包括光反應(yīng)、暗反應(yīng)兩個階段，涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應(yīng)步驟，對實現(xiàn)自然界的能量轉(zhuǎn)換、維持大氣的碳氧平衡具有重要意義。光合作用的過程是一個比較復雜的問題，從表面上看，光合作用的總反應(yīng)式似乎是一個簡單的氧化還原過程，但實質(zhì)上包括一系列光化學步驟和物質(zhì)轉(zhuǎn)變問題。根據(jù)現(xiàn)在的資料，整個光合作用大致可分為下列三大步驟：①原初反應(yīng)，包括光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換；②電子傳遞和光合磷酸化，形成活躍化學能（ATP 和NADPH）；③碳同化，把活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學能（固定CO2，形成糖類）。在介紹光合作用反應(yīng)過程前，對光合作用過程中涉及的光合色素及光系統(tǒng)進行一定的了解是必要的。

光合作用的意義：光合作用是地球上生物圈的基礎(chǔ)，它維持了地球上氧氣和二氧化碳的平衡。通過光合作用，植物能夠利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物質(zhì)，并釋放氧氣，從而維持了生物圈中氧氣和二氧化碳的平衡。同時，光合作用也使植物能夠制造出自己的食物，從而維持生物圈的物質(zhì)循環(huán)和平衡。此外，光合作用還為人類和其他生物提供了生存所需的食物和氧氣。

五、總結(jié)反饋

教師：同學們，通過今天的探究和討論，你們對植物的光合作用有了更深入的了解。請總結(jié)一下今天的收獲，并思考人類活動對光合作用的影響。

（設(shè)計意圖：對本節(jié)課的內(nèi)容進行總結(jié)和回顧，強調(diào)光合作用的重要性和在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。同時鼓勵學生積極探索和學習生物學學科的其他概念和知識。）

六、拓展探究——人類活動對光合作用的影響

◆污染對光合作用的影響：隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，大量的污染物排放對大氣和水體造成了嚴重污染。這些污染物會對植物的光合作用產(chǎn)生負面影響，如降低光合作用的效率、抑制植物生長等。

◆氣候變化對光合作用的影響：氣候變化是全球環(huán)境變化的主要驅(qū)動力之一。隨著全球氣候變暖和極端氣候事件的增加，植物的光合作用也會受到影響。

◆土地利用變化對光合作用的影響：隨著人類活動和城市化的發(fā)展，越來越多的土地被轉(zhuǎn)化為非自然用途，如農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市用地等。這些變化會對植物的光合作用產(chǎn)生影響，如改變植被類型等。

教師：同學們，通過今天的拓展探究，你們對人類活動對光合作用的影響有了更深入的了解。請你們思考一下，我們應(yīng)該如何保護和維護光合作用，以保障地球上的生態(tài)平衡和人類的生存與發(fā)展？

七、作業(yè)布置

1.完成課堂討論的總結(jié)報告，記錄下你的思考和發(fā)現(xiàn)。

2.選擇一個你感興趣的與光合作用相關(guān)的主題，進行深入研究和思考，并準備在下次課堂上分享你的發(fā)現(xiàn)。

【板書設(shè)計】

【教學反思】

通過本節(jié)課的教學，我發(fā)現(xiàn)學生對光合作用這一抽象概念的理解存在一定的困難。為了更好地幫助學生掌握這一知識點，我在教學中注重了以下幾點：

1.充分利用多媒體資源。通過展示光合作用過程的動畫圖示，讓學生更加直觀地了解這一過程，加深學生對光合作用的理解。

2.聯(lián)系實際生活。通過引導學生思考農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，讓學生感受到生物學知識在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望。

3.強化概念理解。在講解光合作用過程中，注重對光合作用定義的解釋和強調(diào)，幫助學生更好地理解這一概念。

4.注重課堂互動。通過小組討論和個人總結(jié)等方式，鼓勵學生積極參與課堂活動，提高學生的課堂參與度，同時及時發(fā)現(xiàn)學生的學習困難并進行指導。

在今后的教學中，我將繼續(xù)注意以上幾方面，努力提高教學質(zhì)量，幫助學生更好地掌握生物學知識。同時，不斷反思自己的教學方法，不斷改進自己的教學策略，以更好地滿足學生的需求。