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1、能量之源光与光合作用乌鲁木齐市实验学校代红春一、教材分析1. 地位与作用光合作用的原理和应用是人民教育出版社编写出版的高中生物课程标准必修模块1第五章第四节的内容，本节站在生物圈的高度，论述了生态系统的物质循环和能量流动的基础，是全书及整个高中生物知识体系的重要内容。同时， 光合作用探究历程以及光合作用原理运用蕴含科学探究的一般方法，是培养学生创新精神和实践能力的良好素材。本节在前三节生命系统能量去路的基础上再来考虑能量的来源，其实是从一个问题的两个方面辩证地分析，追根溯源呈现了严密的逻辑思维，体现了生命系统特有的自主性、有序性，并为下一节“细胞的生命历程”的学习作好预设。2. 教学目标 :
2、根据课程标准对知识传授、能力培养、思想教育三者统一以及对教材的分解和对学生的了解，我将本节课的教学目的定为以下三大方面。1、知识目标：(1)了解光合作用的发现及研究历程(2)阐明光合作用过程中的光系统与光反应、暗反应与葡萄糖生成。2、能力目标：(1)体验前人设计实验的技能和思维方式，学会科学探究的一般过程以及对照实验中如何设置对照的方法。(2)培养学生对图形的识别能力、抽象思维能力和运用对比学习的方法3、情感目标：(1)通过光合作用研究史的学习及实验设计与实施，感悟科学家对科学的执着追求、严谨的科学态度，养成积极思考、求实、创新、合作等的科学态度和精神；(2)借助光合作用的动态变化全过程的分析
3、，养成关注事物之间的普遍联系、运动变化的现象。使学生树立科学的辨证观点。3教学重点与难点学生了解光合作用探索历程中所出现的问题和解决的方法，等于沿着科学家的发现思维做了一次思维的探究。 这有利于培养学生的科学精神和科学思维，同时为讲述光合作用的原理做好知识铺垫。因此，光合作用的发现及研究历史是教学的重点。光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽象，又是理解光合作用实质、探究影响光合作用强度环境因素的基础。因此， 光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系是教学的重点和难点。三、教法分析根据课程理念和教材特点，我主要采取探究式教学法结合启发式教学法。在教学过程中，以光合作用发现历程的经典实验为线
4、索，以三个 3 个问题包袱为拖手，包袱一：一粒种子有多重， 一棵参天大树有多重？增重部分从哪里来？植物种在土壤，是来自土壤吗？启发学生从现象入手， 沿着科学家的研究史了解光合作用的原料、场所、产物及条件。在初步认知的基础上， 抛出包袱二： 那光合作用是简单的一步反应，还是复杂的多步反应？引发学生对光合作用实质的探索。通过整合的： 恩格尔曼的研究、 德国科学家布尔斯泰对叶绿体的研究、希尔、阿尔农的离体叶绿体实验及精彩视频，创设学生虽未曾进行真实实验却时时身临实验的情境中， 变抽象为具体，起到突破难点的作用。在达到对光合作用实质认知高度后，抛出包袱三：结合光能在叶绿体中的转换过程，我们将如何提高粮
5、食产量？并尝试着设计实验精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 验证， 将所学内容与生活实际紧密相连，将学生的思维推向悬而未决的境地，为光合作用原理的应用做好铺垫。四、学法分析（自主学习，动手实验，交流讨论，调查分析等）通过欣赏、观察、讨论、分析、感悟光合作用探索历程中所出现的问题和解决方法，逐渐培养自主学习习惯和能力，体验知识获得的过程，感悟科学探究的乐趣，逐渐形成严密的逻辑思维。五、教学手段采用现代化的教学手段， 从本节课的实际出发，
6、教师自制ppt 多媒体课件，中间插入暗反应视频片段，上课环境为多媒体大屏幕环境，增强直观效果。六说教学过程（批注为设计原因）教学流程教学过程 过程描述教学活动1 （一）师生互动，质疑导入出示课件演示“种子的萌发”思考：一粒种子有多重，一棵参天大树有多重？增重部分从哪里来？植物种在土壤，是来自土壤吗？我们沿着科学家探究的脚步来了解。今天，有幸“请到了”对光合作用研究作出重大贡献的几位科学家，下面让我们以热烈的掌声请他们来给同学们作报告，讲讲他们是如何进行研究和分析的，同时希望同学们在学案上做好笔记。扮演科学家上演探究史我们首先欢迎“普利斯特利先生” 。“普利斯特利”（学生扮演）上台，边用英语讲解
7、，边做实验演示：燃烧的蜡烛在密闭的容器内很快熄灭，而把燃烧的蜡烛与绿色植物放在一起，则在一段时间后才熄灭。 “普利斯特利”问学生什么原因，学生用英语回答：绿色植物可以更新空气。教师旁白：普利斯特利的实验看似简单，但后人做得实验很多不能成功，这是为什么呢？下面我们来请荷兰科学家英格豪斯来给大家作报告。“英格豪斯”（学生扮演）上台，用课件演示指出普利斯特利的实验只有在阳光下才能成功，植物体只有绿叶下才能更新空气。英格豪斯进一步提出问题：“绿色植物为什么可以更新空气呢？我们当时由于受化学发展水平的限制而不能正确解释，现在同学们根据你们的知识知道为什么吗？谁能告诉我？”一学生回答：“绿叶在光下放出的气
