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“环境因素对光合作用强度的影响”教学设计
崔敏（湖南省衡阳县第三中学 湖南衡阳 421000）
摘要：本节课教学设计思路是以“环境因素对光合作用强度的影响”为主线，采用视频、课件等多元化的教学方式，通过对环境因素对光合作用强度的影响实验的讨论分析，不仅让学生对科学探究有一个比较完整的认识，从中领悟科学探究的原则和方法，更加培养了学生的科学素质和创新精神。
关键词：环境因素 光合作用强度 教学设计 自主学习
1、教学内容
《环境因素对光合作用强度的影响》是高中生物学必修一“分子与细胞”第五章第四节的内容，从知识体系和认知能力上看，本节课是对“光合作用”认识的最高点，也是历年高考必然涉及的重要主干知识。它在已学过的光合作用知识的基础之上，让学生深入地剖析影响光合作用的因素，将所学理论知识联系实际，从而体会到环境因素对生产上的指导意义。本堂课重点探究光照强度等三大环境因素对光合作用强度的影响，初步学会构建“光照强度、CO2浓度与光合作用强度关系”的数学模型。
2、教学方式
在教学中，采用多元化的教学方式：利用观看视频、ppt展示等教学手段，让学生对实验过程有直观感性的认识；通过学生自主学习，充分调动学生学习主动积极性；通过师生共同总结并同步板书，让学生更深入地理解环境因素对光合作用强度的影响；通过课堂实验探究，及时加深巩固本节所学习、涉及到的实验原理和方法，培养学生的科学素质和创新精神。
3、教学目标 3.1 知识目标: 1．简述光合作用强度的概念；
2．分析影响光合作用强度的三大环境因素； 3．说出光合作用原理的应用； 3.2 技能目标: 1．尝试探究影响光合作用强度的三大环境因素；
2．学会构建“光照强度、CO2浓度与光合作用强度关系”的数学模型（绘制坐标图）； 3.3 情感目标：
1．参与“探究影响光合作用强度的因素”的合作学习和自我评价； 2．体验自主性、探究式学习成功的快乐；
4、教学重难点 4.1 重点：
尝试探究光照强度对光合作用强度的影响，构建相应的数学模型
4.2 难点：
构建光照强度、CO2浓度与光合作用强度关系的数学模型（绘制坐标曲线图）；
5、课程类型：高一新授课
6、教学过程的实施 6.1 创设情境，引入新课
教师引导：视频播放一段全球粮食危机的视频，引导学生思考解决粮食危机提高粮食产量的措施有哪些？
学生讨论：及时灌溉、适时施肥、合理密植、一年多熟等。
教师总结：这些措施的根本目的都是为了提高光合作用强度。光合作用强度指的是什么？光合作用强度到底与哪些因素相关呢？让我们一起来学习今天的新课《环境因素对光合作用强度的影响》
6.2 光合作用强度的概念及表示方法
指导学生自主阅读教科书P．104最后一段文字，简述光合作用强度的概念，要求思考答出光合作用强度的表示方法。
课件展示：⑴概念：光合作用强度指光合作用的强弱，也称“光合强度”、“光合速率”可以通过测定一段时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。⑵表示方法：①单位时间内光合作用制造有机物的数量②单位时间内光合作用释放O2的量③单位时间内光合作用吸收CO2的量。
6.3 影响光合作用强度的三大环境因素
教师引导：影响光合作用强度的环境因素有哪些呢？ 学生思考和短暂小议后，提问学生。
教师评价并补充学生的回答：光照强弱、CO2浓度、温度是影响光合作用强度的三大环境因素。此外，含水量、矿质元素、叶龄等也影响着光合作用强度。6.3.1光照强弱对光合作用强度的影响
安排学生自主阅读教科书P．105中的“参考案例”，让学生分步思考本实验的实验原理是什么？自变量是什么？如何设置自变量？因变量是什么?因变量是如何观测的? 带着疑问观看教学视频，抽问学生，适度评价。课件展示：（1）实验原理：叶片在正常情况下，组织细胞间隙中充满了空气；可采取真空渗入法（排除间隙内的空气），充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，利用不断产生的氧气在细胞间隙中的积累，致使下沉的叶片又逐渐上浮。
跟踪练习1：明白了这个原理之后，我们来做个练习。
（2003年广东江苏卷）生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图及图注），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（）
学生回答：C 教师总结:叶片小块需进行光合作用才会浮起，此过程需要光照、适宜的温度、CO2、H2O等条件。课件分步展示：（2）自变量：光照强度；设置方法：调节台灯与实验装置间的距离或改变灯的瓦数；因变量：光合作用强度；观测指标：观测同一时间段内被抽去空气的小圆叶片上浮数量。
提示学生细致观察实验结果，学生回答：距离越远，小叶片浮起的数量越少，距离越近，小叶片浮起的数量越多。
