光合作用产生氧气生命科学理论与实践研究浙江台州黄岩锦江小学：郑典敏一、科学教育理论指导：光合作用(Photosynthesi)即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光 的照射下，经过光反应和碳反应，利用光合色素，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出 氧气的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也 是地球碳氧循环的重要媒介。国家科学课程标准(3-6 年级)在生命的共同特征之四指出：“了解绿色植物能在阳 光下制造淀粉和氧气，同时吸收二氧化碳。通过对生命科学有关知识的学习，了解生命世界 的轮廓，形成一些对生命活动和生命现象的基本认识，对人体和健康形成初步的认识。”在 小学科学教材中，在三年级下册第一单元第4 课种子变成了幼苗这一课中，就让学生认 识了植物会进行光合作用产生氧气和养料；同样在五年级上册做一个生态瓶一课里也讲 到植物光合作用能产生氧气，提供水生动物所需要的氧气。在这些课文中，植物能制造氧气 都是我们以知识的形式告诉给学生的，学生在认识过程中也是被动的，在他们的头脑里，只 知道植物会产生氧气，但是从来没有看见过光合作用产生的氧气，也不知道产生氧气的速度， 什么影响氧气的产生等情况一概不知。我认为观察认识氧气是非常有必要的。为了能让同学们能够通过观察认识氧气，我进行了一系列的前期论证工作。我们知道气体，我们在正常情况下很难观察到它，我就想 到在水中观察水草产生的氧气。于是我就进行实 验，拿出学校里标本瓶，在里面放水草和水，如植物进行光合作用之后，氧气会自然的释放到空气当中，由于氧气是一种看不见、摸不着的右图，我将装有水草的瓶子倒扣在玻璃 上，然后放在太阳下，让植物进行充分 的光合作用。过了 10分钟，发现在叶子 上开始出现微小的气泡，这些微小的气 泡看上去就像一层膜。再过了 15分钟， 发现这些微小的气泡慢慢的变大，在叶 子的顶端凝聚成一个大汽包。实验成功了，我们可以很清楚的看到水草在光合作用的情况下，产生了大量的氧气， 而且气泡也不停的在冒。但是为了能说明我收集的就是氧气，我还必须用验证的方法来证实 我收集的气体就是氧气。为了能收集更多的气体，我又进行了第二次实验，第二次我同时用两个大容量的玻璃瓶做实验，用两个大瓶子一起来收集“氧气”。经过一天的收集之后，我又把左边玻璃罩中收的气体导流到右边的上面有开口的玻璃瓶中，最后收集到了 60 毫升左右的气体，最后我们在一个大水桶里用香火做助燃实验。通过实验，我们可以证明水草在水中产生的气泡具有助燃的作用，那就说明这种气体的 确是氧气。这样就为我们提供了强有力的证据。二、教学内容与教学方法梳理光合作用产生氧气一课教学内容由下面两个部分组成：1、设计光合作用观察瓶。2、探索光对植物光合作用影响。光合作用产生氧气这一课内容由两块内容组成，第一部分是让学生在教师的指引下，根据氧气不易溶于水的特点，设计一个可以通过让水草在水中进 行光合作用，然后产生气泡，通过这种方法来观察植物的光合作用时产生的氧气。第二部分 内容是影响光合作用的因素有温度、光的强弱等因素，需要学生确定一个对比条件，通过对 比实验最后得出影响光合作用的因素。教学方法主要从开始启发与引导让学生设计光合作用 观察瓶，以及设计一个影响光合作用的因素的对比实验。然后再进行实验探究活动。最后应 用与深化 。三、学情分析在生命领域里面，学生对植物跟动物的观察实验应该说是相当多，基本上每个学期都 有涉及到。