生物：5.4《能量之源——光与光合作用》课件(新人教版必修1).ppt

能量之源光与光合作用 一节中的变化与教学设计 讷河一中高一生物组,能量之源光与光合作用一节中的变化与设计 讷河一中高一生物组 一与大纲相比较的变化 1新增了探究影响光合作用速率的环境因素。 2降低了“绿叶中色素的种类、颜色和作用以及叶绿体的结构和功能” 的理解要求为“说出”，对光合作用的过程从原来的应用水平降为“说明”，而对光合作用的认识过程从原来的了解水平提高到“说明”，“色素提取和分离”实验要求没有变化。 3标准建议光合作用部分，可指导学生分析光反应、暗反应两个阶段中物质和能量的变化，引导学生认识水和二氧化碳是如何转变成糖类等有机物的，进而探讨影响光合作用的环境因素。结合生产实践，了解光合作用在农业生产上的应用，有关光合作用不宜讲的过深、过难。如卡尔文循环不宜讲述。,54,二知识结构与内容进行了较大的调整 1新教材内容的简介 根据生物课程设计思路，新教材对原必修本中的光合作用内容进行了重新排序、修改和增添，并进行整合使之成为一个有利于学生进行自主、探究学习的有机载体。教材第一部分内容首先以生产实例引出实验，探讨色素的种类与功能，介绍叶绿体的结构，由资料分析叶绿体的功能；第二部分一开始回顾科学家对光合作用原理的探究历程，并感知科学家所采用的科学研究方法，感受他们勇于探索的科学精神和实事求是的科学态度，最终得到光合作用的过程（即原理），结合生活生产实际引导学生设计实验进行光合作用原理的应用。教材最后将化能合成作用以单独的一块内容列出，作了稍详细的介绍。,2新教材内容的主要变化 叶绿体结构与功能原必修本是放在细胞结构与功能一节进行学习的，作为绿色植物光合作用的重要场所，新教材则放到了这一部分来进行探讨，有助于学生对光合作用知识的理解与建构。 光合作用探究历程的介绍不仅是要让学生感受科学家勇于探索、不断创新的科学精神与实事求是的科学态度，而且还要使学生在了解光合作用研究历史的同时，沿着科学家的发现思路再进行一次思维上的探究，在科学方法与科学思维的层次上尝试初步了解光合作用的原理，并对进一步学习光合作用原理产生浓厚的兴趣；基于这些目的，新教材增加并详细描述了探究历程中的关键环节，使探究历程更显完整与严密，对学生的思维探究更有启发性。,在原必修本中化能合成作用是作为自养型的一个类别在新陈代谢的基本类型这一节中提出来的，由于新教材中删除了这一节，根据化能合成作用与光合作用的共同特点，新教材将这个知识点安排在光合作用之后，同时也对光合作用起到了总结、对比与深化的作用。 其中内容描述有一些改进。一是色素提取和分离实验中用“无水乙醇”代替“丙酮”作提取液，用“小试管”代替了“烧杯”进行分离实验，结果观察改用直接观察“小试管中滤纸条的色带”，以减少人体接触有毒化学药品的机会，降低人体受毒害的可能。二是叶绿体色素对光的吸收实验描述把“色素溶液放在可见光和三棱镜之间”改为“色素溶液放在阳光和三棱镜之间”,这样即体现了实验的原始性，也提高了描述的科学性，因为阳光是可见光中具备各种波段电磁波的光，上述实验只有具备可见光全部波长的光才能说明问题。三是把叶绿体结构内容从细胞结构中移到此处讲述，但增加了“类囊体”的概念以及类囊体扩展了受光面积的知识；,四是在光合作用的原理和应用中把大纲教材中的“光合作用的发现”进行改编，使之成为贯穿光合作用的光反应、暗反应整个过程的探究历程，这样的描述更加符合科学推理过程，有利于培养学生正确的科学探究方法。对光合作用的过程描述中明确了二氧化碳主要是通过“气孔”的通道获得。 教材中删除了大纲教材中的“光合作用的重要意义”增加了“光合作用原理的应用”，并增加了“探索环境因素对光合作用强度的影响”教学指导意见不作要求。教材对大纲教材中的新陈代谢类型一节缩减为本节中的“化能合成作用”中的相关内容。其中文字也作了科学规范。如硝化细菌能将“氨氧化成亚硝酸或硝酸”改为“氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸”，这样使生物知识与化学知识的机理吻合。,原必修本中“光合作用的重要意义”及小字部分的介绍性内容“植物栽培与光能的合理利用”在新教材中出现了变化，前者被删除，后者则以“光合作用原理的应用”标题出现，并增加了一个探究实验，这样的一个倒置性的变化可以看出新教材编写内容注重与实际生产生活的联系，对学生探究能力、知识的迁移应用的培养也提到了空前的重视程度。 