教师补充：前提条件是在相同的光照强度下，相同时间内观察。教师引导：那么我们由这个实验结果可以得到什么结论呢？ 学生回答：光照强度增大，光合作用速率随着增强
教师总结：光合作用的强度受光照强度的影响，在一定光照强度范围内，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。
实验进一步探究：同学们想一想，这个实验是否完美，有没有需要改进的地方？提示学生，白炽灯会产生热量，是否对烧杯内水温产生影响？
学生思考后回答：可以在白炽灯和烧杯之间放置一玻璃水柱，吸收热量，防止热量对烧杯内水温的影响。
学生回答：也可以使用冷光源。
教师总结：同学们想的很对，在今后的学习中，同学们也应积极思考，开拓思路。教师引导学生构建光照强弱影响光合作用强度的曲线图（横坐标用光照强度表示，纵坐标用CO2吸收量和释放量来表示光合速率），启迪学生对曲线图进行分析。教师点醒：A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的呼吸强度。AB段、BC段：随着光照强度加强，光合作用逐渐增强。B点（光补偿点）：光合作用强度=细胞呼吸强度。B点之后植物开始积累有机物。C点（光饱和点）：最适光照强度下的光合作用强度。
简要介绍提高农作物光能利用率的有效而适用的措施。跟踪训练2：P.106拓展题光合作用双峰曲线问题的讨论。
师生共同分析为什么7-10 h光合作用强度不断增强，12 h左右光合作用强度明显减弱，14-17 h光合作用强度不断下降。重点讲清：7-10 h：在其他条件一定的情况下，光合作用强度随光照增强而增强。C点（午休现象）：温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱。14-17 h：光照减弱，光合作用强度下降。
进一步探究：B、D两点光合作用强度都达到了峰值，但D点相对较低，尝试分析其原因？
引导学生分析：D点所在的时刻气温继续升高，植物呼吸作用加强，呼吸作用消耗有机物增多，因此D点的净光合作用强度小于B点。同种植物光合作用的最适温度略小于呼吸作用的最适温度3-5℃。（要求学生做好笔记）6.3.2 CO2浓度对光合作用强度的影响
启迪学生根据上面对光照强度影响光合作用强度的分析思路，尝试完成CO2浓度对光合作用强度影响的曲线绘制，并简要解释。
CO2浓度 要求学生重点分析曲线上的AB段、B点和C点。强调“最适CO2浓度”、“在一定范围内„”等表述。
跟踪训练3: 为了提高封闭大棚内作物产量，棚内人工释放CO2应控制在下图中哪一点？（）
A． A点 B． B点 C． C点 D． D点 学生回答：C 教师点醒：为了提高封闭大棚内作物产量，应控制CO2浓度在光合作用强度最大时最低CO2浓度。
简要说明应用：农业生产上通过“正其行，通其风”、增施农家肥等措施，可以适当增大植物行间的CO2浓度，提高光合作用强度。
6.3.3温度对光合作用强度的影响
提问学生：温度影响光合作用强度的实质是什么？
学生回答：温度靠影响酶的活性来影响光合作用强度。
鼓励学生自行分析曲线。教师点醒：光合作用的最适温度在35℃左右，50℃光合作用停止。
教师引导：温室栽培，如何利用温度来提高光合强度呢？
学生回答：白天调到光合作用的最适温度，增加有机物积累。晚上适当降低温度，减少有机物的消耗。
教师总结：温室栽培，可增大昼夜温差，使有机物多多积累。跟踪训练4：
我国青藏高原农区的小麦产量高，新疆、甘肃等地产的瓜果特别甜，其主要原因是（）A．日照较强，昼夜温差较大 B．风力较强，CO2浓度较高
C．日照充足，雨量比较充沛 D．气温偏低，水分蒸发较少
学生答：A 6.4课堂小结
本节课，我们共同探究了影响光合作用强度的三大因素（光照强度、CO2浓度、温度），重点进行了光照强度对光合作用强度影响的问题研讨，同学们也多次比较成功地尝试了建立有关数学模型（曲线图的绘制和简单分析）的方法。希望通过这节课的学习，同学们可以对影响光合作用强度的三大环境因素有个深刻的认识。在课后，同学们可以继续探讨其它因素对光合作用强度的影响。7 教学反思
新课程主张教学过程的重心由知识传授转向学生发展，教师的职责是越来越少地传授知识，而越来越多地激励学生思考。因此本节课在设计上就是真正以学生为本，以学生的表演代替老师的“讲”，以学生的自主学习和讨论代替教师的“灌”，教师只是一位交换意见的“参加者”，一位帮助发现矛盾论点而不是拿出现成真理的 “顾问”。让学生学会自主学习，学会合作学习，真正成为学习的主体。
参考文献：
朱红梅，“探究环境因素对光合作用强度的影响”教学设计，中学生物教学[J]，2009，（11）：9-11。
高跃才，“环境因素对光合作用强度的影响”复习课的教学案例，中学生物学[J]，2011,27（01）：37-39。
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