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1、光合作用的探究历程和光合作用的过程教学设计【教学目标】1.知识与技能（1）理解人类对光合作用的探究历程。（2）掌握光合作用的概念、总反应式。（3）掌握光合作用的过程及图解、光反应阶段与暗反应阶段及相互关系。2.过程与方法（1）运用多媒体手段，对光合作用过程图解分步展示，运用化学知识理解物质和能量的变化，理顺所学知识的逻辑关系，启迪学生思维，培养学生观察、联想、归纳、综合、灵活应用知识的能力。（2）体验前人设计实验的技巧和思维方式;体验科学工作的方法和过程;掌握科学探究的一般过程： 提出问题作出假设设计实验分析结果得出结论表达与交流;初步学会合作交流、控制实验条件、设置对照实验等方法。（3）运用
2、提供的资料分析实验结果，提高学生分析、解决问题的能力。3.情感态度与价值观（1）通过自主学习、小组探究、合作学习，铸就师生平等、民主和谐、相互尊重、善于合作、乐于交流、成果共享的学习文化，养成质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。（2）通过生物结构和功能相统一、物质代谢和能量代谢相联系等生物科学知识的学习和理解，帮助学生树立辩证唯物主义的观点。（3）通过研究科学家对光合作用原理的探究历程，认同科学是在不断观察、实验、探索和争论中前进的;认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分。【教学重点】光合作用的探究历程，光反应阶段和暗反应阶段的生理过程及相互关系，学生探究能力
3、和科学素养的培养。实施策略：通过观察、思考、讨论、交流、多媒体手段和课堂巩固来突出重点。【教学难点】光反应阶段和暗反应阶段的过程。实施策略：（1）指导学生观察、思考，通过资料分析、模型建构突破光合作用过程的难点。（2）通过列表比较光反应阶段和暗反应阶段的过程，启发学生总结两者在物质和能量方面的联系。【教学用具】多媒体设备。【学习用具】学案。【教学设计思路】以光合作用探究历程的经典实验作为探究的载体，以真实的问题情境和资料作为探究的背景，以建构模型为手段，以真正理解探究过程和实验设计策略并学以致用为中心目标，采用以“问题”激活思维，自主、探究和合作学习的教学模式，在教学过程中贯穿从“过去”到“现
4、在”再到“未来” ，从“课外”到“课堂”再到“课外”的开放式教学思想。教学活动设计按下图所示流程展开：从“问题”开始，是考虑到“问题”有利于激活学生的思维，调动学生自主探究的积极性。同时在发现、分析、解决问题的过程中， 容易建立教学互动;也有利于学生发展观察、思考、分析、概括与总结等方面的能力。【教学方法】自主、探究、合作、讨论、交流，比较分析，小结表达。【教学过程】1.光合作用的探究历程设置情境导入主题：多媒体展示绿色植物风景资料。师：绿色植物的正常生长离不开光合作用，我们回顾一下初中所学的光合作用的概念。在此基础上，教师进一步提问引起学生深层思考：人类是怎样认识光合作用原理的？教师板书：光
5、合作用的探究历程和光合作用的过程。呈现史料多媒体呈现史料一：18 世纪中期，人们通过实验得出了“建造植物体的原料是水分”的结论。但植物生长与空气是否有关呢？多媒体呈现史料二： 1771 年英国科学家普利斯特里的实验。史料分析师：依据科学家经过大量的艰辛的实验所观察到的实验现象，同学们能得出什么结论？讨论后得出结论：绿色植物可以更新空气。学生把得出的结论同科学家的结论相比较。提出问题师：为什么有人认为植物跟动物一样也能使空气变污浊？学生思考、讨论后认为：普利斯特里的实验不足之处是没有发现光在植物更新空气中的作用。呈现史料多媒体呈现史料三： 1779 年荷兰科学家英格豪斯的实验。史料分析师：依据英
6、格豪斯的实验，你能得出什么结论？学生讨论后得出结论：植物只有在阳光照射下才能更新空气，植物只有绿叶才能更新污浊的空气。学生把得出的结论同科学家的结论相比较。提出问题师：回忆学过的化学知识，空气的组成成分主要有哪些？学生讨论后得出：主要有氮气、氧气等。呈现史料多媒体呈现史料四：1785 年，科学家明确了：绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。多媒体呈现史料五：1845 年，德国科学家梅耶指出：植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。多媒体呈现史料六： 1864 年德国植物学家萨克斯的实验。史料分析师：科学家萨克斯的实验证明了什么？该实验设计的巧妙之处在哪里？学生讨论后得出结论：
