1、高中生物必修一5.4光合作用的原理和應(yīng)用教學(xué)設(shè)計第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第四節(jié) 能量之源光與光合作用二光合作用的原理和應(yīng)用（第1課時）一、學(xué)情分析學(xué)生在小學(xué)的科學(xué)和初中生物課中已學(xué)習(xí)過有關(guān)光合作用的知識，在生活實踐中對光合作用也有所了解。這些知識、經(jīng)驗和技能是學(xué)好本節(jié)內(nèi)容的重要基礎(chǔ)。對于光合作用中的物質(zhì)代謝和能量代謝過程的學(xué)習(xí)學(xué)生會有些困難。針對這種情況，在教學(xué)過程中教師可以多角度提出問題，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題進(jìn)行分析、推理，從而得出結(jié)論。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識目標(biāo)：說明光合作用的原理和光合作用的過程。2、能力目標(biāo)：通過對光合作用探究歷程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理的思維能力；通過對光合作用過程的

2、學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生知識整合的能力。3、情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的興趣；感受科學(xué)家實事求是的科學(xué)態(tài)度、堅忍不拔的意志品質(zhì)；養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，樹立創(chuàng)新的科學(xué)精神。三、教學(xué)重點光合作用的原理和光合作用的過程。四、教學(xué)難點光合作用的過程中物質(zhì)變化和能量變化。五、教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件。六、教學(xué)方法討論法、探究法、分析法、講授法等相結(jié)合。七、教學(xué)策略1.對多個實驗進(jìn)行有效的整合光合作用的探究歷程中有一系列的實驗，學(xué)生學(xué)習(xí)這些探究實驗的過程也就是學(xué)習(xí)光合作用原理的過程。有些實驗學(xué)生在小學(xué)和初中時就有所接觸，對于這些探究實驗的學(xué)習(xí)采取以學(xué)生自學(xué)為主，教師從多角度提出問題，讓學(xué)生帶著問題去閱讀、思考、討論，在

3、學(xué)生解答的基礎(chǔ)上教師再加以適當(dāng)?shù)狞c撥，引導(dǎo)學(xué)生歸納出光合作用的反應(yīng)式。通過對反應(yīng)式中元素的來源和去向的探究把學(xué)生引入魯賓、卡門實驗和卡爾文實驗的學(xué)習(xí)，這兩個實驗對大部分學(xué)生而言較為陌生，教師先講授實驗過程，再提出問題，接著引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論，讓學(xué)生體驗、感受科學(xué)家實驗的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性。2.對教材中的某些知識做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整在講授探究氧氣來源的實驗時穿插介紹光合作用光反應(yīng)的內(nèi)容；在講授探究碳元素的轉(zhuǎn)移途徑的實驗時穿插介紹暗反應(yīng)的內(nèi)容，這樣處理不僅將光合作用的探究歷程與光合作用的過程進(jìn)行了有機的整合，便于學(xué)生把握它們的聯(lián)系；還突出了教學(xué)中的重點、突破了教學(xué)中的難點。3.師生共同總結(jié)光

4、合作用的過程，不僅可以引導(dǎo)學(xué)生從整體上把握光合作用中的物質(zhì)變化和能量變化，還可以培養(yǎng)了學(xué)生對知識歸納、整合的能力?？偨Y(jié)過程中教師還逐步畫出光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程的板圖，使教師對光合作用的過程教學(xué)變得更加完整，更有利于學(xué)生得掌握。八、教學(xué)設(shè)計教學(xué)程序教 學(xué) 過 程設(shè)計意圖教 師 活 動學(xué)生活動新課引入通過前面的學(xué)習(xí)我們知道了葉綠體上不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還分布著許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。那么，這些色素吸收的光能將會轉(zhuǎn)移到何處？這些酶催化了哪些生化反應(yīng)？今天就讓我們來共同學(xué)習(xí)這些內(nèi)容。板書： 第四節(jié) 能量之源光與光合作用二光合作用的原理和應(yīng)用回憶上節(jié)課所學(xué)，期待新課的學(xué)習(xí)。 建立新舊知識

