科学·技术·社会　酶为生活添姿彩ppt配用优秀获奖教案

《必修1 分子与细胞》

第5章细胞的能量供应和利用

第4节

《能量之源——光与光合作用》一课的教学设计

鞍山市第一中学

夏文凤

设计思路

利用学生已知的初中知识光合作用、叶绿体的结构和功能为基础，借助多媒体的展示，通过学生的回忆和复习，让学生进一步理解光合作用的概念；在学生自主学习的基础上，通过开展大量的学生活动，总结光合作用的过程；通过多设疑、多提问、多讨论、多分析、多探究，把难点一一剖析成若干个简单问题，培养学生以发散、求新、求异思维为主的创新思维和综合运用知识的能力和主体意识及探究精神。

教材分析

《光与光合作用》一节在《细胞的能量供应和利用》一章中具有十分重要的意义。在初中生物教材已经介绍过的光合作用知识基础上，本节更加深入地讲述光合作用的具体过程和意义，使学生更加深入的理解光合作用。

本节在学生学完“细胞”以及理解“降低化学反应的活化能的酶”和“细胞的能量通货——ATP”知识之后，才转入难度较大的光合作用。光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢，因此指导学生学好这一节课，对学生学习后面的生物学知识意义重大。

本节教学重点

（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。

本节教学难点

（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。

学情分析

通过前面的学习，学生已经对叶绿体的形态、结构和基本功能有了初步了解，而且在初中阶段已经接触过光和作用产生淀粉的实验，为学好本节内容奠定了基础。

高一学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇又往往具有盲目性，并对探索科学的过程和方法及结论的形成缺乏理性思考。

上课之前已经安排学生预习，查阅相关资料，学生已经对光合作用有了理解，可以将自己准备的知识在课堂上与老师和同学交流。

教学方法与手段

本节课的教学采用教师主导，学生自主、合作和交流讨论相结合的方法，并配以多媒体辅助教学。

教学过程

教学流教师行为（讲授、提问、演学生行为（参与的活动、预程

示等）

想的回答）

我们已经知道了叶绿体是进行光合作用的主要场所。那么，什么是光合作用呢？光合作用是怎样被发现的呢？

17世纪以前人们认为，植物生长在土壤中，一定是从土壤中获得生长需要的各种物质。一株大树那粗大的树干、茂密的枝叶、丰硕的果实，都是由植物从土壤中吸收的物质变化来的。果真是这样吗？怎样证明这个观点是否正确呢？

1. 介绍：1648年，比利时的范·海尔蒙特(van Helmont)做了一个实验：盆栽一株柳树，五年后，柳树增重近80kg，而土壤只减少了不到100g。

提问：那么，那么将近80kg的物质从何而来？

介绍：在当时科学家不知道空气可以为植物生长提供原料，但知道植物生长要浇水，所以范·海尔蒙特的结论是：植物增重主要来自水分。

2.

介绍：1771年，英国科学家普里斯特利（J. Priestley）发现密闭的玻璃钟罩下燃烧的蜡烛会熄灭，生活的小鼠死亡；而将植物同时放进钟罩，则蜡烛不熄灭，小鼠正常生活。

提问：蜡烛熄灭和小鼠死亡的原因是什么？植物为什么能改变这种情况？

解释：当时这位科学家并不知道植物的光合作用，只是发现植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。由于他没有发现光在植物更新空气中的作用，所以有人重复该实验时，得到了相

思考及讨论后可能的回答是：

1. 用化学方法测试植物体内的物质与土壤中物质是否一致。

2. 称量植物增重量与土壤减轻量是否一致。

. 备注（媒体展示及活动目的）

问题展示：植物生长的物质是否全部来自土壤？如何证实？

本过程引发学生讨论，激活思维，导入新课。

导入

回答：

使植物增重的物质主要是光合作用产生的有机物，光合作用的与昂聊主要是空气中的二氧化碳和水分。

回答：

蜡烛燃烧和小鼠呼吸会消耗钟罩内的氧气，导致钟罩内缺氧，所以使蜡烛熄灭，小鼠窒息死亡。

放入植物后，植物光合作用释放氧气能够支持燃烧和呼吸，所以蜡烛不熄灭，小鼠正常生活。

展示：实验过程图片及问题。

展示实验过程图片及问题。

光合作用探究历程

反的结论。

3. 介绍：1779年，荷兰科学家英格豪斯（J. Ingen-housz）做了多次实验发现：普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶才能更新空气。

