浙科版(2019)生物必修1：3.5光合作用将光能转化为化学能教案

1、光合作用将光能转化为化学能【教学目标分析】1知识与技能：说明光反应和碳反应过程及相互联系；概述光合作用的意 义；说出绿叶中色素的种类和作用。2过程与方法：培养处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解 决问题的能力；训练语言表达能力、思维能力和掌握思维的方法。3情感态度与价值观：通过光合作用发现史的学习，形成科学的精神和态 度，认同科学方法在科学发展上的重要性。【教学重难点】重点：光反应和碳反应过程与意义；绿叶中色素的种类和作用难点：光反应和碳反应的过程与联系教学流程设计】教师活动学生活动教学意图一、创设情境，激发兴趣思考 并回答 初中利用实物，导教师出示一个盛有清水的学过的有入新课，引起

2、学生烧杯并提问：什么方法能利用关光合作用知识：的兴趣。烧杯中的水释放氧气？原料、并根据学生的描述进行引产物 、条件 及场导，书写板书光6H 2O 6CO2C4H 2O2 6O2叶绿体所。二、搭建支架，学习新知观察图片, 回忆旧PPT中对于（一）出示叶绿体图，说知：思考并回答学过结构名称采取先出各结构名称叶绿体的具体结构。隐去后逐步呈现（二）以资料的形式展示通过资料内容推的方法激起了学叶绿体中色素的种类、颜色、断叶绿体中含量最多生的挑战欲望，含量及功能的色素为叶绿素 a（蓝从而积极提取已绿色），从而根据叶有知识。简单介1. 问： 叶绿体中含量最多 的色素种类和颜色分别是什 么？2. 问： 推测色

3、素位于叶绿 体的哪个结构上？3. 告知学生 ：与光合作用 有关的酶位于类囊体薄膜和叶 绿体基质中。绿体的结构图推知色 素位于类囊体膜上。绍色素，确定色 素及酶的具体场 所，为光反应和 碳反应具体场 所、条件的推导 埋下伏笔。三、展现科学史，体会探究乐 趣（一）探究光合作用产生 的O2中 O 的来源1. 分组讨论： 光合作用释 放的 O2 是来自同是气体的CO2 ，还是 H2O ，还是两者兼 有？如何用实验证明？2. 在副板上根据学生描述 画出实验简图。3. PPT 展示经典实验及实 验结果，请学生说出实验结 论：（二）借助科学史探究光 反应过程1. 探究光反应的物质变化（1）光反应中除了水的分

4、 解之外，是否还存在其他物质 变化？以音频的形式配合图片展 示科学史 资料 1：美国科学 家阿尔农将叶绿体从植物中分开展合作学习： 学生四人一组就实验 方法和具体实验操作 步骤展开讨论。小组代表发言： 可以利用同位素标 记法进行实验证明 O2 中的 O 的来源。 O 的同位素为 18O 。描 述实验思路：取两支 试管，编号为 A 和 B。A 试管加入 C18O2 和H2O，B 试管加入 CO2 和H2 18 O 。观察产 生的 O2 是否带有标 记。实验结论：光合 作用释放的氧全部来 自参加反应的水。根据资料 1 推断学生通过分 组讨论，锻炼了 实验设计的能 力，也明白了光 合作用产生的氧 气

5、全部是来自 水。引出了本课 第一个重点内 容：光反应。经典实验的 展示，也是科学 史的展示，验证 了学生的探究， 使学生体会到了 探究的乐趣。给学生再现 了光反应过程研 究的科学史，在 短时间内直观、 形象地显现出探离出来，加到添加了 ADP 、Pi出光反应中的物质变究的全过程，突和 NADP+的水溶液中，在没有化：水的分解、 ATP出体现了科学研CO2的的条件下给予光照，发的合成、 NADPH 的合究的精密、严谨现叶绿体中有氧气放出，并且 会有 ATP 和 NADPH 产生。成。和巧妙，充分培养了学生的思维（2）引导学生根据音频资在教师的引导能力和创新能料、已学知识及物质守恒定律下，说出光反