5、的連接。光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程和過程人類對光合作用的探索歷經(jīng)了300多年，請同學(xué)們結(jié)合以前所學(xué)和生活的經(jīng)驗，談?wù)勛约簩夂献饔玫恼J(rèn)識。 板書： （一）探究歷程下面請同學(xué)們閱讀教材，同時思考、討論以下問題?；脽羝@示問題：1、普利斯特利通過實驗得出了什么結(jié)論？2、為什么有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？3、英格豪斯發(fā)現(xiàn)普利斯特利實驗在什么條件下才能成功？他是否知道綠色植物在光下更新的是什么？為什么？4、光合作用過程中，光能到哪里去了呢？5、薩克斯實驗證明了什么？教師再作補充、解釋。設(shè)問:通過上面的學(xué)習(xí)我們知道了光合作用的原料、條件、場所和產(chǎn)物，那我們能不能用一個化學(xué)反

6、應(yīng)式把它們表示出來？教師巡視學(xué)生書寫情況，對反應(yīng)式的書寫進(jìn)行總結(jié)。同時板書如下：光 葉綠體CO2+H2O 淀粉+O2引導(dǎo)：學(xué)生歸納光合作用的概念。設(shè)問：從反應(yīng)式我們可以看出，光合作用的原料二氧化碳和水中都含有氧元素，那么，產(chǎn)物氧氣中的氧元素是來源于原料中的二氧化碳呢？還是水呢？結(jié)合幻燈片內(nèi)容講授：美國科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法（用同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會改變。通過追蹤同位素去向，就可以弄清化學(xué)反應(yīng)的場所和詳細(xì)過程。）進(jìn)行了探究。當(dāng)時16O被發(fā)現(xiàn)有一種同位素是18O，魯賓、卡門用氧的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別成為H218O和C18O2。然后進(jìn)行兩組實驗：第一組向

7、植物提供H2O和C18O2；第二組向同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，他們分析了兩組實驗釋放的氧氣。結(jié)果表明，第一組釋放的氧氣全部都是O2，第二組釋放的氧氣全部是18O2。設(shè)問：1.實驗結(jié)果說明了什么？2.兩組實驗?zāi)芊裰蛔鲆唤M，為什么？教師在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,在反應(yīng)式上補充O2中氧元素的來源。光 葉綠體CO2 + H2O 淀粉 + O2接著設(shè)問：水中的氧生成了氧氣，那么，氫到哪里去了？指出：水產(chǎn)生氧氣的同時還生成了H(還原型輔酶的簡化表示方法)，H是種活潑的還原劑。這一過程需要葉綠體中光合色素吸收的光能的參與。光合色素吸收的光能還有一個作用就是在有關(guān)酶的催化下，促進(jìn)AD

8、P與Pi發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成ATP，這樣光能就轉(zhuǎn)變?yōu)閮Υ嬖贏TP中的化學(xué)能。因為這一階段的化學(xué)反應(yīng)必須有光才能進(jìn)行，所以稱為光反應(yīng)階段。發(fā)生的場所是類囊體的薄膜。進(jìn)一步設(shè)問：產(chǎn)物淀粉中含有碳元素，原料二氧化碳中也含有碳元素，那么，二氧化碳中的碳是如何轉(zhuǎn)化成淀粉中的碳呢？ 講授：仍然采用同位素標(biāo)記法，美國科學(xué)家卡爾文等用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測14C的去向，最終探明了14CO2首先與小球藻體內(nèi)的C5(一種五碳化合物)結(jié)合，形成14C3(一種三碳化合物)，這個過程叫做二氧化碳的固定。在有關(guān)酶的催化下，14C3接受了ATP釋放的能量并且被H還原。隨后，一些接受了能量并被