7、光合作用产生了淀粉。学生把得出的结论同科学家研究的结论相比较。呈现史料多媒体呈现史料七： 1880 年德国科学家恩格尔曼的实验。史料分析师：恩格尔曼实验的结论是什么？学生讨论后得出结论：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。学生把得出的结论同科学家的结论相比较。提出问题讨论：恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？学生讨论后得出：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位;没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰;用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结
8、果，等等。提出问题师：光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？呈现史料多媒体呈现史料八： 1941 年美国科学家鲁宾和卡门的实验。史料分析师：这一实验可以得出什么结论？学生讨论后得出结论：光合作用释放的氧来自水。学生把得出的结论同科学家研究的结论进行比较。呈现史料多媒体呈现史料九：20 世纪 40 年代美国科学家卡尔文的实验。提出问题师：鲁宾、卡门和卡尔文的实验方法有什么巧妙之处？学生讨论后得出：运用了同位素标记法。史料分析师：卡尔文的实验说明了什么问题？学生讨论后得出结论：光合作用产物中的碳来自参加反应的 CO2。知识点小结：小结光合作用的探究历程。提
9、出问题思考与讨论：分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？学生讨论后得出科学探究的一般过程：提出问题作出假设设计实验结果分析得出结论表达与交流。2.光合作用的过程过渡师：光合作用是一个非常复杂的生物化学反应过程。接下来我们就沿着科学家的实验思路来初步了解光合作用的过程。学生上台写出光合作用化学反应式。学生阅读课本：光合作用的过程。资料分析多媒体呈现资料 1、资料 2：【资料 1】英国剑桥大学的希尔将叶绿体从植物中分离出来， 加到具有 氢受体 （可以结合 H+的物质）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O2放出。【资料 2】美国科学家阿尔农用离体的叶绿体做实验，同样无二氧化碳
10、，在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给 ADP、 Pi 和 NADP+ （辅酶） 时， 会有 ATP和 NADPH（还原型辅酶） 产生。（注： NADP+与 H+和电子结合生成 NADPH，简写为“H” ）讨论：（1）资料 1 和资料 2 实验过程的共同点是：都给予了和条件。（2）资料 1 说明氧气的释放与无关。（3） 资料 2 结果说明能可以转变为能储存在直接能源物质 ATP中，可以作为氢受体。（4）写出资料 1 和资料 2 实验中所包含的主要化学反应式：学生小组讨论、得出结论。分析总结因为需要光照，所以我们把这一阶段叫作光反应阶段。根据上一节所学的知识，我们分析：叶绿体中靠什么物质吸收
11、光？色素又分布在哪里？由此推测光反应的场所在哪里？学生小组讨论、得出结论，并上台完善光反应黑板画，归纳光反应过程。资料分析光反应的产物 ATP和 H有什么用途呢？接下来请同学们看资料 3（多媒体呈现资料 3） ：【资料 3】 阿尔农继续用离体叶绿体做实验，在黑暗条件下，只要供给 CO2、ATP和 NADPH，叶绿体就能将 CO2 转变为糖类，同时 ATP和 NADPH 含量急剧下降。资料 3 实验说明：ATP和 NADPH 被用于将 CO2 转变为的过程。学生小组讨论、得出结论。资料分析因为光合作用第二阶段中的化学反应有没有光都可以进行，所以我们把这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应的场所在哪里？C
12、O2 是如何转变为糖类的呢？请继续分析资料 4 和资料 5（多媒体呈现资料 4 和资料 5） ：【资料 4】卡尔文用小球藻做实验材料，研究了该藻类植物在光合作用时 CO2 转化为糖类的路线。卡尔文将带有14C 标记的 CO2 通入盛有小球藻的玻璃器皿中，给予充足的光照，每隔一定时间取样，并立即杀死小球藻。用甲醇将标记化合物提取出来，再通过一定的方法分离光合产物。根据被 14C 标记的化合物出现时间的先后，推测生化过程。讨论：（1）该实验采用的主要方法是;（2）实验过程中需要控制的自变量是;A.光照B.时间C.14CO2（3） “立即”杀死小球藻的目的是使停止。【资料 5】卡尔文向反应体系中充入
13、一定量的 14CO2，光照 30 秒后检测产物， 检测到了多种带 14C 标记的化合物。将光照时间逐渐缩短至几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。在 5 秒钟的光照后，卡尔文等同时检测到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6） 。讨论：（1）光照 30s，检测到了多种带标记的化合物，说明反应时间太，时间逐渐缩短至几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中，说明应该是暗反应中第一个出现的产物。（2）在 5 秒钟光照后，卡尔文等“同时”检测到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6） ，可见 CO2 转变成糖类的途径是：学生小组讨论、得出
14、结论。资料分析由此可见，CO2 是先转变成 C3，再由 C3 转变成 C5 和C6。 光反应生成的 ATP和 H是用于 CO2 转变成 C3 的过程，还是用于 C3 转变成 C5 和 C6 的过程呢？我们来看资料 6 （多媒体呈现资料 6） ：【资料 6】卡尔文及其同事通过改变实验条件，发现 C5化合物呈规律性变化：当停止 CO2 供应时，C3 的浓度快速降低， C5 的浓度快速升高;停止光照时， C3 的浓度快速升高，C5 的浓度快速降低。提示：C5 的浓度快速升高的直接原因： 生成量激增或者消耗量骤减。C5 的浓度快速降低的直接原因： 生成量骤减或者消耗量激增。讨论：（1）当停止 CO2
15、供应时，发现 C5 的浓度快速升高。推测：参与了 CO2 转变成 C3 的过程。（2）停止光照时，C3 的浓度快速升高，C5 的浓度快速降低，分析可能是 C3 转变成 C5 的过程减慢。推测：光反应的产物 ATP和H只用于转变成的过程。学生小组讨论、得出结论。知识点小结细胞内的化学反应一般都需要谁来催化？C5 在 CO2 转变为糖类的过程里有什么特点？学生小组讨论、得出结论，并上台完善暗反应黑板画，归纳暗反应过程。模型构建综合上述六组资料，现在请同学们在学案上构建光合作用过程的模型。本课小结教师引导学生对光反应和暗反应过程进行比较、总结。通过光合作用过程的探究，我们发现，光合作用过程实质上是发
16、生了两个转变：一个是物质的转变，将无机物转变成有机物;一个是能量的转换， 将光能转换成有机物中稳定的化学能。光合作用是发生在叶绿体中的复杂的生理过程，是自然界最基本的物质代谢和能量代谢。设计意图：此过程在于梳理知识，让学生在头脑中留下清晰的概念图。结束语光合作用的过程非常复杂，现在科学家仍然在进行进一步的探索。如何将此原理应用于解决我们所面临的各种难题？对此，你有何灵感和创新？同学们，只要坚持不懈，老师相信你们当中也一定会出现像卡尔文一样伟大的科学家！今天的课就到这里。谢谢同学们的积极参与！下课！【板书设计】光合作用的探究历程和光合作用的过程一、光合作用的探究历程二、光合作用的过程【教学反思】
17、上好一堂课，说易也易，说难也难。难在师生要在新的课程理念指导下进行教和学;难在达成知识与技能、 过程与方法、 情感态度与价值观三位一体的教学目标;难在把握好教学内容的时代性、 基础性和选择性的有机统一;难在引发和保持学生的学习兴趣和探索精神。本节课的教学，教师应引导学生形成共识：世界是物质的运动和运动着的物质，这是唯物主义的基本观点。细胞这一生命的基本单位，演绎着或简约、或繁复的生命之歌。生命系统由宏观到微观，细胞是基本的生命系统，系统都有它自身的调控规律，这既是运动的观点，也是辩证的观点。本课的设计，我采取“问题驱动学习”的教学策略，期望将传统的教学过程转变为“提出问题解决问题发现问题”的教学模式。学会自主探究，养成自主评价的习惯，是自主学习的重要特征。本课，我设计有小组讨论、学生互评，引导学生进行简约、精练的小结，期望促成学生养成善于总结的习惯。本课一个重要教学期望是：通过采取自主、探究、合作式的学习方式，铸就师生平等、民主和谐、相互尊重、善于合作、乐于交流、成果共享的学习文化。教学是一门艺术，艺术永无止境。我愿继续在教学一线实践中时常反思，在反思中不断奋力前行！（作者单位：湖南省湘潭县第一中学）