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探究酶的特性-生物

一、学习目标
1. 知识目标:
能简要描述光合作用的发现过程;能说出光合作用的原料、产物、场所、条件等基础知识。
  2. 过程和方法方面
体验经历科学探究的一般过程;
体验科学实验设计的一般原则。
  3. 情感、态度和价值观方面
  感受科学发现的艰难,感受实事求是的科学态度、坚忍不拔的意志品质; 
二、重点难点
1.重点
(1)光合作用的探究历程和科学研究的基本方法。
(2)应用科学家的研究思路,进行光合作用中关于原料和产物的探究的实验设计。
2.难点
使学生真正领会光合作用发现过程的几个经典实验的设计思想和方法,并运用到设计一些简单实验的过程中去。
三、教学安排
1课时
四、教学流程
【教师】科学史上有很多伟大的发现都是源于对生活中平凡的现象的思考,最著名的莫过于物理学上牛顿从苹果落地最终发现了万有引力,在我们生物学科中也有许多这样的例子,今天我们学习的《光合作用的发现历程》就是其中的一例。
当我们漫步在林荫道下,古树旁边的时候,如果有人问你:这深深的扎根于土壤中的参天大树是如何长成的?营养从哪里来?如果凭你的直觉,你会怎样回答呢?这样的问题提给古希腊最伟大的哲学家、思想家、科学家亚里斯多德先生时,他给出的答案是:略。
你认为他的观点是源自生活经验还是科学实验呢?而我们知道生活经验并不一定是真理。到底是不是还是需要通过科学实验来证明,下面我们就来看看1642年,比利时科学家海尔蒙特的实验。
介绍海尔蒙特实验过程。
如果你是海尔蒙特,你会得出怎样的实验结论
【学生推测】植物的增重来自于水而不是土壤。
【教师引导】海尔蒙特的分析是否严密?
【学生讨论交流】忽略了空气和光照对植物增重的影响。尤其是空气。
【教师】海尔蒙特提出了增重与水有关,这点是非常正确的,但增重仅仅与水有关是错误的,植物与空气之间的关系研究的最有名的就是1771年的普利斯特利了,他做了更新空气的实验,我们的兴趣小组也模拟普利斯特利完成了如下实验,大家一起来欣赏一下,
【观看录像】你们觉得他们的实验成功吗?
【学生】不算成功
【教师】是不是实验方案有什么问题,请他们的代表谈谈。
【教师总结】对照实验关键是要控制变量,不仅自变量是唯一的,无关变量也应当是相同且适宜,这样才能做出正确的实验效果。
【教师】普利斯特利并不知道植物吸收的是二氧化碳,放出氧气,因为当时空气的成分还不知道,直到1785,人们了解空气的组成后,才确定植物吸收的是二氧化碳,放出氧气。(板书)但普利斯特利的实验启发了人们将光合作用与空气联系起来的贡献是巨大的。后来还有很多人重复了他的实验,但有的成功有的失败,你知道哪些失败的实验有一个什么样的共性吗?
【学生】缺少光照。
【教师】1779年,英格豪斯重复了500次更新空气的实验,最终得出结论:只有在阳光照射下,这个实验才能成功。也就是说更新空气一定需要光。(板书)
【教师】那光能到哪里去了?这个问题困扰了人们很多年,知道半个世纪后,1845年,德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律指出,光能转换成化学能储存起来了。那化学能又储存在什么物质当中?这在当时的科学界又是一个难题。同学们,你们现在知道化学能转换到哪种物质当中去了吗?
【学生】糖类、淀粉
【教师】假如我提供给你适宜的植物材料,你能否证明出植物光合作用产生了淀粉呢?
【学生活动】讨论
【学生交流】表述方案。
【教师】大家来评议一下这个方案好不好。展示1864年德国 萨克斯实验
【教师】萨克斯实验告诉我们化学能储存在淀粉等有机物中?那你知道光合作用发生的场所又是在哪里吗?
【学生】叶绿体
【教师】你能通过实验能证明叶绿体是光合作用的场所吗。1880年美国科学家 恩格尔曼用水绵做材料证实了叶绿体是光合作用的场所。他还使用了极细的光束以及好氧的细菌。
你们能猜想一下,他的实验思路是怎样的?
【学生】先用极细光束照射叶绿体部位,然后照射非叶绿体部位。
【教师】实验是否严密。是不是你照射到的部位恰好是细菌聚集比较多,碰巧碰到的。
所以还应当设计一个实验。
【板书】到此光合作用的原料、产物、场所、条件都清楚了,是不是光合作用的问题都清楚了?你们还能提出什么问题来呢?
【教师】光合作用的机理是什么?例如氧气从哪里来?有人说:这个很简单,吸收二氧化碳,二氧化碳是气体,氧气也是气体,肯定是从二氧化碳中来的,况且,一分子二氧化碳含有两个氧原子,正好组成氧气分子释放。对不对呢?根据你所学的知识,你准备如何探究氧原子是由哪种物质释放出来的
【学生】描述实验方案
【教师】你所描述的实验方案在1939年美国科学家鲁宾和卡门完成了,证明了氧气中的氧不是来自二氧化碳而是来自水。这种方法称为同位素标记法,常常用来追踪物质的运行和变化规律,进而弄清化学反应的详细过程。到了20世纪40年代,美国科学家卡尔文用同样的方法标记了碳原子,最终探明了碳在光合作用过程中如何转化成有机物中的碳,这一途径称为卡尔文循环。其过程是怎样的。我们到下节课再来学习。
【教师】今天,我们延着历史的轨迹,跨域了时空的障碍,重温了光合作用的发现历程。
在这一历经300多年的过程中,你认为有哪些因素促成了光合作用的发现呢?
【学生】科学家的探究精神、生物学和物理学、化学的发展紧密联系。
【教师】我们还要知道一个真理的形成一定要经得起反复的实验。而在设计实验时一般都遵循着这样一些原则。你能否利用这样一些原则来完成下列探究实验:
  • 植物光合作用需要二氧化碳。
  • 植物光合作用放出氧气。
  • ……
 
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