在植物领域，从整体认识植物开始，然后认识植物的生长过程，再具体认识植物 的花、种子的结构，包括种凤仙花并观察它的一生，观察油菜花，观察绿豆种子的发芽成长 等等，学生对植物的观察应该说是相当的多，知识跟能力的掌握也比较多，在这个过程中， 同学们也知道植物会进行光合作用制造氧气。但是目前为止，关于植物会进行光合作用产生 氧气这一概念在同学的头脑里，只是一种模糊的概念，因为这个知识是我们告诉学生的，他 们从来没有观察过植物光合作用产生的氧气，这对学生来说对充满了神秘的面纱。如果能够 在小学科学课当中，设计一课对植物产生的氧气进行观察，让同学们通过自己设计并动手做 实验，亲眼目睹光合作用产生的氧气，还能看到产生氧气的数量，以及在光强弱、温度等情 况下，光合作用产生的氧气的速度也不一样现象，这对他们来说是一次难题的体验，通过这 个实验可以让学生知道以前从来没有见到过的氧气，解开他们心中的谜团，更加深入的认识 到多种一棵树就可以多产生很多的氧气，培养他们保护环境的意识，也知道温度高跟日照时 间长，有利于植物的生长，也知道水果在白天进行光合作用就能生成大量的有机物和聚糖物 质，可以让水果变甜的一切原因都跟植物的光合作用有关。四、教学目标 科学概念植物光合作用会产生氧气跟养料，光合作用产生氧气的多少跟光的强度、温度等条 件有关 过程与方法 设计一个实验方案并根据实际条件制作光合作用观察瓶，并进行观察探究活动。 情感、态度、价值观 认识到控制条件进行实验，细致、准确的记录观察到的现象的必要性，培养他们保 护大自然的意识。五、教学难点设计对比实验以及在实验过程中观察一些细微的变化六、教学准备水草（各种新鲜的树叶、小草都可以）、塑料瓶（玻璃瓶）、脸盆、冰块、温度计、计 时器七、教学过程设计（一） 情景导入1、同学们，我们每时每刻都在呼吸新鲜的氧气，如果缺少氧气，我们会怎么样？（身体不舒服、窒息死亡）2、那我们呼吸的氧气又是从哪里来的吗？（植物光合作用产生的）3、植物光合作用产生了我们既熟悉而又陌生的氧气，为我们人类生存提供了必不可少 的条件，今天就让我们一起探究植物光合作用产生的氧气（出示课题）。（二） 探究水中观察光合作用产生氧气1、我们知道氧气是一种看不见、摸不着的气体。我们是没有办法直接观察光合作用产生的氧气。那你们能想一个办法，让我们能够看见光合作用产生的氧气？（可以用 土壤放在水中有气泡产生说明有空气的方法进行引导）2、氧气是一种不易溶于水的气体，我们可以在水中观察植物光合作用产生的氧气。3、要设计在水中观察植物光合作用产生氧气的实验，我们需要哪些实验材料？怎么设计这个观察实验？4、 小组讨论。5、汇报交流、确定实验方案。我们做在水中观察植物产生氧气的实验，需要水草（树 叶、小草）、瓶子等材料。实验方法是把水草或新鲜的树叶放进装有水的烧杯里， 然后放在太阳下观察就可以了。6、在做实验过程中，我们需要注意什么？7、出示温馨提示： 在将树叶放入水中的时候，要清洗一下，以免树叶表面还有空气存在； 及时记录过了几分钟看到叶子表面产生了气泡； 在观察的时候，要从不同角度去看树叶上的气泡，这样才能找到最佳观察点一 从树叶侧面看看的最清楚）8、实验观察（5 分钟）。9、汇报交流。（有的在2分钟就看到了氧气泡，有的在3分钟看到氧气泡，有的看到氧 气泡多，有的看到氧气泡少。有的学生发出感叹，一片树叶就能制造出这么多氧气， 那一棵大树又会制造出多少氧气啊！）（三） 探究影响光合作用产生的氧气的因素1、刚才同学们通过实验观察，看到了我们平时看不到的氧气，有些同学看到的氧气多，有的同学看到的氧气少，有的同学看到氧气产生的时间不同。那你们认为 哪些因素可能会影响光合作用产生氧气？2、学生猜测（光的强弱、温度） 。