8、体是氧气，吸收的是二氧化碳。”教师旁白：在这一过程中，光能哪里去了呢？下面我们来请德国科学家梅耶来谈谈他的看法。“梅耶” （学生扮演）上台，课件显示能量转换和守恒定律，并指出植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。“梅耶”进一步指出，光能转换成化学能， 贮存在什么物质中呢？这个问题德国的植物学家萨克斯做了一个经典的实验，下面请“他”来给大家演示。“萨克斯”（学生扮演）上台，用黑纸片及植物体来演示并讲解他的实验，得出见光部分遇碘变蓝，证明了光合作用的产物中精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - -
9、-第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 还有淀粉。师：现在科学家们已经基本上探明了光合作用的基本过程，下面哪位同学能读一下你的记录来总结科学家们的研究成果。光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？你能用一个化学反应式表示出来吗？教学活动2（二）问题启发，合作探究1、 光反应那光合作用是简单的一步反应，还是复杂的多步反应。科学家也对此进行了研究。首先我们来看德国科学家布尔斯泰对叶绿体进行了非常透彻的研究，我们来看他发现的一个规律：叶绿体含量较高时, 二氧化碳转化成糖类的速率也较快。从这我们可以得出什么结论？（色素在光下与合成有机物是相关的，而且是一个正相关。）如果用图解
10、表示光合作用的过程，那我们应该将叶绿体中的色素放在一个非常重要的位置上来。它可以吸收光能并用于合成反应。那接下来的问题就是色素吸收的光能在光合作用中是怎么起作用的？光合作用这合成反应是简单的一步反应还是复杂的多步反应？如果是复杂的多步反应是不是所有的反应都在光下进行呢？这是我们要研究的第二个问题。 1937 年英国剑桥大学的希尔用离体叶绿体做实验。使的研究水平从细胞水平一下进入到细胞器水平。他将离体的叶绿体加到氢受体的水溶液中, 在无二氧化碳的条件下给予光照, 发现叶绿体中有氧气放出。（解释氢受体：一种可以和氢结合的化学物质）在光下什么反应进行了？结论 : 在光下 , 叶绿体将水分解成O2和H
11、 。水的化学性质非常稳定，它为什么在常温和常压下分解？在光下还有其它反应进行吗？1954 年, 美国科学家阿尔农也用离体的叶绿体做实验: 实验 1: 在给叶绿体照光时发现, 当向反应体系中供给ADP 、Pi 和 H受体时，体系中就会有 ATP产生。ATP的形成： ADP+Pi+能量酶 ATP 这是个需能反应，能量来自哪？综合以上，在光下有什么反应发生呢？水的光解： H 2 O 光 H+O2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - - ATP的形
12、成： ADP+Pi+能量酶 ATP 现在我们把这两个重要的反应在图解中表示出来，由于这两个反应都在光下进行，所以表示时，我们一定要和色素相关上。从物质变化看（具体内容略）从能量变化看（具体内容略）我们研究的这两个反应没有CO2的参与，也没有糖类的生成，那CO2合成糖类的反应需不需要光呢？阿尔农也进行了实验在对叶绿体照光的时候还发现，只要通入了ATP和还原态氢即使在暗处，叶绿体也可以将二氧化碳转变成糖。这个反应需光吗？( 这个反应在黑暗条件下也能进行。进行的必要条件是ATP和H ，其中 ATP是直接的能源物质，CO2转化成糖类， 要用到 ATP那就是用到了ATP中的能量， H 起着供氢的目的。)
13、 暗反应这样以来，人们就明白光合作用原来大致可以分为两个阶段，有光参与的光反应阶段，还有CO2转化成糖的暗反应阶段。看来，叶绿体内部除了通过光反应阶段合成ATP和H 外，还具有把CO2合成糖类的必不可少的条件。那 CO2合成糖类是怎样进行的呢？观看影片，思考：1.CO2合成糖类最先给出明确答案的是谁？2. 他采用什么方法研究CO2合成糖类的过程？3. 检测到的第一个含碳化合物是什么？阅读教材，思考：1.C3 是怎样形成的？2.CO2的化学性质非常稳定，在空气中很难与其他化合物发生反应，那为什么在叶绿体基质中可以顺利的与C5结合形成2 个 C3呢？3.C3 又经过怎样的变化形成（CH2O ）？其
14、转变的必要条件是什么？4、从物质变化看（具体内容略）从能量变化看（具体内容略）教学活动3（三）归纳总结，了解本质。1光反应与暗反应相互影响、相辅相成，共同构成了光合作用的全过程。我们用列表或画概念图的方法来归纳总结光反应与暗反应的区别和联系。认真思考，归纳总结光反应与暗反应的区别和联系。附表：光反应与暗反应的区别和联系精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 光反应暗反应区别场所叶绿体的囊状结构薄膜上叶绿体的基质中条件光、叶绿体光合色素、酶
15、多种酶物质变化水的光解； H 和 O2生成； ATP的合成；CO2的固定， C3 还原，糖类生成，C5再生， ATP分解能量变化光能转变为ATP中活跃的化学能ATP 活跃的化学能转变为光合产物中稳定的化学能联系光反应是准备阶段， 为暗反应的顺利进行提供了H 和 ATP ， 即还原剂和直接能量；暗反应是完成阶段，在多种酶作用下，接受光反应提供的还原性H 和 ATP ，最终将二氧化碳还原为葡萄糖。2光合作用的实质物质上把 CO2和 H2O转变成以糖类为主的有机物能量上把光能转变成有机物中的化学能教学活动4 （反馈练习详见课后）（四）课堂小结：通过本节课的学习，我们了解了光合作用的发现历程，学会了科
