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文檔簡介

1、能量之源光與光合作用 烏魯木齊市實驗學校 代紅春一、教材分析1. 地位與作用光合作用的原理和應用是人民教育出版社編寫出版的高中生物課程標準必修模塊1第五章第四節(jié)的內容,本節(jié)站在生物圈的高度,論述了生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動的基礎,是全書及整個高中生物知識體系的重要內容。同時,光合作用探究歷程以及光合作用原理運用蘊含科學探究的一般方法,是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的良好素材。     本節(jié)在前三節(jié)生命系統(tǒng)能量去路的基礎上再來考慮能量的來源,其實是從一個問題的兩個方面辯證地分析,追根溯源呈現了嚴密的邏輯思維,體現了生命系統(tǒng)特有的自主性、有序性,并

2、為下一節(jié)“細胞的生命歷程”的學習作好預設。2. 教學目標: 根據課程標準對知識傳授、能力培養(yǎng)、思想教育三者統(tǒng)一以及對教材的分解和對學生的了解,我將本節(jié)課的教學目的定為以下三大方面。1、知識目標:(1)了解光合作用的發(fā)現及研究歷程(2)闡明光合作用過程中的光系統(tǒng)與光反應、暗反應與葡萄糖生成。2、能力目標:(1)體驗前人設計實驗的技能和思維方式,學會科學探究的一般過程以及對照實驗中如何設置對照的方法。(2)培養(yǎng)學生對圖形的識別能力、抽象思維能力和運用對比學習的方法3、情感目標:(1) 通過光合作用研究史的學習及實驗設計與實施,感悟科學家對科學的執(zhí)著追求、嚴謹的科學態(tài)度,養(yǎng)成積極思考、求實、創(chuàng)新、合

3、作等的科學態(tài)度和精神;(2)借助光合作用的動態(tài)變化全過程的分析,養(yǎng)成關注事物之間的普遍聯系、運動變化的現象。使學生樹立科學的辨證觀點。3教學重點與難點學生了解光合作用探索歷程中所出現的問題和解決的方法,等于沿著科學家的發(fā)現思維做了一次思維的探究。這有利于培養(yǎng)學生的科學精神和科學思維,同時為講述光合作用的原理做好知識鋪墊。因此,光合作用的發(fā)現及研究歷史是教學的重點。光反應和暗反應過程的物質變化和能量轉化比較抽象,又是理解光合作用實質、探究影響光合作用強度環(huán)境因素的基礎。因此,光合作用的光反應、暗反應過程及相互關系是教學的重點和難點。三、教法分析根據課程理念和教材特點,我主要采取探究式教學法結合啟

4、發(fā)式教學法。在教學過程中,以光合作用發(fā)現歷程的經典實驗為線索, 以三個3個問題包袱為拖手,包袱一:一粒種子有多重,一棵參天大樹有多重?增重部分從哪里來?植物種在土壤,是來自土壤嗎?啟發(fā)學生從現象入手,沿著科學家的研究史了解光合作用的原料、場所、產物及條件。在初步認知的基礎上,拋出包袱二:那光合作用是簡單的一步反應,還是復雜的多步反應?引發(fā)學生對光合作用實質的探索。通過整合的:恩格爾曼的研究、德國科學家布爾斯泰對葉綠體的研究、希爾、阿爾農的離體葉綠體實驗及精彩視頻,創(chuàng)設學生雖未曾進行真實實驗卻時時身臨實驗的情境中,變抽象為具體,起到突破難點的作用。在達到對光合作用實質認知高度后,拋出包袱三: 結

5、合光能在葉綠體中的轉換過程,我們將如何提高糧食產量?并嘗試著設計實驗驗證,將所學內容與生活實際緊密相連,將學生的思維推向懸而未決的境地,為光合作用原理的應用做好鋪墊。四、學法分析(自主學習,動手實驗,交流討論,調查分析等)通過欣賞、觀察、討論、分析、感悟光合作用探索歷程中所出現的問題和解決方法,逐漸培養(yǎng)自主學習習慣和能力,體驗知識獲得的過程,感悟科學探究的樂趣,逐漸形成嚴密的邏輯思維。 五、 教學手段采用現代化的教學手段,從本節(jié)課的實際出發(fā),教師自制ppt多媒體課件,中間插入暗反應視頻片段,上課環(huán)境為多媒體大屏幕環(huán)境,增強直觀效果。 六說教學過程(批注為設計原因) 教學流程 教學過程過程描述教

6、學活動1(一)師生互動,質疑導入注重與生活的銜接,旨在為新授課鋪路搭橋激發(fā)學生的興趣。出示課件演示“種子的萌發(fā)”思考:一粒種子有多重,一棵參天大樹有多重?增重部分從哪里來?植物種在土壤,是來自土壤嗎?我們沿著科學家探究的腳步來了解。今天,有幸“請到了”對光合作用研究作出重大貢獻的幾位科學家,下面讓我們以熱烈的掌聲請他們來給同學們作報告,講講他們是如何進行研究和分析的,同時希望同學們在學案上做好筆記。扮演科學家上演探究史讓學生自已扮演科學家,激發(fā)學生的學習興趣。同時,讓光合作用探索歷程生動有趣的呈現,激發(fā)學生的探究熱情。我們首先歡迎“普利斯特利先生”。“普利斯特利”(學生扮演)上臺,邊用英語講解

7、,邊做實驗演示:燃燒的蠟燭在密閉的容器內很快熄滅,而把燃燒的蠟燭與綠色植物放在一起,則在一段時間后才熄滅。“普利斯特利”問學生什么原因,學生用英語回答:綠色植物可以更新空氣。教師旁白:普利斯特利的實驗看似簡單,但后人做得實驗很多不能成功,這是為什么呢?下面我們來請荷蘭科學家英格豪斯來給大家作報告。“英格豪斯”(學生扮演)上臺,用課件演示指出普利斯特利的實驗只有在陽光下才能成功,植物體只有綠葉下才能更新空氣。英格豪斯進一步提出問題:“綠色植物為什么可以更新空氣呢?我們當時由于受化學發(fā)展水平的限制而不能正確解釋,現在同學們根據你們的知識知道為什么嗎?誰能告訴我?”一學生回答:“綠葉在光下放出的氣體

8、是氧氣,吸收的是二氧化碳。”教師旁白:在這一過程中,光能哪里去了呢?下面我們來請德國科學家梅耶來談談他的看法。“梅耶”(學生扮演)上臺,課件顯示能量轉換和守恒定律,并指出植物在進行光合作用時,把光能轉換成化學能儲存起來。“梅耶”進一步指出,光能轉換成化學能,貯存在什么物質中呢?這個問題德國的植物學家薩克斯做了一個經典的實驗,下面請“他”來給大家演示。 “薩克斯”(學生扮演)上臺,用黑紙片及植物體來演示并講解他的實驗,得出見光部分遇碘變藍,證明了光合作用的產物中還有淀粉。師:現在科學家們已經基本上探明了光合作用的基本過程,下面哪位同學能讀一下你的記錄來總結科學家們的研究成果。光合作用的原料、產物

9、、場所和條件是什么?你能用一個化學反應式表示出來嗎? 教學活動2(二)問題啟發(fā),合作探究1、 光反應通過有邏輯的探究實驗,引導思索光反應的過程,而不是將之硬灌給學生,并感受光反應的神奇。那光合作用是簡單的一步反應,還是復雜的多步反應。科學家也對此進行了研究。首先我們來看德國科學家布爾斯泰對葉綠體進行了非常透徹的研究,我們來看他發(fā)現的一個規(guī)律:葉綠體含量較高時,二氧化碳轉化成糖類的速率也較快。從這我們可以得出什么結論?(色素在光下與合成有機物是相關的,而且是一個正相關。)如果用圖解表示光合作用的過程,那我們應該將葉綠體中的色素放在一個非常重要的位置上來。它可以吸收光能并用于合成反應。那接下來的問

10、題就是色素吸收的光能在光合作用中是怎么起作用的?光合作用這合成反應是簡單的一步反應還是復雜的多步反應?如果是復雜的多步反應是不是所有的反應都在光下進行呢?這是我們要研究的第二個問題。1937年英國劍橋大學的希爾用離體葉綠體做實驗。使的研究水平從細胞水平一下進入到細胞器水平。他將離體的葉綠體加到氫受體的水溶液中,在無二氧化碳的條件下給予光照,發(fā)現葉綠體中有氧氣放出。(解釋氫受體:一種可以和氫結合的化學物質)在光下什么反應進行了?結論:在光下,葉綠體將水分解成O2和 H。水的化學性質非常穩(wěn)定,它為什么在常溫和常壓下分解?在光下還有其它反應進行嗎?1954年,美國科學家阿爾農也用離體的葉綠體做實驗:

11、實驗1:在給葉綠體照光時發(fā)現,當向反應體系中供給ADP、Pi和H受體時,體系中就會有ATP產生。ATP的形成:ADP+Pi+能量 酶 ATP這是個需能反應,能量來自哪?綜合以上,在光下有什么反應發(fā)生呢?水的光解:H 2 O 光 H+O2ATP的形成:ADP+Pi+能量 酶 ATP現在我們把這兩個重要的反應在圖解中表示出來,由于這兩個反應都在光下進行,所以表示時,我們一定要和色素相關上。從物質變化看(具體內容略)從能量變化看(具體內容略)我們研究的這兩個反應沒有CO2的參與,也沒有糖類的生成,那CO2合成糖類的反應需不需要光呢?阿爾農也進行了實驗在對葉綠體照光的時候還發(fā)現,只要通入了ATP和還原