6、应中物力，激发了学生推断光反应物质变化的具体过质变化的三条反应的求知欲，培养程并展示在板书上。式。了学生学习的主ADP Pi 能量 酶 ATP根据已学知识（ATP）和新学的知动性。+ + 酶NADP + H+ 2e 酶 NADPH识（ NADPH ）及光反光1H 2O 光 2H 2eO2应的物质变化推断出2光反应中的能量变2. PPT 展示光反应的产物 NADPH 的相关资料，引导学化：光能转化为 ATP 、NADPH 中活跃生推断光反应中的能量变化的化学能。3. 请学生归纳光反应的条根据音频资料 1借助科学件推断光反应的条件：史，学生自己归4. 请学生推测光反应的具光、色素、酶。纳出光反应的

7、场体场所根据光反应的条所、条件、物质（三）借助科学史探究碳件推断光反应的场变化及能量变反应过程所：叶绿体的类囊体化，解决了本节1. 引出“碳反应”薄膜。课的第一个重点提出问题： ATP 和 NADPH学生经过思考，及难点，充分调作为光反应的产物，并没有出认识到 ATP 和动了学生的积极现在总方程式中，说明它们在NADPH 可能既是光反性，发挥了学生光合作用过程中可能有什么作应的产物，又是下一的主体地位。用？个阶段的反应物。通过对科学2. 探究碳反应的物质变化学生明确了“下史的分析，培养（1）以音频的形式配合图片展示科学史 资料 2：美国一个阶段”的名称为了学生处理科学科学家阿尔农继续用离体叶绿

8、“碳反应”，光合作信息的能力、获体做实验，在黑暗条件下，供用的直接产物为“三取新知识的能给二氧化碳、 ATP 和 NADPH ，碳糖”，而不是总方力、分析和解决发现叶绿体能将二氧化碳转变程式中的“葡萄问题的能力等。为三碳糖， ATP 和 NADPH 含糖”。课件中声、量急剧下降。这个过程因为不像、图、文并茂需要光，以前被称为暗反应，学生经过思考回地展示科学史的后改为碳反应。答：同位素标记法，发展，学生仿佛（2）提出问题：可以用什标记 C 元素。置身当时环境，么方法来研究碳反应过程中感受到浓浓的学CO2是如何转化为三碳糖的？学生根据音频资术研究氛围，为（3）音频配合展示科学史 资料 3：美国科学

9、家卡尔文料回答：三碳酸。自主研究和讨论根据物质守恒，奠定基础。利用同位素标记法进行了探究学生回答 :3 份。实验，研究小球藻在光合作用时学生根据科学家通过讨论，卡尔文的研究结果，学生的思路更开CO2转化为三碳糖的路线。卡尔明确了碳反应过程阔、更灵活、更14文将 C 标记的 CO2通入到盛有中，首先是 CO2 与五深刻、更新颖。小球藻的玻璃器皿中， 给予充足碳化合物反应生成三在讨论过程中，的光照，每隔一段时间取样，并碳酸，三碳酸再经过训练学生的语言立即杀死小球藻。 将小球藻中被反应生成三碳糖。表达能力，训练14C标记的化合物提取出来。实学生根据前面的了学生的思维能验发现：光照 30 s后检测产物

10、，NADPH 的知识，意识力和掌握思维的14发现有多种带 C 标记的化合物到 NADPH 为还原方法。（三碳酸、三碳糖等）；若将光剂，并且由于产物三照时间逐渐缩短至几分之一秒碳糖中含有大量能时发现， 90%的放射性出现在三量，故 ATP 也参与了碳酸中。这一步的反应。（4）提出问题：说明在碳反学生回答：由于应过程中， CO2 首先转化成什么五碳化合物的含量是物质？有限的，所以为了保追问：可能是由几份 CO2 参与反应形成一份三碳酸？（5）以音频的形式展示科 学史 资料 4：实验证明，事 实并非如此。当卡尔文对这种 三碳化合物分子结构进行分析 时发现，只有一个 C 有放射 性，而另外两个 C 没

11、有。那么 这两个碳只能来自小球藻细胞 本身。那小球藻细胞中是不是 存在二碳化合物呢？卡尔文及 其同事通过改变实验条件来搜 寻二碳化合物，但却始终没有 找到。然后在研究中却发现有 一种五碳化合物呈现规律性变 化。（6）与学生一起归纳碳反 应的物质变化： CO2 的固定及三碳酸的 还原。请学生推测三碳酸的还原 中的还原剂。 请学生思考：若碳反应 只有这两步反应，碳反应能否 长时间顺利进行？证碳反应的顺利进 行，还应有五碳化合 物的再生。推断出碳反应能 量变化： ATP、 NADPH 中活跃的化学 能转化为有机物中稳 定的化学能。归纳出碳反应的 条件为：需要 CO2 ， 不需要光直接参与。根据与光合