提问：为什么普利斯特利实验只有在光下成功？在黑暗下应有什么结果？

提问：植物为什么只有绿叶才能更新空气？

4. 介绍：1845年，德国科学家梅耶（R. Mayer)根据能量转化与守恒定律指出，植物在进行光合作用时，把光能转化为化学能储存起来。

5. 介绍：1864年，德国科学家萨克斯（J. von Sachs）做了实验：把绿叶先“饥饿”处理几小时，再让叶片一半曝光，另一半遮光，一段时间后用碘蒸气处理，发现曝光半边蓝色，另一半无颜色变化。

提问：叶子为什么要进行“饥饿”处理？

叶片在光下产生了什么？暗处呢？

结论：淀粉是光合作用的产物。

6. 介绍：知道光合作用原料有水和二氧化碳后，人们一直以为植物产生的氧气来自二氧化碳。1939年美国科学家鲁宾(S.Reben)和卡门(M.Kamen)利用同位素标记法进行研究，用18O分别标记H2O和CO2,使之成

思考，讨论，然后回答问题。

回答：

光照是植物光合作用的必要条件，只有在光下植物才进行光合作用释放氧气。在暗处，植物不进行光合作用并且会因为呼吸作用消耗氧气，所以在暗处时，钟罩中放入植物反而会加速蜡烛熄灭和小鼠死亡。

