2025 高中科技实践之光合作用实验课件.pptxVIP

一、开篇引思：为何聚焦光合作用实验？

演讲人

目录

01.

开篇引思：为何聚焦光合作用实验？

07.

总结升华：光合作用实验的育人价值

03.

实验准备：从材料到方案的精细布局

05.

数据分析：从现象到规律的科学推理

02.

实验基础：从理论到实践的逻辑衔接

04.

实验实施：从操作到观察的细节把控

06.

拓展延伸：从实验室到真实世界的联结

2025高中科技实践之光合作用实验课件

01

开篇引思：为何聚焦光合作用实验？

开篇引思：为何聚焦光合作用实验？

作为一名深耕高中生物教学十余年的教师，我始终认为：生物学的魅力不仅在于书本上的理论条文，更在于实验室里“让知识活起来”的实践过程。光合作用作为高中生物必修模块的核心内容，既是连接“细胞代谢”与“生态系统功能”的关键桥梁，也是培养学生科学探究能力的优质载体。2025年新课标明确提出“强化实验教学，注重真实情境下的问题解决”，这让我更深刻意识到：设计一套科学、严谨且富有趣味的光合作用实验方案，不仅能帮助学生突破“光反应与暗反应关系”“环境因素对光合速率影响”等认知难点，更能在动手操作中厚植“实证意识”与“科学思维”，这正是科技实践课的核心价值所在。

02

实验基础：从理论到实践的逻辑衔接

实验原理的深度解析

要开展实验，首先需理清光合作用的核心机制。光合作用总反应式“6CO₂+12H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O”看似简洁，实则蕴含两大阶段的协同运作：

光反应阶段：发生在叶绿体类囊体膜上，依赖光合色素吸收光能，完成“水的光解（2H₂O→4[H]+O₂↑）”与“ATP合成（ADP+Pi+光能→ATP）”。这一过程的直接产物是O₂、[H]和ATP，其中O₂的释放量是衡量光反应速率的关键指标。

暗反应阶段：发生在叶绿体基质中，以光反应提供的[H]和ATP为能量，将CO₂固定（CO₂+C₅→2C₃）后还原（2C₃+[H]+ATP→C₆H₁₂O₆+C₅）。淀粉的生成（可通过碘液染色检测）是暗反应的标志性结果。

实验设计的底层逻辑，正是通过观测O₂释放量（光反应）或淀粉生成量（暗反应），量化分析光照强度、光质、CO₂浓度等因素对光合速率的影响。

实验目标的分层设定

STEP4

STEP3

STEP2

STEP1

基于新课标“核心素养导向”的要求，本实验需实现“三维目标”的有机统一：

知识目标：掌握光合作用的物质变化与能量转化过程，理解环境因素对光合速率的影响机制；

能力目标：学会控制变量、设置对照的实验方法，熟练使用叶圆片上浮法、氧气传感器等技术手段采集数据；

素养目标：通过实验探究形成“结构与功能相适应”“物质与能量观”等生命观念，培养严谨求实的科学态度与合作精神。

03

实验准备：从材料到方案的精细布局

实验材料的科学选择

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材料的选择直接影响实验的成功率与数据的可靠性。经过多年实践，我总结出以下“黄金组合”：

实验材料：优先选用新鲜菠菜叶（叶肉细胞发达，叶绿体含量高），其次可选蚕豆叶或空心菜叶（避免使用革质叶如橡皮树，因其叶肉细胞紧密，不易制片）；

CO₂缓冲液：0.5%碳酸氢钠溶液（浓度过高会导致叶肉细胞失水，过低则CO₂供应不足）；

辅助工具：10mL注射器（用于排出叶肉细胞间隙空气）、打孔器（直径0.5cm，确保叶圆片面积一致）、LED光源（可调节光强与光质，如红、蓝、白光）。

去年带学生实验时，有组同学误用了老菠菜叶，结果叶圆片始终不上浮——这让我们深刻认识到“材料活性”的重要性：实验前需将叶片置于清水中光照30分钟，激活叶绿体活性。

实验方案的多元设计

为满足不同探究需求，本实验设计了“基础版”与“进阶版”两种方案：

1.基础版：叶圆片上浮法（适合初次接触）

操作步骤：

（1）制片：用打孔器取10片叶圆片（避开叶脉），放入注射器，吸入清水后反复抽拉，排出叶肉细胞间隙空气，至叶圆片下沉；

（2）装瓶：将叶圆片放入盛有20mLNaHCO₃溶液的小烧杯，置于距光源20cm处（光强约10000lux）；

实验方案的多元设计

（3）观测：记录每片叶圆片上浮的时间（上浮即O₂积累至细胞间隙，浮力大于重力）。

变量控制：自变量为光照强度（可通过改变光源距离调节，如10cm、20cm、30cm对应光强约20000lux、10000lux、5000lux）；因变量为叶圆片上浮时间（时间越短，光合速率越快）；无关变量需控制（如温度恒定25℃，叶圆片数量一致，溶液体积相同）。

实验方案的多元设计

进阶版：数字化传感器法（适合能力较强的学生）

引入氧气传感器（精度0.1mg/L）与数据采集器，实时监测密闭容器中O₂浓度的变化。具体操作：

将处理后的叶圆片放入密闭反应室，加入NaHCO₃溶液，连接传感器；

启动光源后，每10秒记录一次O₂浓度，持续5分钟；