9、還原的14C3經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，形成（14CH2O）(表示糖類)；另一些接受了能量并被還原的14C3，經(jīng)過一系列的化學(xué)變化，又形成C5，從而使這一階段的化學(xué)反應(yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行下去。這一階段的反應(yīng)不需要直接提供光能，而是由光反應(yīng)階段產(chǎn)生ATP提供能量，因此稱之為暗反應(yīng)階段。歸納：卡爾文等人最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中的碳的途徑，這一途徑稱之為卡爾文循環(huán)。提問：光合作用到底是一個什么樣的過程？有哪些主要的化學(xué)反應(yīng)？回憶所學(xué)，聯(lián)系生活經(jīng)驗，暢談對光合作用的認(rèn)識。學(xué)生自主學(xué)習(xí)并圍繞問題進(jìn)行思考、討論。在討論、交流的基礎(chǔ)上由學(xué)生提出不能很好解決的問題。學(xué)生聯(lián)系所學(xué)，寫出光合作用的反

10、應(yīng)式。學(xué)生嘗試歸納概念。學(xué)生觀察反應(yīng)式，思考后各抒己見。學(xué)生觀察課件，聆聽老師講授。學(xué)生圍繞問題積極思考、展開討論。學(xué)生思考。學(xué)生認(rèn)真聽講。學(xué)生緊跟老師設(shè)問積極思考。學(xué)生聯(lián)系前面所學(xué)的同位素標(biāo)記法，認(rèn)真聽課，積極思考。引導(dǎo)回憶舊知，聯(lián)系生活實際，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析并得出結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力。 培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。通過講授科學(xué)家探究實驗中的重點實驗，再設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，最終獲得正確結(jié)論。同時讓學(xué)生感受科學(xué)家設(shè)計實驗的嚴(yán)謹(jǐn)與科學(xué)。激發(fā)學(xué)生探知新知的欲望。層層設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生完成對光合作用過程的探知。新課小結(jié)新課小結(jié)師

11、生共同小結(jié)：光合作用的過程板書： （二）光合作用的過程1.光反應(yīng)階段：葉綠體中色素吸收的光能發(fā)揮了兩方面的用途。板書： 物質(zhì)變化：H2O變成了 H和O2ADP和Pi變成了ATP 能量變化：光能轉(zhuǎn)化成ATP中的化學(xué)能場所是類囊體的薄膜。(教師邊總結(jié)邊畫光反應(yīng)階段的板圖)光反應(yīng)生成了兩種非常重要的物質(zhì)H和ATP，這兩種物質(zhì)被轉(zhuǎn)移到葉綠體基質(zhì)中去，繼續(xù)參與暗反應(yīng)。板書： 2.暗反應(yīng)階段：物質(zhì)變化：CO2的固定C3的還原 能量變化：ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成糖類中化學(xué)能場所是葉綠體基質(zhì)。(教師同時畫出暗反應(yīng)階段的板圖) 引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，建知識結(jié)構(gòu)，提升學(xué)科能力。教師通過逐步畫板圖表示光合作用的過程，可幫助學(xué)生整合知識、理解知識。同時讓學(xué)生明確光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程中的每一個物質(zhì)變化的來龍去脈和相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化過程，以便從整體上認(rèn)識和理解光合作用。課堂鞏固練習(xí)：1.光合作用釋放的氧氣來自 。2.光合作用發(fā)生的部位是 。3.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是 和 。4. 某科學(xué)家用含14C的二氧化碳來追蹤光合作用中的碳原子，此碳原子的轉(zhuǎn)移途徑是( ) A二氧化碳三碳化合物糖類 B二氧化碳五碳化合物三碳化合物糖類C二氧化碳葉綠素ADP D二氧化碳葉綠體ATP及時通過反饋，了解學(xué)生對重點知識的掌握情況。作 業(yè)略 鞏固新知板書設(shè)計第四節(jié) 能量之源光與光合作