光合作用的原理和应用教学设计

1、光合作用的原理和应用教学设计必修1 第五章 第四节张 桐宝坻区第一中学2008 10【必修1 第五章 第四节】光合作用的原理和应用教学设计宝坻区第一中学 张 桐一、 教学目标知识方面：1、 说明光合作用以及探究的历程。2、 说出光合作用原理的应用。3、 尝试探究影响光合作用强度的环境因素。4、 简述化能合成作用。能力方面：1、 通过体验光合作用的探究历程，尝试探究影响光合作用因素，初步训练学生的实验设计能力和解读实验数据的能力。2、 通过分析、讨论光合作用的光反应和暗反应具体过程及二者关系，培养学生良好的思维品质及思维能力。情感、态度、价值观方面：1、 通过“光合作用的探究历程”，培养学生具有

2、“求是”的态度和精神，具有不断创新的精神，体验科学技术在科学发展中的作用。2、 通过探究“影响光合作用强度的环境因素”这一问题，体验成功的喜悦，增强学生探索新知识的欲望，加强对科学、技术、社会（sts）的关注。二、 教学重点和难点教学重点：1、 光合作用的发现及研究历史。2、 光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。3、 影响光合作用强度的环境因素。教学难点：1、 光反应和暗反应的过程。2、 探究影响光合作用强度的环境因素。三、教学方法: 实验探究、合作交流四、设计思想普通高中生物课程标准指出，高中生物学的课程基本理念之一是提高学生的生物科学素养，尤其是发展学生的科学探究能力以及相关的情感态度

3、与价值观，它是公民科学素养构成中重要的组成部分。本课时内容是本章的最后一节,既是教学重点又是难点。生物科学发现史的探究性学习是实现此课程基本理念的极为有效的载体，生物学史能够将知识传授、能力培养和情意发展三方面教育融合起来，很好地体现了生物学科的特点和新课程理念的要求。光合作用的过程能更好的培养观察能力、发散思维能力、分析归纳能力。环境因素对光合作用强度影响以探究性实验设计呈现给学生，是训练学生科学探究的好材料。 1、 光合作用探究历程中的经典实验，从一定程度上反映了科学探索的一般方法，是培养生科学素质的好素材。但是在教学过程中如果仅仅只是照本宣科介绍几个科学家的实验，学生学习的兴趣不能激发,

4、学习的主动性不能调动。要结合学校的实际将部分经典实验设计为兴趣学生亲自动手做的验证实验，课堂上由兴趣小组学生呈现给全体同学,再加上与多媒体的有机结合，达到既培养学生科学精神和创新思维能力的目的，就充分调动学生的学习能动性。授课过程中始终两条线并行，即光合作用的发现过程为明线；以科学研究一般方法的介绍为暗线。通过教师设置的问题，引导学生进行讨论，使这两条线有机的交织在一起。2、光合作用的过程一直是教学上的难点，因为光合作用是发生在细胞内的极其微观的一系列化学反应，学生无法直接感知，为了突破此难点，我拟采用多媒体演示光反应和暗反应的动态过程，通过简明的图解，把复杂、微观的化学变化形象化，使学生的形

5、象思维和抽象思维相结合，形成深刻的表象。另外，组织学生进行学习活动时，应鼓励学生相互讨论，取长补短，充分利用学生的智慧。最后，引导学生列表比较光反应和暗反应，通过类比，增强记忆。这样设计，即落实了知识目标，又培养了学生观察、分析和归纳的能力。3、“环境因素对光合作用强度影响”的探究实验也是教学中的一个难点。该实验是一个开放性实验，探究的问题和实验设计的思路可以有多种选择，学生思维上容易出现混乱。为此，可以先和学生一起分析教材上的实验原理和参考案例，然后发给学生探究实验记录表，通过表格引导学生一步步完成探究，从实验中掌握科学探究的方法。五、教学过程教师的组织和引导学生活动设计意图【多媒体】展示一

6、组优美的风景图片【教师】植物的每一片绿叶就好像是一个 “绿色工厂”源源不断地生产者有机物。在自然界中绿色植物随处可见，你看到过植物正在进行光合作用吗？没有。那么，科学家们到底是怎样发现光合作用这一生理过程的呢？(一)光合作用的探究历程：【多媒体】展示下面资料1、公元前3世纪古希腊学者亚里士多德的结论：植物的物质积累来源于土壤。2、1648年比利时医生van helmont的柳树实验。将一株2.3重的柳树苗种在90.8的干土中，只用纯净的雨水浇灌，5年后柳树的质量增加了80多，而土壤减少了不到100g。van helmon的结论是什么?【学生】植物的物质积累来源于水。【教师】亚里士多德的结论只是

