1、光合作用碳（暗反應）教學設計北京實驗中學 馮曉靈教學目標知識目標： 說明光合作用的光反應和碳反應過程，能闡明這個過程中物質和能量的變化。能力目標： 通過分析卡爾文循環的實驗，發展實驗分析能力。情感態度價值觀目標：1形成生物體結構與功能相統一的觀點，形成物質基礎和功能相統一的觀點。2體驗技術手段的進步對科學研究的巨大推動作用。3體驗科學研究的思路和方法。教學重點難點教學重點：光合作用的物質變化和能量變化教學難點：光反應的電子傳遞和ATP的形成教學策略光合作用是發生在細胞內的極其微觀的一系列化學反應，學生無法直接感知，為了突破此難點，需通過簡明的圖解和通俗易懂的語言，把復雜、微觀的化學變化形象化，

2、使學生的形象思維和抽象思維相結合，形成深刻的印象。光反應過程的教學以啟發式講授為主，力求做到深入淺出，環環相扣；碳反應過程的教學在卡爾文所做的實驗情景下進行，通過對該實驗的過程及結果的分析，使學生體驗了科學家研究的思路和方法，同時也落實了碳反應的重點知識。在技術方面，小球實物、 ppt演示圖片（從葉片到漏斗模型的圖片、光系統的模擬圖、卡爾文實驗裝置圖、雙向紙層析方法示意圖、卡爾文循環過程圖）教學過程教學環節教師行為學生行為設計意圖導入從光合作用的反應式出發，說明這節課要解決三個問題：1水是怎樣被氧化成O2？2 CO2是怎樣被還原成糖類的？3光能是怎樣轉化為有機物中的化學能？強調要抓住兩條主線：

3、物質變化和能量變化明確本節課的目標光反應回顧上節課的實驗現象，葉綠體的色素提取液中加入水，在光下不能放出氧氣，為什么？1講授光能的吸收、傳遞和轉換的過程展示一組由葉片到類囊體膜結構的圖片，說明色素存在的位置。展示光系統中各種光合色素排列方式的圖片，介紹漏斗模型。提出問題：（1）能量很低的可見光傳遞到特殊狀態葉綠素a后在量上發生什么變化？（2）特殊狀態葉綠素a吸收光能后發生什么變化? 演示：以小球代表電子說明：如果電子快速墜落，勢能下降太快，細胞不能有效利用，怎樣才能使它的勢能下降的慢一些？特殊狀態葉綠素a特殊在哪里？（3）失去電子的特殊狀態葉綠素a會導致什么變化？（4）特殊狀態葉綠素a發射的電

4、子到哪里去了？說明電子傳遞需要兩個光系統的分工配合才能完成。2講授電子傳遞和ATP的形成過程圖示類囊體結構上的電子傳遞鏈，說明兩個光系統的電子的來路和去路。圖示以小球代表電子的模擬圖提出問題：（1）電子的得失引發了怎樣的物質變化？伴隨物質的變化，光能發生了怎樣的轉化？說明光反應的物質變化和能量變化（2）電子從水傳到NADP+，發生了一系列的氧化還原反應，這些反應能自發進行嗎？ 明確光反應的條件（3）色素提取液在光下為什么不能產生氧氣？ 明確光反應的場所小小的類囊體，如此小的空間發生如此復雜的反應，太神奇了。最讓科學家感興趣的是光合作用極高的光能吸收、傳遞和轉化效率。光系統內光能的吸收傳遞效率能

5、達90%98%，能量轉化的效率幾乎能達到100%。而且整個吸能轉能過程在715秒內完成。為什么光合色素間的傳遞效率如此之高？是因為各種色素間的距離和取向均以精確的幾何方式排列，特殊狀態葉綠素a的旁邊就有電子的受體和供體，這就保證了光能的吸收，傳遞和轉換得以高效進行，并使能量的損耗降到最低?？茖W家們模擬葉綠體結構的吸能轉能機理，制成高效的太陽能電池，目前這種太陽能電池在光能轉化效率已經達到11.1%。（4）ATP和NADPH不是光合作用的終產物，哪里去了？活躍的化學能怎樣才能穩定下來？ 學生說出圖中結構的名稱，知道色素有序地存在于光系統中。觀察，引發對光合作用本質的深入思考觀察、思考學生先帶著問

6、題看書，經過討論后再表述對這些問題的認識感受到生命世界的奇妙質疑從宏觀到微觀的認識，明確色素存在的位置和排列方式。用小球模擬電子，有利于學生對微觀過程的理解突破難點落實重點知識使學生形成結構和功能的相統一的觀點了解研究的價值碳反應展示卡爾文的實驗裝置，簡介實驗的材料和儀器。把研究方法設置成幾個問題串，首先讓學生明確要解決的問題是什么，說明為解決這個問題卡爾文是怎樣做的，然后引導學生分析為什么要這樣做？做的現象及結論是什么？提出問題：1 采用什么技術探明CO2中碳的途徑？ 簡介同位素標記法、雙向層析法和顯微自顯影技術2怎樣才能按反應順序找到生成的各種化合物？ 把問題模型化：縮短時間依次測定出的化

7、合物種類為ABCD-ABC-AB，推測化合物產生的順序應該是什么？3怎么確定第一個生成的化合物是什么？實際得到的是什么？資料：他發現當把光照時間縮短為幾分之一秒時，磷酸甘油酸(C3)占全部放射性的90，在5秒鐘的光合作用后，卡爾文找到了含有放射性的C3、C5和C6。實驗表明：CO2C3(酸)C3(糖)-C5(C6) 4怎么確定CO2的受體是什么資料：推測為二碳化合物，實驗中沒有找到?？栁陌l現在光照下C3 (酸)和C5很快達到飽和并保持穩定。如果在光照下突然中斷二氧化碳的供應，則C5就積累起來，C3 (酸)濃度就急速降低。但當把燈關掉后，C3(酸)的濃度急速升高，同時C5的急速降低。利用實驗資料進一步引導學生分析出碳反應需要光反應提供能量和還原劑。采用科學的研究方法和最新的實驗技術，卡爾文一步步揭示出碳的行蹤。圖示卡爾文循環的復雜過程，用九年時間、五噸濾紙的具體數字說明卡爾文所付出的努力。提出問題：1把這個復雜的過程可以劃分為幾個階段？明確碳反應的物質變化。2伴隨物質變化帶來的能量變化是什么？3這些化學反應能夠高效和有序進行，依賴于誰的作用？明確碳反應條件及場所。學生觀察、思考、質疑聯系紙層析法的原理學生思考后依次回答學生分析資料后回答對科學家堅持不懈的科學精神產生敬意學生思考、表述體驗到技術的推動作用。使學生體驗科學研究的思路和方法，同時落實知識。利用資料揭示碳