高中生物-光合作用的原理教学设计学情分析教材分析课后反思

教学内容教师活动学生活动

课前准①完成学情调查，了解学生初中阶段有关光合作用复习捕获光能

备：的知识储备。的色素和结构

的有关内容，为

②制备概念模型，设计学案。

本节课做好知

识的储备。

创设情板书:光合作用的原理及光合作用的反应式生看观看视频

光能

景，导入

CO2+H2O>（CH2O）+02

叶绿体

新课

导入：

师：听说过人造绿叶吗？

下面借助视频，我们了解一下并注意屏幕上的两个

生：释放02制造

问题。

粮食降低温室

现在就第一个问题说说你的看法。效应

那人造绿叶的关键结构是什么？为什么？生：叶绿体

什么是光合作用呢？生：因为能够进

行光合作用

教师分析光合作用的反应式，并指出（CH2。）表示

光合作用制造的糖类生：光合作用是

指绿色植物通

人们对光合作用的探究，经历了一个漫长的阶

段，从1642年海尔蒙特得出植物生长主要靠水分，过叶绿体，利用

到1881年恩格尔曼证明光合作用的场所是叶绿光能，将二氧化

体，前后将近240年，恩格尔曼之后，科学家们迫碳和水转化成

切想知道:叶绿体如何将光能转化为化学能？又是储存着能量的

如何将化学能储存在糖等有机物中？叶绿体释放有机物，并且释

的02来自原料中的水还是二氧化碳？本节课，让放出氧气的过

我们带着这些问题，重走科学家们的探索之路，看程。

看这些谜团是如何一一被解开的。这就是本节课的

学习内容，请看学习目标：

1.结合光合作用科学史资料，小组合作探究，

构建光合作用原理的物理模型。

2.借助构建的物理模型，能准确说出光合作用

过程中物质与能量变化的过程。

3.通过对比光反应和暗反应，能够用概念图的

形式正确表示出光合作用过程。

探究活动师：从反应式来看，不管是水，还是二氧化碳，都

含有氧，那么光合作用释放的。2,是来自乩0还是

C02?这是本节课第一个探究活动

光合作用

释放出的早在19世纪末，科学界普通认为，在光合作用

中，分子的和。被分开，。被释放，与乩

02中的氧C02C2C0

原子是来结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。到了1928

自C02还年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛

是40?不能通过光合作用转化成糖。

不能证明，甲醛

提出问题：能否证明光合作用释放的02不是

有毒，无法缩合

来自co2?