7、一个经验的推测，并没有进行相应的科学实验。然后科学家又做了相关的实验。请学生评价：你同意他们的结论吗？【学生】1、亚里士多德的观点缺少科学依据； 2、柳树实验则体现了比较科学的研究方法。【教师】科学的方法体现在那些方面？【学生】对照原则【教师】你对van helmont的实验结论认同吗？【学生】不认同。【教师】为什么？从实验设计的过程看是不是有不严密 之处？【学生】没有对实验中某些因素（无关变量）严格控制【教师】植物生长所需的物质从哪里来的呢？先请生物活动小组一组同学介绍一下他们模拟普利斯特利和英格豪斯所作的实验过程并展示一下实验结果。同学可以向他们提问：【学生】略投影展示实验结果 蜡烛熄灭时

8、间（分钟）试验次数放天竺葵的玻璃罩不放天竺葵的玻璃罩15.20.526.10.436.50.445.80.3【教师】投影显示下列内容 1、你们的实验是否失败过？失败的原因？ 2、成功的关键因素还有哪些？ 3、实验中哪组是实验组、对照组？ 4、思考一下实验组蜡烛熄灭时间的长短与玻璃罩内植株的大小、数量和光照强度有关吗？如有关系，有兴趣的同学课下可以去实验室做某一因素的探究实验。【学生】略【教师】光是植物光合作用的必要条件。那么在这个过程中光能到哪里去了？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。【教师】光能转换成化学能，贮存于什么物质中？ 部分兴趣小组的同

9、学进行了探究。下面兴趣小组的同学重复萨克斯实验的录像的过程，并投影展示实验成果【学生】结合电脑图像说明实验过程，并投影展示实验成果。【教师】听了这位同学对他们的实验介绍，请同学回答下列问题：（大屏幕）1、这个实验是否设置了对照组？哪组是？2、实验中所需控制的单一变量是什么？3、实验结果如何显示？4、实验中哪些处理用于排除干扰？5、这个实验可以得出什么结论？6、如果遮光部位也变蓝，可能的结果？【学生】略【教师】光合作用的产物除有淀粉外，还有其他物质吗？1880年，德国的又一位科学家恩吉尔曼也进行了一个光合作用的实验。放电脑图像简述恩吉尔曼实验过程。讨论并回答问题： 1、为什么选用水绵做为实验材料

10、？ 2、选用黑暗并且没有空气的环境目的是什么？ 3、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？ 4、好氧细菌集中于叶绿体所有受光部位的周围，这说明了什么问题呢？ 5、实验巧妙在何处？【学生】学生分析资料讨论回答1、是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究。2、是为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。3、能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。4、氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。5、选材、实验处理的方法。【教师

11、】恩吉尔曼的实验巧妙地证明了光合作用的场所是叶绿体。 通过上述探究历程，可以归纳光合作用是怎样过程？【学生】归纳得出光合作用的概念、反应式： 光能叶绿体 co2 + h2o (ch2o) + o2 【教师】光合作用释放出的氧气到底来自水，还是二氧化碳？我们用什么实验方法可以证明呢？同学们回忆一下，再学习分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程时用的方法。【学生】 同位素示踪法，【教师】应标记哪一种元素？如何设计这个实验呢？【学生】用氧的同位素18o分别标记 h2o和co2，使它分别成为h218o和c18o2，然后进行两组光合作用的实验：第一组向绿色植物提供h218o和co2；第二组向同种绿色植物提

12、供h2o和 c18o2。在相同的条件下，对两组光合作用实验释放出的氧进行分析。【教师】展示实验结果：第一组释放的氧全部是18o2，第二组释效的氧全部是o2。结论：光合作用中释放的氧全部来自水。【教师】由原先写的光合作用的化学表达式，提问产物（ch2o）中c来自反应物中的什么?怎样研究其形成有机物的过程？【学生】借鉴鲁宾和卡门的实验，很快想到用同位素示踪法。【教师】展示材料7：20世纪40年代美国科学家卡尔文实验的过程，最终探明了碳转化成有机物中碳的过程，称为卡尔文循环。 近些年科学家对光合作用的研究不断深入，下面请兴趣小组的同学展示收集的近代科学家对光合作用的研究，因光合作用的研究获得诺贝尔奖

13、的科学家，并进行简单介绍。例如:1954年d.i.阿尔农的循环光合磷酸化的研究；英国的r.希尔光反应系统的研究；1982年西德生化学家h.米舍尔生物膜上的色素复合体的成功分离； 德国的蛋白质晶体结构分析专家r.休伯和j.戴维森这个复合体的复杂的蛋白质结构的测定等。 课堂小结; 这节课我们共同学习光合作用的探究历程的经典实验，大家学习后都有什么感悟？请交流。 课下作业：1、 填写科学家对光合作用探究历程实验表格的内容。（附表1）2、 上网收集影响光合作用因素的资料。第二课时【教师】上节课我们学习科学家对光合作用探究历程，谁能说出光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？能用一个化学反应式表示？【学