植物只有绿叶才能更新空气，因为绿叶中的叶绿体是植物光合作用的场所。

展示实验图片。

思考，讨论。

回答：

“饥饿”处理是为了消耗展示萨克斯实调叶片中营养物质，防止干扰。

验过程图片和问

叶片在光下产生淀粉，在题。

暗处没有。

为H218O和C18O2。然后向第一组植物提供H2O和C18O2；向第二组植物提供H218O和CO2；其他条件相同。结果，第一组释放O2；第二组释放18O2。

提问：植物产生的O2和哪种原料一致？证明什么？

结论：光合作用释放的氧全部来自水。

7. 介绍：1948年，美国卡尔文（M. Calvin)用14C标记法最终探明CO2在光合作用中转化为有机物中的碳元素的途径，这一途径称为卡尔文循环。

回答：

O2始终和H2O元素组成一致，说明O2来自H2O。

展示同位素标记法培养小球藻实验过程及装置示意图。

提问：我们已经重温了光合根据课前预习和对所知内作用的探究历程，大致了解了光容的总结，更光合作用下定义：

合作用，那么什么是光合作用？

光合作用是指绿色植物通

过叶绿体，利用光能，把二氧

化碳和水转化成储存能量的有

机物，并且释放出氧气的过程。

回答：

光合作用是在叶绿体中进提问：光合作用究竟是怎样行的,可以分为两个阶段： 进行的？是不是全过程都离不第一阶段是直接需要光开光照？

的,称为光反应。

第二阶段不需要光的直接光合作

参与是二氧化碳转变为糖的过用过程

程，这一过程称为暗反应。

并初步总结光合作用公

式。

引导学生边读书边思考，共同探讨光合作用具体过程。

提问：植物光合作用中光是作为什么因素被利用的？

光合作用中利用光的过程怎样？

展示问题和学生经讨论后的结论，以及光合作用基本公式。

给学生提供一

课前认真阅读教材及相关个课上交流讨论的资料，发表意见：

平台，让学生展示1植物吸收光能，将其转○自己可前的准备成化为化学能储存于有机物中。

果，通过各自对光在光反应阶段，由叶绿体合作用过程的理解中色素吸收光能，其中一部分回答问题，相互修

将水分解为氧气和还原态[H]，另一部分用于将ADP和Pi合成ATP，供暗反应利用。

2部分光能分解水的过程○称为“水的光解”。

3储存在ATP中的能量是○活跃的化学能。

4ATP和[H]将在暗反应○阶段被利用。

听讲，总结记录。

回答：

叶绿体。

叶绿体囊状结构膜上，因为色素存在这个部位。

回答：

水分子被分解为O2和[H]；ADP和Pi合成ATP。

回答：

在此阶段，光能转化为活跃的化学能。

回答：

1

叶片吸收的CO2与一○种五碳化合物结合，形成两个三碳化合物分子，然后在酶的作用下接受ATP释放的能量被[H]还原。还原产物最终转变为糖类。

2

CO2与五碳化合物结○合过程称为“CO2固定”；另外有一部分被还原的三碳化合物将转变为五碳化合物，重新固定CO2，如此循环，所以这个过程叫做“卡尔文循环”。

总结光合作用光反应阶段变化过程。

提问：光反应的场所是哪里？（引导学生逐步将答案具体化。）

提问：在光反应阶段发生了哪些物质变化？

提问：在光反应阶段能量变化是怎样的？

提问：光合作用的暗反应阶段又进行了哪些反应？

正和补充，逐步加深对光合作用过程的的认识。

在此讨论交流环节，要注意及时给与学生肯定和表扬，激发学生讨论热情，也为日后安排此类课程任务打下基础，使他们在课前准备更充分。

播放关灯片，展示光反应动态过程示意图。

提问：

暗反应进行的部位？

总结暗反应阶段进程，强调值得注意的关键点。

提问：暗反应阶段发生哪些物质变化？

提问：暗反应阶段的能量变化怎样？

回答：

叶绿体基质中。

总结记录知识点。

回答：

CO2被固定为C3,再被还原为糖类，并重新生成C5。

ATP被利用，水解为ADP和Pi。

[H]被利用，生成糖类等有机物。

回答：

活跃的化学能转变为储存在有机物中的稳定的化学能。

回答：

暗反应在有光和无光条件下均可以进行。

但是，无光时由于光反应受阻，ATP和[H]供应不足而不能持续进行。

播放幻灯片展示暗反动态应过程示意图。

提问：暗反应阶段需要光照作为条件吗？

简单介绍化能合成作用。

列表比较光合作用的光反

完成表格：

项目

部位

光反应

叶绿体基粒囊状膜上

条件

暗反应

叶绿体基质中

播放幻灯片上的表格，加深学生对光合作用的理解和记忆。

课堂练习

应和暗反应。

光、色素、酶、多种酶、CO2 水

①CO2的固定

②C3的还原

物质变化

①水的光解

②ATP的合成

能量转换

光能→

ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能→

有机物中稳定的化学能

联系

光反应为暗反应提供了[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。

介绍叶绿体中的色素。应用此知识解释生活中的现象。（如秋天叶子为什么会变黄？）

课堂小结

总结光合作用过程，点明与光合作用相关的知识点。

板书设计

第4节

能量之源——光与光合作用

一、光合作用探究历程

二、光合作用过程

反应式：

光反应阶段

1水的光解

过程：○2ＡＴＰ的合成

○光能

CO2

+

H2O

(CH2O)

+

O2 叶绿体

条件：光照

场所：囊状结构膜上

条件：有无光照均可

场所：叶绿体基质中

暗反应阶段

1CO2的固定

过程：○

2C3的还原

○教学反思

通过本节课的学习，学生理解了光合作用的过程，在学生的探究性学习方式下，一一突破重、难点，顺利完成本节课的教学目标；在学习活动中，学生的思维开阔，分析问题、总结问题的能力得到提高；多媒体的使用，生活、生产的联系，激发了学生的学习兴趣，课堂气氛非常活跃。由于本节内容高考要求比较高，课后练习也比较难，学生普遍对光合作用的计算题和图表题掌握的不是太好。