12《植物的养分》教学设计-2023-2024学年科学六年级上册冀人版

植物的养分 一、使用教材 《植物的养分》这一课位于冀人版小学科学六年级上册第四单元“生物与环境”的第一课。 二、实验器材 气体含量测量装置：灯源及底座、氧气传感器、二氧化碳传感器、密封瓶；（如图1） 光合强度探究装置：推进器、单片机控制器、玻璃针筒、三通器、活塞固定器、吸液卡板、滤片、灯源；（如图2） 图1：气体含量测量装置 图2：光合强度探究装置 三、实验模型 （一）教材活动分析 1.阅读资料，形成光合作用的概念。（如图3） 不足之处：科学阅读，重在复现科学家的探究过程，改进实验模型，经历探究过程，提升科学探究能力。 2.科学实验，验证光合作用会释放氧气。（如图4） 不足之处：该实验采用排水法收集气体，实验方法为漏斗倒置，漏斗末端倒扣装满水的试管。水草光合作用产生氧气，将试管内的水排出。但由于氧气会向漏斗外扩散，要在试管内收集到能够检测出的气体含量，要48小时左右，用时太长。 图3：教材的探究活动1 图4：教材的探究活动2 （二）存在的不足 1.教学重点（认识植物的光合作用）的达成主要是通过阅读资料的方式，形成知识的方式不够直观； 2.教学难点的突破采用实验的形式，但该实验利用排水法收集氧气，长时间才能收集够能检测出来的气体含量，课堂知识建构过程不够流畅。 通过分析，主要通过实验探究、改进实验模型的方式帮助学生建构形成知识。 （三）实验改进及创新要点 第一次改进：解决教材装置的气密性问题，使用烧瓶、试管和胶塞相连的组装模型，烧瓶内的水草光合作用产生氧气，向上移动，将试管内液体排除，从而收集气体，大约需要8个小时。 图5第一套模型：烧瓶、试管、胶塞组装模型 分析课本和第一次改进的实验模型，方法都是：直接收集气体，进而验证该气体为氧气。在课堂中有学生提出疑问，气体成分变化，那气体压强会发生变化吗？ 第二次改进：采用了输液瓶和输液管的组装模型。输液瓶内装入水草，输液管内提前置入液柱，照灯后观察输液管内液柱位置变化。实验发现，光照较强时，5分钟内液柱能向外移动1厘米，说明光合作用时瓶内压强变大。但学生经过实际实验后反映，输液瓶口径比较小，不容易取放水草；输液管内置入液体、标记测量都比较繁琐；针头使用不安全。 图6 第二套实验模型：输液管输液瓶组装模型 第三次次改进：①首先对分装瓶、密封饭盒、玻璃针筒等容器的气密性进行实验，最后选择玻璃针筒盛放植物。②引入数字化实验教学， 采用传感器测量气体含量的变化。③最后从不同粗细的塑料滴管中，选出液柱位置变化最明显的的1ml塑料滴管。由此确定第三套模型，但该装置具有如下缺点：1.简易测氧仪不够精确；2.卤素灯虽接近太阳光，但其热效应较大；3.玻璃针筒需要人工吸液、抽液，操作繁琐。 图7 第三套模型：数字实验模型 针对性解决以上装置的弊端，在明确实验原理后，我最终确定了如下的实验模型： 1.模块一：气体含量测量装置 （1）改进要点：使用氧气和二氧化碳传感器，直接测量植物光合作用过程中氧气和二氧化碳含量的变化，形成科学知识：光合作用吸收二氧化碳、释放氧气。（如图8） 图8 气体含量测量装置 （2）创新要点：利用传感器，并用手机软件投屏，直观动态显示光合作用过程中的气体含量变化，避免推理的不确定性；利用灯源照射，光合作用强度变大，测量用时较短；（如图9、10） 图9 图10 2.模块二：光合强度探究装置 （1）实验改进要点：利用实验探究的方式帮助学生理解光合作用主要发生在叶片、需要有光等。 图11 光合强度探究装置 例：结合“光合作用主要发生在叶片”实验，来看实验模型的操作方法： ①称重：称取相等质量的植物的叶片和茎或数取相同数量的植物叶片；（图12） ②装管：将植物的叶片或茎等器官盛放在玻璃针筒内；（图13） ③固定：将针筒固定在推进器上；（图14） 图12 图13 图14 ④吸液：调节推进器控制面板，向胶头滴管内吸取相等的液体；（图15） ⑤照灯：同时打开灯源，照射玻璃针筒；（图16） ⑥观察：5分钟时间后，观察胶头滴管内液注的位置变化。（图17） 图15 图16 图17 （2）实验创新要点 ①利用推进器，可以实现自动吸液，避免人工吸液的不准确性； ②用实验探究代替教材阅读资料的方式，通过观察不同针筒内液柱下降不同，在短时间内看到明显的现象，帮助学生理解光合作用主要发生叶片，需要在有光条件下进行。 ③该实验模型可以同时研究不同植物叶片、不同生育期叶片、光照颜色等因素对植物光合作用强度的影响。 四、实验原理/实验设计思路 （一）