3、每个小组根据自己感兴趣的问题，选择一个因素设计一个对比实验来验证你们自己的猜想。4、小组设计实验方案。5、小组交流实验方案，然后各组完善实验方案。“探究光合作用产生氧气是否跟光强弱有关的实验”实验方法是：选用两组相同的实验材料，包括相同的植物、水、杯子，然后一组放在向阳处，一组放在背阴处，然后进行对比观察。“探究光合作用产生氧气是否跟温度有关的实验”实验方法是：做好相同两 组实验装置后，同时放在太阳下，然后在一组中加入冰块为低温组，一组中不加入 冰块为常温组。进行观察并记录。6、那在实验观察中我们注意的是什么？（观察哪片叶子先产生了氧气泡？哪片叶 子上的氧气泡多？）7、实验探究活动。8、汇报交流。通过刚才的实验，我们发现水草在常温（20 摄氏度）下光合作用强烈， 产生的氧气多，低温（5 摄氏度）下光合速度慢，产生的氧气少。水草在阳光下产 生的氧气比没有阳光下产生的氧气要多（如下图）。四） 课外延伸1、你能用今天所研究的结果解释一下夏天植物为什么生长速度很快吗？（夏天气温高，日照时间长，植物光合作用充分，产生的氧气跟养料就多，产生的大量养料促进植物快速成长。）2、 出示幻灯片（如下图）。同时期在校园两个角落，在没有人为除草的情况下，为什么图一这个地方寸草不 生？而图二这个地方的小草却非常茂密呢？ （图一的树长得茂密，挡住的阳光，小草没 有阳光不能进行光合作用，就不能获得养料，所以很难生长；而图二的树木还很小，不 能挡住阳光，小草可以进行光合作用活动养料，促进小草成长，所以长的比较茂密。）3、 要想知道我们种的一株凤仙花或者是你家种的一种植物一天大概能产生多少氧 气，你有办法测算吗？ （我们可以先摘几片树叶放进装满水的烧杯里，然后用倒扣排水 法的方法来收集一天的氧气，然后再估计大概树叶的片术，然后通过算术的方法算出一 天植物所产生氧气的量)(五)师生共同总结：今天我们根据氧气不易溶于水的特点，在水中观察到了平时看不 见的氧气，也知道了光合作用产生氧气的数量跟温度、光的强弱有关，氧气是我们人类 生存的最基本的条件，所以我们应该保护环境，多植树造林。八、教学评价设计 学生是否可以根据探究内容进行设计光合作用观察瓶，以及根据自己探究的兴趣， 选择一个认为可能会影响光合作用的因素设计一个对比实验，并进行观察探究活动。通 过探究活动，学生是否知道植物光合作用会产生氧气跟养料，光合作用产生氧气的多少 跟光的强度、温度等条件有关。最后，当学生知道植物的光合作用能产生这么多的氧气 之后，可以为我们的生存提供保障，看有没有培养他们保护大自然的意识。九、设计特色简述整堂课的设计充分考虑到以学生为主，让学生主动参与，在教师的引导下，设计 利用氧气不易溶于水的方法来观察平时看不见的氧气，把抽象的氧气变成了看得见的氧 气，这样设计可以说是达到了预期的效果，培养了学生的思维能力。另外根据学生自己 对光合作用跟什么因素有关的时候，通过自主选择，设计实验并进行验证，也具有相当 的开放性。当然在课堂教学中，我是将两个试验分开来做，既第一个实验是让学生通过 实验观察到在水中光合作用产生的氧气，然后第二个实验是让学生设计对比实验进行对比实验，我们可以将这两个实验合并在一起上。十、 板书设计光合作用产生氧气光强温度高氧气多光弱温度低氧气少十一、 学生作业单设计1、根据实验完成实验记录单：光合作用实验记录单(1) 研究内容：植物的光合作用是否跟()有关？(2) 实验材料：(3) 我的推测：(4) 实验方法：(5 )研究结果：2、 植物光合作用需要水住，最后产生和。3、 影响植物光合作用的因素有、。4、在阴雨天的种植大棚里，经常会发农民在晚上给植物亮灯光，这到底是为什么？