成糖类，但是C

那么光合作用释放的到底来自谁呢？或许可以通过

途径合成糖类。

请看1937年希尔的发现，

生集体回答

1.希尔的实验证明光合作用释放的氧气来自于？

指明把此反应叫做水的光解

1.1120

能否说明02亡的。只能来自于水，与CO?无关？2.不能，没有验

证CO?能否产生

你有没有更好的实验设计思路？

氧气

但是无H20,叶绿体无法存活。既然无法排除水的存

3.应该增加一

在。那么我们就必须考虑在CO?和水同时存在的情

组有CO2而无水

况下，能将CO?和水中的氧各自区分开，观察那他

的对照组。

们各自的去向。我们可以采用什么样的技术手段

呢？（结合分泌蛋白让学生明确要使用同位素示踪

技术），对，我们来看一下鲁宾和卡门的实验（然

后微课视频播放鲁宾卡门实验）

通过实验可知光合作用释放的氧气全部来自于

反应物中的水。科学的发现除了科学家的努力和智

慧外，还与科学技术的发展密切有关。

水的光解产物只有吗？

（板书，乩0—。2H那里去了）

生回答

请看继续看希尔实验：在离体的叶绿体的悬浮

液（有上0没有C02）加入含有适当的NADP'（氢受1.希尔的实验

体）溶液中，给予光照会释放出氧气，同时生成还证明NAD，和

NADPHoIT结合形成

NADPH

1.希尔的实验还证明了氢的去向是？

2推.测水的光解具体场所及所需要条件？2.类囊体光

八昭、、

总结出水的光解的过程

叶绿体中光合色素吸收的光能，可以将水分解为氧

和H+,氧直接以。2的形式释放，H+与氧化型辅酶

II（NADPD结合，形成还原型辅酶H（NADPH）o

那么在类囊体薄膜上只发生水的光解这一变化

吗？

请看阿尔农的发现

阿尔农的实验证明水的光解同时还发生了？合成生：在水的光解

的同时还发生

由于这些反应都必须要有光照才能进行，因此我们

ADP+Pi-ATP

称它为光反应，那么光反应的条件、场所、物质的

变化各是什么？生：ATP的合成

1.在导学案上完成模块一光反应的相关问题。学生动手构建

光反应的物理

2.在此基础上，取出光反应信封内的卡片，小组合

模型

作，在纸板左侧，构建光反应的物理模型，并用笔

描绘出相应的反应。生：条件：光照

3.讨论光反应阶段的物质变化和能量变化。场所：类囊体

4.讨论完后，将模型放在空桌上，不要随意摆动。物质变化：水的

光解、NADPH的

小组到黑板构建，并解释模型含义。

合成、ATP的合

教师对模型进行重建，使之美观、清晰。成。

探究活动一学习效果测评：

①根据学生光反应模型构建的完整度与准确度测

评学生学习目标1的达成度。

②根据学生对模型的解释以及对该过程物质和能

量变化的分析测评学生学习目标1的达成度。

探究活动从我们构建光反应的物理模型可以看出，C02

二：C02、并没有参与光反应。而且ATP和NADPH在光合作用

NADPH、总反应式中并未出现，他们都去哪里了呢？

ATP的去

接下来我们进行探究活动二：CO2、NADPH、ATP

向？

的去向？

请看资料5.阿尔农继续用离体的叶绿体做实

验。在黑暗条件下，只要供给CO?、NADPH、ATP,

叶绿体就能将CO2转变为糖，且叶绿体中NADPH、

ATP含量急剧下降。

你从阿尔农的实验中获取哪些信息？

教师黑板板书)

NADPHATP

CO2.CCH2O)

黑暗

生：同位素标记

那么C02是如何一步一步转化为糖，我们需要

技术

用到什么生物学技术？

请看资料6

资料6：1946年卡尔文将,4C标记的,4C02通入到小

球藻中，给予充足的光照。实验发现：放射性只在

叶绿体基质中检测到，且放射性首先出现在一种三

碳化合物(C3)中，一段时间之后检测到了含有放

射性的糖类(CBO)。

根据卡尔文的实验现象，写出C02在叶绿体

生：

内的转移途径。

CO2-C3—(CfW)

那么CO?如何形成C3呢？

资料：7.卡尔文在实验中发现一种五碳化合物(C5)