12、態(tài)氫即使在暗處,葉綠體也可以將二氧化碳轉變成糖。這個反應需光嗎?(這個反應在黑暗條件下也能進行。進行的必要條件是ATP和H,其中ATP是直接的能源物質,CO2轉化成糖類,要用到ATP那就是用到了ATP中的能量,H起著供氫的目的。)暗反應 通過阿爾農的實驗以及視頻,體驗暗反應的復雜,感受科學研究的艱辛與不易。這樣以來,人們就明白光合作用原來大致可以分為兩個階段,有光參與的光反應階段,還有CO2轉化成糖的暗反應階段。看來,葉綠體內部除了通過光反應階段合成ATP和H外,還具有把CO2合成糖類的必不可少的條件。那CO2合成糖類是怎樣進行的呢?觀看影片,思考:1.CO2合成糖類最先給出明確答案的是誰?2

13、.他采用什么方法研究CO2合成糖類的過程?3.檢測到的第一個含碳化合物是什么?閱讀教材,思考:1.C3是怎樣形成的?2.CO2的化學性質非常穩(wěn)定,在空氣中很難與其他化合物發(fā)生反應,那為什么在葉綠體基質中可以順利的與C5結合形成2個C3呢?3.C3又經過怎樣的變化形成(CH2O)?其轉變的必要條件是什么?4、從物質變化看(具體內容略)從能量變化看(具體內容略)教學活動3采用開放的歸納方式,加強對核心概念的理解,可以強化學習效果(三)歸納總結,了解本質。1光反應與暗反應相互影響、相輔相成,共同構成了光合作用的全過程。我們用列表或畫概念圖的方法來歸納總結光反應與暗反應的區(qū)別和聯系。認真思考,歸納總結

14、光反應與暗反應的區(qū)別和聯系。附表:光反應與暗反應的區(qū)別和聯系    光反應 暗反應   區(qū)     別 場所 葉綠體的囊狀結構薄膜上葉綠體的基質中 條件 光、葉綠體光合色素、酶 多種酶 物質 變化 水的光解;H和O2生成;ATP的合成; CO2的固定,C3還原,糖類生成,C5再生,ATP分解 能量 變化 光能轉變?yōu)锳TP中活躍的化學能 ATP活躍的化學能轉變?yōu)楣夂袭a物中穩(wěn)定的化學能 聯系 光反應是準備階段,為暗反應的順利進行提供了H和ATP,即還原劑和直接能量; 暗反應是完成階段,在多種酶作用下,接受光反應提供的還

15、原性H和ATP,最終將二氧化碳還原為葡萄糖。 2光合作用的實質物質上把CO2和H2O轉變成以糖類為主的有機物能量上把光能轉變成有機物中的化學能教學活動4布置作業(yè),促進所學內容的遷移,為探究環(huán)境因素對光合作用強度做好鋪墊。(反饋練習詳見課后)(四)課堂小結:通過本節(jié)課的學習,我們了解了光合作用的發(fā)現歷程,學會了科學探究的過程和一般方法,并掌握了光合作用的概念、光反應、暗反應的過程,歸納原料和產物的對應關系,能量轉移途徑、碳的轉移途徑,加深對光合作用實質的理解。但是光合作用的過程到目前為止還有很多問題沒有解決,也有很多誘人的設想,如如何工廠化生產糧食,需要同學們去探索!課外探究:1、發(fā)揮自己的想象

16、,畫一個與課本上不同的光合作用的圖解,要求:內容完整、圖形正確、美觀2、結合光能在葉綠體中的轉換過程,我們將如何提高糧食產量?并嘗試著設計實驗驗證說板書設計能量之源光與光合作用一光合作用反應式:二、光合作用過程:光反應階段光能2c3H2O水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能H供氫O2 固 定還 原 多種酶參加催化(CH2O)酶葉綠體中的色素(類囊體的薄膜上) (葉綠體的基質中)【附】 光合作用的探究歷程學生角色扮演的講說稿(參考)普利斯特利:Hello everyone! I am Priestley from England,Now I will demonstrate the expe

17、riment 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 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 pl

18、ant can change fresh air.英格豪斯: 大家好,我是來自荷蘭的英格豪斯,王老師說得對,對于普利斯特利先生的實驗,在1779年,我矢志不移地做了500多次,有的成功了,有的失敗了,最后根據實驗的成敗經驗我總結出了實驗成功的兩個關鍵:(課件演示)1.普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功。(同學們已經學習了細胞呼吸,知道在黑暗情況下,植物只能進行細胞呼吸,所以也跟動物一樣使空氣變污濁)2.植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。(如果是沒有綠葉的植物是不能更新空氣的)不過我雖總結出了實驗的關鍵,但當時我還是不清楚綠色植物吸收了和釋放的是什么氣體。直到6年后,人們才發(fā)現了空氣的組成,人們才明確了綠葉在光下放出的氣體是氧氣,吸收的是二氧化碳,這就是植物可以更新空氣的原理.梅耶: 同學們好,我是梅耶,來自德國。光能到底到哪里去了呢?同學們先看一下能量守恒定律:(課件演示) 能量既不會消失,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形

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