三新教材内容安排上的一些不足 书本中对还原状态氢的介绍仍采用了“H”这个符号，旁栏信息也增加了相关的注解，意图是避开对光反应电子传递的描述，让学生对光反应原理更易于理解与接受；但是“H”这个符号及“还原状态氢”这个名词是科学文献与资料中所没有的，作为描述光合作用原理的重要名词，这样的一种替代易引起学生的误解。,四倡导学生学习方式的转变是新教材的一个亮点 与以往任何一年的教材相比，新教材在倡导学生进行探究性、研究性学习及自主性学习方面有了很大的突破，体现了这次课程改革的特色，成为新教材的一个亮点。 课题的引入在新教材中也是精心设计的：以生产实践中的一个措施，即蔬菜大棚使用不同颜色的光源，提出了两个问题进行探讨；这样的设计能起到激趣、激疑和扩大学生视野的作用，学生的思维易处于激发态；探讨的内容又紧扣本节的教学重点，可以与后面的教学内容前呼后应，有利于教学内容的展开。,在学习了光合作用的原理后，新教材以农业生产实践为背景，以探究性实验的形式对原理进行应用，探究“环境因素对光合作用强度的影响”。实验只提供了探究的目的及原理，对如何开展实验作了一些提示；实验的选题、实验假设、制定实验方案、实施操作计划、得出结论和表达、交流等都需要由学生自主解决。要确定一个合理的、科学的实验方案，需要有一定的光合作用知识基础，搜集并分析相关资料，了解一些化学药剂的理化性质，实验器材的使用方法，掌握实验设计中要注意的一些基本原则，特别是对照组中唯一变量的控制；要完成这样的一个探究过程对于学生来说有一定的难度。新教材也考虑到了学生的实际情况，提供了“探究光照强弱对光合作用强度的影响”的参考案例，让学生有一个思维模仿的对象，有利于探究实验的顺利开展。探究过程中学生获得的不仅是知识经验，重要是的学习方式及思维方式的转变，这对学生的发展是终身受益的。,五教材的图文表达在艺术性上有所提高 科学与艺术在本质上是相辅相成的，自然规律与原理包含严密的逻辑性与科学性，这本身就是一种美；追求科学的道路是不平坦的，但科学家所表现出来的那种勇于探索，不断进取的科学精神，给人以一种内心的鼓舞和催人向上的动力；科学家在探究中所采用的创造性的研究方法和设计方案也给人以惊叹和共鸣。作为传授科学的主要载体，新教材也相当注意对科学多层次、多角度“美”的 表达。,教材首先由农业生产实践引出“不同颜色光源对植物光合作用有什么影响”等问题进行探讨，由此自然就过渡到对捕获光能的色素学习之中。通过实验及图表分析，获得色素的种类及功能等相关信息，学生自然就会联系前面悬而未决的疑问，一种释然的快感由然而生。但问题并未彻底解决，教材又继续提出了色素的存在部位叶绿体，通过恩格尔曼实验启发学生继续探索，即叶绿体的功能是什么？最后再撩开面纱，进入到课本中心内容光合作用原理的学习，但在真正接触光合作用过程前教材又安排了科学家对光合作用的探究历程，教材最后才对光合作用原理进行了剖析，有一种“千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面”的美感！,同为16开本的课本，本节内容所占的版面从原来的6页增加到现在的9页，色彩丰富，形式多样，视觉效果焕然一新。版面有不少图片和旁栏小条目。新增的图片有8幅之多，有“温室中的红色日光灯”，“恩格尔曼的第二个实验”“普利斯特利的实验”等，图文并茂，增强了教材的可读性及趣味性，也增加了学生的感性认识，有利于知识的理解与掌握。旁栏小条目内容丰富，形式多样。在每一小节的内容旁都有“本节聚焦”，对即将要探讨的重点内容能起到突出与提醒的作用；小栏目中的“学科交叉”“相关信息”及“思考与讨论”的设置也方便了学生的学习。 从上面的分析可以看出新教材给人以耳目一新的感觉，在学生科学与人文素养的提高上有了质的飞跃。,教学设计 课时安排：3课时 教学目标 知识目标：说出绿叶中色素的种类、颜色和作用；说出叶绿体的结构和功能；说出光合作用的过程和原理的应用；简述化能合成作用；说明光合作用以及对它的认识过程；比较呼吸作用与光合作用的异同点； 能力目标：通过多媒体投影，对光合作用过程图解的分步展示，运用化学知识理解物质和能量变化，理顺所学知识的逻辑顺序，启迪学生的形象思维，培养学生观察联想、归纳综合、灵活应用知识的能力。通过研究史的学习，尝试运用科学家的科学思维和科学方法；培养学生初步的研究能力和运用相关学科知识解决生物学问题的能力；通过光合作用的过程和原理的应用实例，形成理论联系实际的能力。