16、学探究的过程和一般方法，并掌握了光合作用的概念、光反应、暗反应的过程，归纳原料和产物的对应关系，能量转移途径、碳的转移途径，加深对光合作用实质的理解 。但是光合作用的过程到目前为止还有很多问题没有解决，也有很多诱人的设想，如如何工厂化生产粮食，需要同学们去探索！课外探究：1、发挥自己的想象，画一个与课本上不同的光合作用的图解，要求：内容完整、图形正确、美观2、结合光能在叶绿体中的转换过程，我们将如何提高粮食产量？并尝试着设计实验验证说板书设计能量之源光与光合作用一光合作用反应式：二、光合作用过程：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 -
17、 - - - - - - - - -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 【附】 光合作用的探究历程学生角色扮演的讲说稿（参考）普利斯特利：Hello everyone! I am Priestley from England，Now I will demonstrate the experiment performed in 1771 。Look，this is a lightering candle，when I use a beaker to cover it，We can see it is out at once 。But if I put a green
18、plant with the lightering candle together, the candle is not easy to be out. Why? Who can give the reason for this? Answer: A plant can change fresh air. Ok, A plant can change fresh air. 英格豪斯：大家好，我是来自荷兰的英格豪斯， 王老师说得对，对于普利斯特利先生的实验，在 1779 年，我矢志不移地做了500 多次，有的成功了，有的失败了，最后根据实验的成败经验我总结出了实验成功的两个关键：（课件演示）1.
19、普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功。 （同学们已经学习了细胞呼吸，知道在黑暗情况下， 植物只能进行细胞呼吸， 所以也跟动物一样使空气变污浊）2.植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。 （如果是没有绿叶的植物是不能更新空气的）不过我虽总结出了实验的关键，但当时我还是不清楚绿色植物吸收了和释放的是什么气体。 直到 6 年后，人们才发现了空气的组成， 人们才明确了绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳,这就是植物可以更新空气的原理. 梅耶：同学们好，我是梅耶，来自德国。光能到底到哪里去了呢?同学们先看一下能量守恒定律：（课件演示）光反应阶段光能2c3 H2O 水在光下分解C5 ATP ADP
20、+Pi 酶供能H 供氢O2 固定还原多种酶参加催化(CH2O) 酶叶绿体中的色素（类囊体的薄膜上）（叶绿体的基质中）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 能量既不会消失， 也不会创生， 它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。所以我认为， 植物在进行光合作用时， 把光能转换成化学能储存起来了。但是光能转换成的化学能， 贮存在什么物质中呢？也就是说植物除了释放氧气外，还产
21、生了什么物质呢？这一问题迟迟未能解决，直到1864 年萨克斯先生才通过实验得到验证。好，下面我们以热烈的掌声欢迎萨克斯先生给大家作报告。萨克斯：同学们好，我是萨克斯，也是德国人，和梅耶先生一起来的。下面我给大家简单演示一下我的实验步骤：先把植物放在黑暗处24 小时，目的是完全消耗掉叶片中的营养物质。然后让叶片一半曝光，另一半用黑纸片遮光。过一段时间后，我用碘蒸气处理这片叶。 结果发现曝光的一半呈深蓝色， 而遮光的一半则没有颜色变化。哪位同学能解释一下这个现象？答： 见光部分进行光合作用产生了淀粉， 而遮光部分不能进行光合作用没有淀粉。问：那么由我的这个实验可以得出什么结论呢？答：光合作用的产物
22、除了氧气外还可以产生淀粉。很好， ( .) 现在我们就可以这样总结了：植物通过光合作用把光能转换成化学能贮存在了淀粉等有机物中。鲁宾：同学们好，我是来自美国的鲁宾。 对于光合作用释放出的氧气中的氧来自于反应物中的什么物质这一问题， 我和卡门利用同位素标记法进行了探究。 （课件演示）实验结果表明，第一组释放的氧气全部是O2，第二组释放的氧气全部是18O2，这有力地证明光合作用释放的氧气来自水。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - - -