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1、学习必备欢迎下载光合作用的原理教学设计【教材分析】本节课为高中生物必修1分子与细胞（人教版）第5 章 第 4 节能量之源光与光合作用中的学习内容。第4 节的教学包括“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理和应用”两小节。“光合作用的过程”是继光合作用的探究历程学习之后，教师引领学生深入而有简短地认识光合作用过程中化学反应的实质的最重要、最核心的教学内容。光合作用的过程和机理是一个比较复杂的问题，从表面上看， 光合作用的总反应式似乎是一个简单的氧化还原过程（二氧化碳被还原成糖类，水被氧化成氧气）。但实质上包括一系列的光化学步骤和物质、能量的转变问题。光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽
2、象，又是理解光合作用实质、探究影响光合作用强度的环境因素的基础。教材在介绍有关光合作用过程的内容时还只是结论性的呈现，即通过图解和文字介绍光合作用各阶段的物质的能量变化。而实际上人类在不断揭示光合作用及其机理的过程中充满了智慧和艰辛， 若是能在教学中结合科学家探索光合作用过程的科学史，引导学生对光合作用过程的过程进行探究，依次得出结论， 使教材上的图解和文字表述都有据可依，这将能更好地帮助学生理解光合作用的过程，并且有利于培养学生严谨的科学态度和科学价值观。【学情分析】光合作用是如何被人们发现的？这一生物界最重要的物质和能量变化过程到底是如何进行的？这些都是能引起学生好奇心的问题，如果能让学生
3、按照实验的分析这一思维路径去学习光合作用的过程，是符合他们喜欢探索的心理特点的。这个过程对于学生来说可能难度较大，因此教师在教学过程中要注意学生的反应，对其进行适当的引导。【教学目标】1、说出人类是怎样认识到光合作用原理的2、说明光合作用的过程3、通过对实验现象的分析得出相应的结论，提高逻辑思维能力和语言表达能力4、通过对研究过程进行严密的逻辑分析，初步形成严密的科学态度，认识到每一个科学结论的得出都是建立在实验的基础上【教学重难点】重点1、根据光合作用的图解来讲解光合作用的过程2、通过对实验现象的分析得出相应的结论，提高逻辑推理和语言表达能力。难点通过对实验现象的分析得出相应的结论，提高逻辑
4、推理和语言表达能力。【教学策略】通过呈现科学史上科学家的一些实验资料，通过问题驱动， 引导学生深度参与学习，思考光合作用的具体过程中的物质变化和能量转换，最终得出光合作用是光反应和暗反应的综合过程。【教学过程】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页学习必备欢迎下载教学环节教师活动学生活动导入新课请大家回忆光合作用的反应式，填写在导学案上。二、光合作用的过程探究课题一：光合作用释放出的 O2中的氧原 子 是 来 自CO2还是H2O？光合作用看似一个简单的氧化还原反应，但是其过程十分复杂。我们首先来看一下光合反应中的物质变化
5、过程。我们要解决的第一个问题是产物中O2中的氧原子是来自CO2还是 H2O 呢？我们可以用什么方法来解决这个问题？你会怎么设计实验？提示：请大家回忆一下在研究分泌蛋白的合成和分泌过程中，科学家用了什么方法从而了解到氨基酸在此过程中的踪迹？这里可不可以用相同的办法？请学生说出同位素标记的过程。资料 1：1939 年，鲁宾和卡门正是进行了相似的实验。展示科学家的实验及结果。由此可以得出什么结论？有的认为是来自CO2有的认为是来自 H2O，有的认为一部分来自CO2一部分来自H2O。可能无法回答同位素标记法。产物中 O2中的氧原子是来自H2O。三、探 究 课 题二： CO2转化为糖类的路线是怎样的？1
6、、资料 2 分析CO2转化为糖类的路线是怎样的？卡尔文和他的同事经过十多年的研究终于找到了答案。展示资料2： 1946 年开始，卡尔文及其同事用同位素示踪技术及分子鉴定技术，研究了小球藻等植物进行光合作用时CO2转化为糖类的路线。他们向反应体系中充入了一定量的14CO，光照30 秒后检测产物，检测到了多种带14C 标记的化合物，然后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，检测到了含有放射性的五碳化合物(C5)和六碳糖 (C6)。1、卡尔文为什么用14C 标记 CO2？2、光照 30 秒后的结果，说明了什么？1、C 是组成有机物
7、的基本元素，所以可以测定放射性依次出现在什么化合物中，从而分析出CO2合成糖类(CH2O)的路线。2、30 秒后，14C 经过多步反应，已经转移到了多种化合物中去，不能指示合成糖类的路线，应缩短光照时间，先检测到第一种产物，再逐精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页学习必备欢迎下载2、资料 3 分析3、将光照时间缩短后的实验结果说明了C原子的转移路径，这个路径是什么？请同学们写在导学案上。放射性检测的结果表明14CO2和某化合物反应生成了C3，卡尔文推测此化合物就忘含有两个碳，可是他们却找不到这种二碳化合物。下面这个实验
8、结果的出现，才让卡尔文他们明白 C3的来源。展示资料3：卡尔文和他的同事在实验过程中发现，在有光照和CO2供应的条件下，C3和 C5的浓度很快达到了饱和并保持相对的稳定。但是当改变其中的一个条件后，二者的浓度迅速出现了规律性的变化：如停止CO2供应时， C3的浓度急速降低，C5的浓度急速升高；如停止光照时，C3的浓度急速升高， C5的浓度急速降低。1、如何解释实验结果，在有 CO2供应时， 什么反应发生，在有光照时，什么反应发生2、分析得出CO2是如何转化成C3的？请同学们填写导学案。3、综合结论1和结论 2，分析得出 CO2转化为糖类的路线是怎样的？以板图表示合成糖类的路径。渐延长光照时间，
9、检测其他产物，根据放射性在这些物质中出现的顺序确定反应的路线。3、CO2C3C5C6（结论 1）1、停止 CO2供应时， C5+CO22C3的反应受阻，C3的生成量减少，C5不能被利用，光下C3C5正常， C3不断被利用， C5仍有生成。所以C3浓度急速降低，C5浓度急速升高。停止光照时，C3C5的反应受阻，C5的生成量减少，C3不能被利用，C5+CO22C3正常，C5不断被利用，C3仍有生成。所以C3浓度急速升高， C5浓度急速降低。2、CO2+C52C3，C3C5（结论 2) 3、 一个 CO2分子首先和植物体内的一个分子C5结合 (CO2的固定 )，形成两个 C3，C3在有关的酶的催化作
10、用下被还原，一部分经过一系列变化形成糖类，另一部分经过复杂的变化又形成C5，从而使糖类合成的反应循环往复地进行下去。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页学习必备欢迎下载四、探 究 课 题三：光在光合作用中如何起作用？1、资料 4、5、分析光对于光合作用反应有什么影响？展示资料4： 1937 年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体离体后置于试管中，假若在试管中加入适当的“氢受体”，如二氧酚吲噪酚（简称DCPIP），那么光照后便会使水分解并放出氧气， 这个反应被称为 “希尔反应” 。反应的过程图示如下（注：DCPIP 是一种可
11、以接受氢的化合物，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色）。DCPIP（蓝色） +H2ODCPIPH2（无色） +O2 1、说明在光照条件下，H2O 发生的什么反应？展示资料5： 1954 年美国阿尔农等人用离体的叶绿体做实验。实验 ：在给叶绿体光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi 和 H受体时，体系就会有ATP 和H 产生。2、由资料 5 实验 可得出什么结论？阿尔农的实验 ：在黑暗条件下，只要供给了 ATP 和H ，叶绿体就能将CO2转变为糖类。3、由资料 5 实验 可得出什么结论？4、 结合资料分析， ATP 和H 的作用是什么？作用于哪个过程？1、H2O H+O22、在光下，叶绿体中
12、生成了ATP和H 。能量 +ADP+Pi ATP 3、 在黑暗条件下， ATP 和 H 是 CO2转化为糖类的必要条件。4、ATP 给 CO2转化为糖类提供能量， H 可用于还原C3。五、探 究 课 题四：光反应阶段和暗反应阶段及其发生的场所。综合以上的材料和结论，光合作用过程中有必须在光下进行的反应，叫光反应阶段。1、光反应阶段发生的是什么反应？2、 能够吸收和利用光能并且推动这两个反应进行的物质是什么？3、那么光反应阶段应该是在哪里进行的？光合作用中有的反应在有光和没有光的条件下都能进行，叫做暗反应阶段。4、暗反应阶段发生的是什么反应？5、暗反应阶段在哪里进行的呢？展示资料6：用剧烈的方法
13、分离得到的叶绿体很少或者根本没有叶绿体基质。这样的叶绿体能在光下产生O2、ATP、H ，但是不能固定。用温和的方法分离得到的叶绿体结构1、水的光解：H2O H+O2ATP 的合成：能量+ADP+Pi ATP 2、叶绿体中的色素3、在色素所在的位置即类囊体的薄膜上。4、CO2的固定： CO2+C52C3，C3的还原：5、暗反应阶段的场所是叶绿体内的基质。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页学习必备欢迎下载完整，它能够完成整个光合作用的过程，包括 CO2的固定的葡萄糖的生成。六、总结内化请学生完成白板上的光合作用的图解，并
14、进行说明。表格小结：让学生以表格的形式对光反应阶段和暗反应阶段进行比较。光反应暗反应区别场所条件物质变化能量变化联系七、巩固练习1、下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是（D ）A、破坏叶绿体外膜后，O2不能产生B、植物生长的过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变C、叶绿体在光下不能进行暗反应D、离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH 和 CO2后，可完成碳反应2、在其他条件都适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和 C5化合物含量的变化是（C ）A、C3和 C5都迅速减少B、C3和 C5都迅速增加C、C3迅速增加， C5迅速减少D、C3迅速减少， C5迅速增加3、如图为叶绿体亚显微结构模式图，关于其结构与功能的不正确的说法是（C ）A、 和 均为选择透过性膜B、光反应的产物有CO2、还原氢和ATP 等C、 上的反应需要光，不需要酶， 中的反应不需要光，需要多种酶D、光能转变为活跃的化学能在 上进行；活跃的化学能转变为稳定的化学能在 中完成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页