,情感目标：借助光合作用的物质和结构及动态变化全过程的分析，形成普遍联系、运动变化、内因与外因等辨证唯物主义观点和结构与功能相统一的观点；通过科学家研究光合作用光反应以及暗反应的科研成果的介绍，使学生确立热爱科学，献身科学的精神和科学态度；通过“问题探讨”的讨论，使学生能关注对生物学学习的热情和想像力。,重点、难点分析与突破方法 教学重点：绿叶中色素的种类和作用；光合作用的发现及研究历史；解释光合作用的概念、反应式、过程及相互联系；探讨光合作用原理的应用和影响光合作用的因素。对应上述内容解决的办法是：通过实验来明确色素的种类，以光通过色素后光谱图变化来初步了解色素的作用。通过学生自阅光合作用的探究历程一节加以讨论、评讲，使学生感悟科学研究的艰辛，以及善于利用先进的科学手段能提高科学研究的进程。要运用多媒体连环图解的动态幻灯和课堂练习反复强化来突出重点。要运用具体生活实际中的事例，概括升华光合作用原理的应用及各因素的影响情况来达成。,教学难点：光反应和暗反应的过程。包括光反应和暗反应的场所与条件、物质与能量转换的关系。 光反应和暗反应的区别和联系。解决办法是：制作学案，指导学生读书、思考、理解光合作用连环图，学习写分步反应式（必须有场所和条件，物质与能量变化）。通过列表比较光反应和暗反应两个阶段的联系与区别，从而从整体上理解光合作用；再结合实例，分析在生产实践中光合作用原理的应用来加深理解。,教学资源的选择与运用 制作多媒体课件：光反应和暗反应过程分步显示连环图以及复习、思考、练习题及相关图表等组成的学案，引导学生主动学习。 教学策略与教学方法 借助多媒体，充分激活学生较高层次的思维，利用“问题探讨”引出。,第一课时 捕获光能的色素和结构 叶中有哪些捕获光能的色素，是通过先引导学生做绿叶中色素的提取和分离的实验，然后进行归纳的。同时要讲清楚实验中的化学药品的作用原理和使用注意事项，使学生实验后能明确实验的要求并归纳出绿叶中捕获光能的色素有哪4种以及含量与叶片颜色的关系，再通过讲述连续光谱被吸收情况使学生了解色素的作用。 由设问捕捉光能的色素存在于细胞中什么部位？导出叶绿体的结构。这里需要强调的：一是叶绿体只存在于植株的叶和嫩茎等绿色器官的一些细胞中；二是教材引导学生通过对有关资料的分析认识到，叶绿体不仅含有捕捉光能的4种色素，而且含有多种与光合作用有关的酶，并在光合作用中释放氧气的特性来交代叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,第二课时 为光合作用的探究历程和光合作用的过程 用多媒体依次展示光合作用的9个经典实验，师生互动得出光合作用的原料、条件、产物。学生理解其原理，引导学生总结光合作用的概念和总的表达式。 教师结合多媒体讲解光合作用的光反应和暗反应过程，最后以图表形式区别光反应和暗反应突破难点。,第三课时 光合作用原理的应用 运用多媒体展出教学素材：“北方冬季温室丝瓜栽培”短片，引导学生讨论影响光合作用的环境因素。 设计开放性题目：“农作物增产措施”。从而让学生领会探究的一般方法和步骤。 最后简要介绍有关自养生物和异养生物的基础知识；让学生知道少数种类的细菌虽没有叶绿素，但能利用环境中的化学能来制造有机物，它们也属于自养生物，化能合成作用要讲清硝化细菌的事例，同时注意与光能自养型生物的区别。,学习评价的方法 会使用图和表的形象思维方法，用抽象的生物语言，按逻辑思维顺序表达其内涵，初步掌握理解新知识的记忆方法。用化学基础知识理解光反应和暗反应的过程，进行知识迁移能力的评价。,一、捕获光能的色素和结构,对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_。,太阳能,捕获光能的色素,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,(占1/4),(占3/4),滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？,叶绿体中的色素提取液,四种色素对光的吸收,叶绿素主要吸收_ 类胡萝卜素主要吸收_,蓝紫光,蓝紫光、红光,思考,1、春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？ 2、P97问题探讨？,叶绿体的结构,外膜,内膜,基粒,基质,类囊体,捕获光能的色素分布在_,类囊体的薄膜上,叶绿体的功能,讨论,1、恩格尔曼实验的结论是什么？,2、此实验设计有什么巧妙之处？,3、以上资料可以得出什么结论？,O2是由叶绿体产生的,叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用的酶。