一、教材分析

“环境因素对光合作用强度的影响”是高中生物必修一《分子与细胞》第五章第四节“能量之源——光与光合作用”的第三课时。在此之前学生已经学习了光合色素、光合作用的过程等相关内容，课程标准对此部分的要求是“研究影响光合作用速率的环境因素”，属于应用水平的要求，且本节课非常适合借助相关实验开展探究性学习，故我将此部分内容安排为2课时：第一课以“光照强度”这一影响因素为例上一堂实验探究课，学生进行实验设计，学习实验数据的处理及分析，总结规律，说出提高作物产量的相关措施；第二课学习其他影响因素及应用。安排两个课时，旨在以“探究光照强度对光合作用的影响”为例，通过实验探究让学生对于光合作用的影响因素从感性认识上升为理性认识，突破学生学习过程中的难点，为学生进一步认识光合作用的实质及其他影响因素打下基础。

二、教学目标

（一）知识目标

设计实验，探究光照强度对光合作用强度的影响；总结光照强度对光合作用强度的影响规律。

（二）能力目标

设计可行的实验方案；利用数学方法处理、解释数据；发展自主探究、合作探究、分析总结的能力。

（三）情感目标

在确定实验方案过程中，提高思维品质，培养学生勇于创新、合作探究的科学精神；在数据处理分析过程中，培养学生实事求是的科学态度和合作精神。

三、教学过程

（一）创设情境—发现问题

学生阅读新闻资料“夏季某地持续阴雨寡照，秋收作物生长延迟，严重减产。”

分析影响光合作用的外界因素。由此引出本节课题——“探究光照强度对光合作用强度的影响”，学生依据所学，进行合理推测。

（二）设计实验—确定探究思路

引导学生按照实验设计的一般原则，分析本实验设计的关键：自变量的设置、因变量的观测指标及无关变量的控制等。以小组为单位进行具體的实验设计，教师引导学生对比各组实验方案的可行性，让学生对实验方案进行互评。比如，设置不同光照强度，学生容易想到是直接改变光源，教师引导说出固定材料与光源的距离（实验设计的严谨周密），从而使学生想到更经济、简便的设置自变量的方式，即固定光源改变距离。观测因变量：学生容易想到测定气体的变化量，教师补充单位时间单位叶面积（无关变量的控制——实验材料相同、反应时间相同）其他无关变量：学生能够说出保持相同温度等环境条件，教师引导学生干扰自变量的外界光源的控制。最后，师生共同归纳整理，确定探究思路。即：采用固定光源，将生长状况相同的某植物叶片放入密闭容器，改变装置与光源的距离，测定固定时间段内不同距离下装置内CO2的浓度，推测叶片的光合作用强度。

（三）实验演示—用二氧化碳传感器法测定光合作用的强度

课前要求兴趣小组的同学对所进行的实验进行归纳整理，在课上向全体同学进行说明。由于学生对于实验测定装置比较陌生，要求实验小组在课上进行装置的组装演示，并在课下录制相关实验片段的视频，在课上播放。

小组实验报告单：

探究不同光照强度下串红叶片的光合作用强度

材料用具：新鲜串红叶片若干、40W白炽灯、直尺、vernier数据采集器、二氧化碳传感器1个、可插入传感器的集气瓶1个、电脑软件（Logger Pro 3）等

实验环境：生物实验室（黑暗、16℃）

实验过程：

1、取材：选择颜色深绿的串红叶片1片，叶面积约13.5cm2

2、连接装置并调试：打开并连接电脑软件、二氧化碳传感器和数据采集器，调试稳定，使集气瓶内二氧化碳浓度与外界基本相当，设置取样速度为20s/样本

3、将串红叶片放入集气瓶，插入二氧化碳传感器，将瓶子放入不透光的暗室，开始采集数据，持续400s，输出并保存数据。

4、将叶片取出，重复步骤2（调试） 。

分别将集气瓶置于距光源40cm、20cm、15cm、10cm、5cm处，打开电源，保证叶片面向光源，进行数据采集。

5、将输出的各组数据分别导入EXCLE，化零为整

6、整理数据（表1）。

（四）分析结果，得出结论

以小组为单位，将实验结果（表1）转换为坐标图，并简要陈述数据处理过程。

表1 不同光照强度下各时刻瓶内CO2的浓度

光照强度

不同时刻瓶内CO2浓度（ppm）

黑暗

1503

1528

1547

1574

1599

距光源40cm

1816

1833

1860

1877

1889

距光源20cm

1816

1816

1816

1818

1816

距光源15cm

1816

1816

1818

1816

1814

距光源10cm

1818

1816

1808

1793

1783

距光源5cm

1942

1932

1926

1919

数据处理及分析对于开展科研探究是非常重要的一项能力。学生在数据处理过程中出现的问题包括：混淆不同时刻与不同光强下的测定结果，搞错自变量；混淆二氧化碳浓度和二氧化碳吸收量，搞错因变量；忽略实验设计的重复性原则等。针对以上问题，教师加以指导，使结果逐步得到修正，最终获得正确的图像。

结合图像，师生共同总结出光照强度对光合作用强度的影响。并引导学生思考，根据所得结论，实际生产过程中提高作物产量的措施。

四、教学反思

本节课是一堂实验探究课，主要采取学生自主、合作探究方式，带领学生体验完整的研究过程，教学流程中的每个环节都突出了学生的主体地位，很好的贯彻了新课程倡导的探究性学习的理念。其中，通过采用“二氧化碳传感器”这一学生较为新鲜的实验仪器来测定光合作用强度，进一步增强了学习的探究性和实践性，同时让学生对于光照强度对光合作用强度的影响建立感性认识。

本节课实验难度较大，需要控制的无关变量较多，且在实际操作过程中不易控制。通过教师前期的大量预实验摸索，比如叶片的种类、数量（不同的天气状况下合适的材料不同）、灯泡瓦数、距光源距离的设定、照射时间的控制、数据采集时间的设置等，都需要摸索。可惜由于教学条件的限制，学生没有全面参与。