14、生】【教师】请同学思考光合作用反应式，从反应式中能获得哪些信息? 反应式表示出光合作用条件、场所、反应物、生成物各是什么，它并不能表达光合作用具体过程，那么光合作用的具体过程怎样？(二)光合作用的过程1.光合作用反应式 人们常常根据反应过程是否需要光这个条件，将光合作用全过程分为光反应和暗反应两个大的阶段。 电脑演示类囊体上光反应的动态变化过程，引导学生观察，并组织小组讨论：(1)光反应阶段1、光反应的部位在何处？2、光反应的条件是什么？3、色素吸收的光能有哪两个方面的用途？4、光反应中物质变化和能量变化是怎样？ 试用反应式写出物质变化。5、光反应中产生的h和atp到哪里去了？【学生】发生部位

15、:叶绿体片层结构薄膜上反应条件:光、水色素分子、酶水的光解和atp的形成物质变化 1.水的光解: ； 2.atp形成: 能量转变: h和atp用于暗反应【教师】暗反应又如何进行的呢？演示叶绿体基质中暗反应的动态变化过程，引导学生观察，并组织小组讨论：（2）暗反应阶段1、暗反应的场所在何处？2、暗反应的条件是什么？是否一定不能有光?3、co2发生了哪些变化？4、暗反应中物质变化和能量变化是怎样？试用反应式写出物质变化。【学生】 发生部位:叶绿体基质中反应条件:，不需要光 co2被固定和还原物质变化a.co2固定:；b.c3化合物还原: 。能量转变:atp中活跃化学能有机物中稳定化学能。【教师】光

16、反应与暗反应并非是两个完全独立的过程而它们之间有联系吗?引导学生列表比较光反应和暗反应的区别和联系。【学生】幻灯片展示光反应阶段和暗反应阶段比较表格比 较 项 目光 反 应 阶 段暗 反 应 阶 段 区 别场 所类囊体的薄膜上叶绿体的基质中条 件需光、色素和酶有或无光均可、需多种酶物质变化（略）能量转化光能转变为atp中活泼的化学能atp中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能联 系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供h和atp2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成atp的原料adp和pi3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系【教师】 掌握了光合作用

17、的过程，在生产实践中有什么应用呢？(三)光合作用原理的应用 请学生汇报上节课布置的“调查和收集提高农作物光合作用强度的具体措施”。【学生】展示调查和收集的材料。包括适当提高光照强度，适当提高co2的浓度，适当提高温度等。【教师】组织学生一起将同学们的文字信息转化为数学曲线吸收co21、 光照强度与光合作用的关系ab光照强度光合速率0a：光补偿点b：光饱合点2、 co2的浓度与光合作用的关系abco2浓度光合速率0a：co2补偿点b：co2饱合点3、 温度对光合作用的影响a温度光合速率0a：最适温度【教师】选择其中的一种因素，通过实验来探究它对光合作用的影响。（1）分析教材上的实验原理。（2）分

18、析教材上的参考案例。 （3）分发给学生探究实验的记录表（见附表3）引导学生进行科学探究。 （4）探究过程中遇到问题时，给予必要的指导。【教师】自然界中，除了植物能把无机物合成有机物外，还有其他生物也可以把无机物合成有机物吗？组织学生阅读教材p105化能合成作用的知识，思考：（四）化能合成作用1硝化细菌的化能合成作用是怎么样的？2硝化细菌为什么和植物一样，也属于自养生物？3化能合成作用和光合作用的主要区别在哪?课堂小结（略）布置作业学生相互讨论、交流、评价，学生可以讨论展示实验结果积极思维，回答教师提出的问题。亲身参与课堂教学，展示实验成果。学生讨论交流，学生讨论交流并回答学生给与评价学生通过观

19、察回答问题，书写光、暗反应的反应式时相互讨论，并相互找出不完善之处。学生讨论后列出表格。（见附表2）展示调查和收集的材料师生共同参与学生分组进行探究实验，并填写探究实验记录表，最后进行表达交流学生依据教材回答。学生阅读教材并思考回答问题。（创设问题情境，激发兴探究兴趣，导入新课。）培养学生从资料中获取信息的能力，对实验的评价能力。培养学生动手能力，感悟成功的喜悦。深化教材资源，引导学生思维，激发学生探索意识。培养学生的语言表达能力，体验成功的喜悦通过经典实验，进一步理解实验设计中的实验变量、实验遵循的原则。培养学生分析问题和语言表达能力。体会科学技术进步是科学发展的推动力，培养学生知识迁移能力。通过近代科学家成果介绍，激发学生投身科学，献身科学的斗志。对学生评价，通过回忆旧知识导入新课引导学生观察的方法.通过观察图像增加学生的感性认识，有利于学生掌握光合作