“绿色植物与生物圈中的碳 氧平衡”一节的教学设计

“绿色植物与生物圈中的碳 氧平衡”一节的教学设计

张风雷(南京师范大学镇江实验中学江苏镇江212003)

生物学通报　　　2003年第38卷第5期

1        如何引导学生认识绿色植物与生物圈中的碳 氧平衡

1.1        导入新课,创设情景

资料1:人体吸入的空气中气体的种类很多,主要是氧气、氮气和二氧化碳3种气体。氮气所占的容积比例虽很大,但由于它对人体既无用又无害,所以人们在讨论人体气体交换时可以不作考虑。

请同学们进行资料分析,空气中氮气、氧气和二氧化碳等气体所占的比例分别是多少呢?

其中,教师故意设置了两个干扰项:呼出气体和肺泡气体两项为影响学生分析的干扰项,让学生略作思考便会发现吸入气体即是大气的成分,这样用排除法删繁就简就好分析了。

附图表分析如下。

通过上述资料,教师引导学生联系日常生活和感性经验,思考分析空气中氧的含量问题,让学生得出空气的氧的含量及所占的比例不足21%的结论。

再提出“在自然界中,生物的呼吸和燃料的燃烧每天都消耗了空气中大量的氧,但我们为什么没有感到缺氧呢?”唤起学生意识到在绿色植物与生物圈中存在着碳 氧平衡的问题。另外,这里让学生意识到生物圈的空气中氧如此之少,而在自然界中,生物的呼吸和燃料的燃烧每天都消耗了空气中大量的氧,这样可以培养和激发学生爱护绿色植物,热爱大自然,保护环境的美好感情和渴望。

1.2        演示实验,观察思考

通过让学生观察教师的演示实验,尤其是要让学生注意观察实验装置里的金鱼藻在太阳光下是否放出了气泡。然后等气体充满试管容积的1/2左右时,教师取出试管迅速将快要熄灭的卫生香伸进试管内,让学生注意卫生香的燃烧情况。

注意:为了保证观察演示实验的成功,要注意如下5点:①如果教室内光线不够充足,可以用事前准备好的100Ｗ或200Ｗ白炽灯来照射金鱼藻。②选用500ｍＬ大号烧杯和柄长10.5ｃｍ漏斗。③要选新鲜的金鱼藻。④烧杯内的清水可加适量碳酸氢钠,具体做法是每100ｍＬ清水加0.1ｇ碳酸氢钠。⑤烧杯中的清水不要太冷,可用20～25℃的温水,以提高光合作用的速度,促进放氧。

1.3        学生讨论,教师指导

教师适时提出问题“光合作用产生了什么气体?”让学生思考并展开讨论。然后,教师通过设置1组对照组来检验光合作用产生了什么气体。具体做法如下:准备Ａ、Ｂ、Ｃ3支试管分别是贮存有用化学方法制备的氧、空气中氧和绿色植物光合作用所获取的气体,然后用快要熄灭的卫生香逐个插入,让学生观察其燃烧的情况,通过分析比较,让学生自然而然地得出结论:光合作用产生了氧。

1.4        分析资料,引导探究

取质量分数为0.1%溴代麝香草酚蓝溶液,简称ＢＴＢ溶液。把它装在1个小杯中,用玻璃管向溶液中吹气,吹进的气体中含有大量的二氧化碳气体,使ＢＴＢ溶液由蓝色变为黄绿色。如上图所示。

在Ａ、Ｂ两个试管中放入同样多的金鱼藻,分别加入等量的黄绿色ＢＴＢ溶液并加塞。ＢＴＢ溶液在阳光下不会变色。然后将Ａ试管放在阳光下,将Ｂ试管用黑纸包住放在暗处。过一段时间发现Ａ试管内的溶液变成了蓝色,Ｂ试管中溶液仍为黄绿色。

请同学们想一想,Ａ试管中溶液发生变化的原因。试管内的二氧化碳到哪里去了呢?Ｂ试管在实验中的作用是什么?

通过上述实验的分析来证明光合作用需要用二氧化碳作原料更具说服力,更符合学生的认知规律。然后再让学生观察英国科学家普利斯特探究光合作用的实验,通过教师的质疑,如“蜡烛为什么熄灭了”,“小白鼠为什么不久就死了”以及“植物与小白鼠为什么能活着”等问题,引导学生思考发现,让学生认识理解光合作用和呼吸作用之间关系,使学生体验到科学的探究发现过程,从而认识在绿色植物与生物圈中存在着碳 氧平衡的问题,同时培养学生热爱科学,热爱大自然,保护环境的美好感情。

2        如何引导学生进行探究性实验的设计及其他

2.1        学生探究,教师引路

资料3:

17世纪有一位荷兰的科学家海尔蒙特,他尝试找出植物是怎样生长的。他把1棵重2.5ｋｇ的柳树种入装有90ｋｇ泥土的木桶中,只浇雨水。5年后,他的柳树长到了85ｋｇ,而称了一称桶内的泥土只少了大约60ｇ。由于加到桶内的除泥土之外水是唯一的物质,所以,他认为使柳树生长所需要的物质是水。同学们,你们认为海尔蒙特的结论有道理吗?

然后,通过让学生阅读“二氧化碳是光合作用必需的原料吗”,学生以小组合作形式,通过充分的讨论,进行设计二氧化碳是光合作用必需的原料实验,写出二氧化碳是光合作用必需的原料实验探究报告。

学生设计二氧化碳是光合作用必需的原料探究是第2课时的重头戏,教师一定要作相关设计实验指导。例如,首先,为了保证实验中只有二氧化碳一个变量,你如何设置对照组呢?如何控制变量让学生阅读分析资料3即可明白。其次,初一的学生缺少必要的化学知识,教师可以告诉学生氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳以及二氧化碳有腐蚀性,不能让它接触皮肤等知识。

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