12、作用 有关的酶在叶绿体中 的分布，推测出碳反 应的场所为：叶绿体 基质。学生四人一组就 该问题展开讨论。小组代表 1 发 言： CO2 浓度。理由 是当 CO2浓度升高 时， CO2 的固定反应 速率加快，而短时间 内五碳化合物的再生 反应速率不变，所以 五碳化合物含量会降 低。小组代表 2 发言： 光照强度。理由是当光 照强度增强时，以音频形式 结合图片，展现 科学史 科学 家对碳反应的研 究过程，从而让 学生探究出碳反 应过程中的物质 变化。引导学生探 究出完整的卡尔 文循环过程。借助信息技 术，还原科学家 的实验过程，让 学生真切地感受 到科学的严密 性，体会到了探 究学习的快乐。 并解

13、决本节课的 又一重点和难 点。学生通过对 该问题的探讨，有 说明碳反应中的物质变 化过程： CO2 的固定、三碳酸 的还原、五碳化合物的再生， 所有反应都需要酶的催化。由 于科学家卡尔文在该过程的研究中的卓越贡献，碳反应也被 称为卡尔文循环，卡尔文也因 此获得了 1961 年的诺贝尔化学 奖。3. 请学生推断碳反应中的 能量变化4. 请学生归纳碳反应的条 件5请学生推测碳反应的具 体场所6. 展示科学史资料 4， 请学生分小组讨论：卡尔文当 时可能通过改变什么实验条件 使得 C5 化合物含量出现相应的 变化？展示科学史 资料 4：卡 尔文及其同事通过改变实验条 件来搜寻二碳化合物， 但却始终

14、没有找到。然后在研究中却发现 有一种五碳化合物呈现规律性 变化。由此提出上述问题。光反应速率加快， 产物 ATP 和 NADPH 增加，三碳酸的还原反 应速率加快，产生的三 碳糖增加，所以五碳化 合物的再生反应速率 加快。而短时间内， CO2 的 固定反应 速率 不变，所以五碳化合物 的含量会升高。了外界因素能改 变光合作用速率 的初步意识，并且 明确了光反应速 率能影响碳反应 速率。提出光合速率， 表光光合速率，真正光合速率的概念提出影响光合作用的环境 因素并分析其在生产上的应用复习 呼吸作 用和 光合作用分析它们的 反应式，并通过细胞呼 吸一节中提到的呼吸 速率引出光合率； 再通 过分析反

15、应式， 提出表 光光合速率，真正光合 速率的概念。书写 光合作 用反复习呼吸作 用和光合作用的 要点，并提出光合 速率等概念为下 面的学习做铺垫。复习已有知 识，学以致用；在 原有知识基础上 引导归纳、绘图、应方程式，分析反应 式，学生小组合作总结 归纳影响光合作用的 环境因素，教师做适当 补充和总结；准确表达。绘制 光照强 度对 光合作用速率的影响 曲线并准确描述； 并分 析其在生产上的应用让学 生自己 绘制 CO2 、温度对光合作用 速率的影响曲线并准 确描述，并分析其在生 产上的应用，教师点 评。四、小结延伸利用信息技（一）借助多媒体，展示术形象模拟呈现光合作用全过程光合作用时叶绿借助图片的动态过程复习体内部的物质变光合作用的光反应和碳反应过化，既加深理程解，又增强记（二）展示三碳糖的去路与老师一起描述忆。在总反应式中，光合作用光合作用的过程，对归纳复习本的产物是葡萄糖，那三碳糖除整节课的重点知识进课的重点：光反了合成葡萄糖之外，还能合成行及时的回顾。应和碳反应的过其他物质么？程，并且引到碳借助动态过程学习三碳糖反应的产物三碳的去路。根据 O2中的 O 全糖。（三）总反应式的拓展部都来自反应物中的明确光合作根据光反应和碳反应的过H 2 O ，可知产生 6 份用的产物除了糖程