,总结叶绿体的功能,二、光合作用的原理和应用,光合作用的探究历程（P101102）,结论：水分是植物建造自身的原料。,17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验,结论：植物可以更新空气,有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？,1779年，荷兰的英格豪斯,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。,到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,储存在什么物质中？,德国梅耶,1864年，德国萨克斯实验,让一张叶片一半 曝光一半遮光,绿叶在光下制造淀粉。,用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。,光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？,结论,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,美国卡尔文,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。,光合作用的定义,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。,总结光合作用的反应式,反应物、条件、场所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,光合作用过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？,有光才能反应,有光、无光都能反应,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,场所：,条件：,物质变化,能量变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,供暗反应使用,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,叶绿体基质 多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质 多种酶,糖类,H,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； C3的还原,ATP中活 跃化学能,光能,ATP中活 跃化学能,有机物中稳 定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。,光合作用原理的应用,影响光合作用强度的因素？,CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。,例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。,化能合成作用,自养生物,以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。,异养生物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,化能合成作用,利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。,光能自养生物,化能自养生物,所需的能量来源不同（光能、化学能）,1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供给暗反应。,2.光合作用的实质是：把_和_转变为有机物，把_转变成_,贮藏在有机物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧气是在_中形成的，ATP是在_中形成的，CO2是在_固定的。,水的光解,形成ATP,H,ATP,CO2,H2O,光能,化学能,暗反应,光反应,光反应,暗反应,练一练,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,1、在光合作用的暗反应过程中，没