也存在放射性，且C5的变化很有规律：

①当增加C02供应时，C3的浓度快速升高，C5的浓

度快速降低

思考：该过程的反应物是？生成物是？

生：C02和C5是

此反应叫C02的固定反应物，C3是生

成物

②研究还发现，C5的放射性出现在C3之后，

生：a再生出C5

思考：这又说明了什么？

一部分C3经过变化，又形成C5,这样C5不断地

消耗，同时又不断地再生，这样光合作用可以长时

间顺利制造糖类，那么一些C3经过一系列反应转

化为糖类，另一些C3经过一系列变化，又形成C5,

叫C3还原。

③当停止光照，ATP、NADPH浓度快速降低，C3浓

度升高，C5浓度降低

思考:ATP、NADPH参与了CO?固定还是C3的还原？

生：ATP、NADPH

总结出ATP,NADPH的作用C3的还原。参与了C3的还

原

由于这些反应在光照和黑暗都能进行所以叫暗反

应，也叫碳反应。这个过程卡尔文用了十年的时间

研究发现的，也叫卡尔文循环。任何的发现，都是

科学家不懈努力的结果，希望同学们在学习中也要

有这种精神。下面就总结暗反应的条件场所物

质的变化。

模型建构：

1.在导学案上完成模块二暗反应的相关问题。

2.在此基础上，取出暗反应信封内的卡片，小组合

作，在纸板右侧，构建暗反应的物理模型，并用笔

描绘出相应的反应。

3讨.论暗反应阶段的物质变化和能量变化。

小组到黑板构建，并解释模型含义

教师根据整理卡片，使之美观。

请同学们针对于自己建构的光合作用完整的物理

模型，在导学案上完成光合作用的概念模型。

探究活动二学习效果测评：

①根据学生暗反应模型构建的完整度与准确度测

评学生学习目标1的达成度。

②根据学生对模型的解释以及对该过程物质和能

量变化的分析测评学生学习目标2的达成度。

③根据学生对构建光合作用概念模型的完整度与

正确度测评学生学习目标3的达成度。

本节课我们重走希尔、鲁宾卡门、卡尔文、阿尔农

发现之旅，明确叶绿体如何将光能转化为化学能，

又是如何将化学能储存在糖等有机物中。叶绿体释

放的来自原料中的水。但是否意味着可以做出

了“人造叶绿体”，不是，光合作用的机理并没有

研究清楚其探究还在继续，如2004年我国中科院

发现捕获光晶体的结构，老师更希望大家在不久的

将来能制造出真正“人造叶绿体”为人类谋福，在

光合作用的探究时间轴上留下你的名字。

《光合作用的原理》学情分析

从学生学习相关课程教学内容的知识基础分析：学生通过初中的学习对光合作用已有

了初步的认识，这在新版教材中将光合作用的探究历程给删掉就可以说明。在此基础上，就

很容易引入本节内容学习，对深入的学习也打下基础。

从生活经验准备分析：学生在分泌蛋白的合成与分泌过程中已经学过同位素标记法，对

其作用、原理已有深刻认识，在本节的推理研究过程梢加引导，即可想到和使用该实验方法，

完成学习任务。

不同学习基础的学生学习相关内容的难度分析：在设计实验思路验证光合作用释放的

氯气全部来自水，对于基础差的同学有一定的难度。但经过指点学生可以想到，这样就能顺

利引到鲁宾和卡门的实验。在探究碳反应的过程设计的问题基础差的同学也不会感到很突兀。

探究碳反应设计的问题有一定的逻辑顺序，需要学生具备一定的理解能力，需要小组合作才

能完成。

课前准备：

教师：硬纸板(50cmX30cm)共11组、写有水、氧气、NADP*NADPHADPPiATP

CO2C3Cs(CH2O)卡片共11组，供学生分组使用。写有水、氧气、NADP+NADPHADP

PiATPCO2C3C5(CH2CH磁力纸1组供学生在黑板演示使用。

学生:需要熟悉捕获光能的色素和结构的基本知识,尤其是叶绿体的结构和色素的功能。

《光合作用的原理》效果分析

《光合作用的原理》这节课通过设计一系列的探究性的问题，日浅入深的让学生认清

光反应和暗反应的过程以及光反应和暗反应是如何联系而成为一个整体。

本着活用教材的目的，本节课将希尔的实验拆分为两部分，目的是降低难度以及更好

的过度到鲁宾卡门的实验。从实际的讲课的效果来看，学生还是能够想到并接受。紧接着又

回到希尔的实验以问题探究的形式让学生自己的出水的光解，然后以问题的形式引出光反应。

由于是问题引领，所以学生很有兴趣，问题的理解也很到位。最后通过动手构建光反应模型，

学生对光反应的过程的认识有了进一步的升华。

暗反应并没有按照课本平铺直叙的授课，而是结合史料分析得出的。依然是通过设置

问题引导学生得出暗反应的过程，在此过程学生的合作能力的到了极大的锻炼。最后通过动

手构建喑反应模型，学生对暗反应的过程的有了更深刻的理解。

通过学生将光反应和暗反应的物理模型转化为导学案上的概念模型，这样学生对整个

的光合作用有一个整体的认知。

在本节课中利用“人造绿叶”、鲁宾卡门实验、卡尔文实验以及今后有关“人造叶绿

体”提出希望，对学生进行德育教育，不但获得知识，同时对其价值观的也有重大的提升。

《光合作用的原理》教材分析

1.在教材体系中的地位：木节课是新版人教版生物学必修1《分子与细胞》的第5章第

2节第1课时的学习内容，经过细胞呼吸的学习，学生已具备物质观和能量观，再接触本节

的内容也就顺理成章。

2.新旧版本不同的处理：旧的人教版增加光合作用的探究过程，因学生初中己学过，

所以新版教材将此部分删除。本节课也就没有这一内容的学习。在光反应的内容教材补充了

希尔实验及阿尔农的实验，引导学生重走科学家的探究历程，领悟科学的过程和方法，最终

得出科学的结论。因暗反应的探究难度比较大，教材为了减低难度，直接展示暗反应的过程，

这样便于学生的理解。

3.课程教材内容的整合：本节课在恩格尔曼实验的基础上开展教学，学生需要明确叶

绿体的结构，色素分布的场所及其功能。这些知识的学习有利于学生的结构决定功能观的形

成。因本节课以学生探究发现为主要活动，耗时比较长，所以光合作月的应用留在下一节课

学习。

4.课程教学资源的取舍：①希尔的实验分解为两部分，使问题简单明了，便于学生的

接受，更好的理解水的光解。②暗反应并没按照教材的内容直接告诉学生，而是以卡尔文的

发现的科学史呈现，但考虑学生的能力，故将科学史的内容也做了适当的调整。

5.教学的重点、难点

重点：光反应和喑反应的物质和能量的变化。

难点：光反应和暗反应的物质和能量的变化。

6.课型及课时安排：新授课、1课时

L光合作用的实质是（）

A.把C02转换成ATPB,把无机物转化成有机物，把光能转变成化

学能

C.把光能转变成化学能，贮存在ATP中D.产生化学能贮存在有机

物中

CIXO；—―►ACO?—―►B

2.如图是利用小球藻进行光合作用的实验。图中A

—光照射下的—

物质和B物质分别是（）色一小球藻悬液〜台

H2OWcr也

18,818

A.0202B.02Oz

18

C.0202D.O202

3..绿色植物通过光合作用制造的有机物几乎养活了地球上所有的生

物。下列参与光合作用碳反应必需的物质是（）

A.H20>C02>ADPB.CO2、NADPH、ATP

C.H2O、CO2、ATPD.NADPH、乩0、ADP

4..正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩

上，此后绿藻细胞的叶绿