高中生物 5.4光合作用的原理和應用教學設計 新人教版必修1~

1、第五章 細胞的能量供應和利用第四節(jié) 能量之源光與光合作用二光合作用的原理和應用（第1課時）一、學情分析學生在小學的科學和初中生物課中已學習過有關光合作用的知識，在生活實踐中對光合作用也有所了解。這些知識、經驗和技能是學好本節(jié)內容的重要基礎。對于光合作用中的物質代謝和能量代謝過程的學習學生會有些困難。針對這種情況，在教學過程中教師可以多角度提出問題，引導學生圍繞問題進行分析、推理，從而得出結論。二、教學目標1、知識目標：說明光合作用的原理和光合作用的過程。2、能力目標：通過對光合作用探究歷程的學習，培養(yǎng)學生分析、推理的思維能力；通過對光合作用過程的學習，培養(yǎng)學生知識整合的能力。3、情感目標：激發(fā)

2、學生進行科學探究的興趣；感受科學家實事求是的科學態(tài)度、堅忍不拔的意志品質；養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，樹立創(chuàng)新的科學精神。三、教學重點光合作用的原理和光合作用的過程。四、教學難點光合作用的過程中物質變化和能量變化。五、教學準備多媒體課件。六、教學方法討論法、探究法、分析法、講授法等相結合。七、教學策略1.對多個實驗進行有效的整合光合作用的探究歷程中有一系列的實驗，學生學習這些探究實驗的過程也就是學習光合作用原理的過程。有些實驗學生在小學和初中時就有所接觸，對于這些探究實驗的學習采取以學生自學為主，教師從多角度提出問題，讓學生帶著問題去閱讀、思考、討論，在學生解答的基礎上教師再加以適當?shù)狞c撥，引導學生歸

3、納出光合作用的反應式。通過對反應式中元素的來源和去向的探究把學生引入魯賓、卡門實驗和卡爾文實驗的學習，這兩個實驗對大部分學生而言較為陌生，教師先講授實驗過程，再提出問題，接著引導學生分析實驗現(xiàn)象，得出實驗結論，讓學生體驗、感受科學家實驗的科學性、嚴謹性。2.對教材中的某些知識做了適當?shù)恼{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的內容；在講授探究碳元素的轉移途徑的實驗時穿插介紹暗反應的內容，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行了有機的整合，便于學生把握它們的聯(lián)系；還突出了教學中的重點、突破了教學中的難點。3.師生共同總結光合作用的過程，不僅可以引導學生從整體上把握光合作

4、用中的物質變化和能量變化，還可以培養(yǎng)了學生對知識歸納、整合的能力。總結過程中教師還逐步畫出光反應、暗反應過程的板圖，使教師對光合作用的過程教學變得更加完整，更有利于學生得掌握。八、教學設計教學程序教 學 過 程設計意圖教 師 活 動學生活動新課引入通過前面的學習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，還分布著許多進行光合作用所必需的酶。那么，這些色素吸收的光能將會轉移到何處？這些酶催化了哪些生化反應？今天就讓我們來共同學習這些內容。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用回憶上節(jié)課所學，期待新課的學習。 建立新舊知識的連接。光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程光合

5、作用的探究歷程和過程人類對光合作用的探索歷經了300多年，請同學們結合以前所學和生活的經驗，談談自己對光合作用的認識。 板書： （一）探究歷程下面請同學們閱讀教材，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論？2、為什么有人認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。設問:通過上面的學習我們知道了光合作用的原料、條件、場所和產物，那我們能不能用一個化學反應式把它們表示出來？教師巡視學生書寫情況，對反應

6、式的書寫進行總結。同時板書如下：光 葉綠體CO2+H2O 淀粉+O2引導：學生歸納光合作用的概念。設問：從反應式我們可以看出，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？結合幻燈片內容講授：美國科學家魯賓和卡門利用同位素標記法（用同位素標記的化合物，化學性質不會改變。通過追蹤同位素去向，就可以弄清化學反應的場所和詳細過程。）進行了探究。當時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分別標記H2O和CO2，使它們分別成為H218O和C18O2。然后進行兩組實驗：第一組向植物提供H2O和C18O2；第二組向同種植物提供

7、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。設問：1.實驗結果說明了什么？2.兩組實驗能否只做一組，為什么？教師在學生回答的基礎上,在反應式上補充O2中氧元素的來源。光 葉綠體CO2 + H2O 淀粉 + O2接著設問：水中的氧生成了氧氣，那么，氫到哪里去了？指出：水產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酶的催化下，促進ADP與Pi發(fā)生化學反應，形成ATP，這樣光能就轉變

8、為儲存在ATP中的化學能。因為這一階段的化學反應必須有光才能進行，所以稱為光反應階段。發(fā)生的場所是類囊體的薄膜。進一步設問：產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化成淀粉中的碳呢？ 講授：仍然采用同位素標記法，美國科學家卡爾文等用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測14C的去向，最終探明了14CO2首先與小球藻體內的C5(一種五碳化合物)結合，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還原的14C3經過一系列的生化反應，形成（14C

9、H2O）(表示糖類)；另一些接受了能量并被還原的14C3，經過一系列的化學變化，又形成C5，從而使這一階段的化學反應能夠持續(xù)進行下去。這一階段的反應不需要直接提供光能，而是由光反應階段產生ATP提供能量，因此稱之為暗反應階段。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？有哪些主要的化學反應？回憶所學，聯(lián)系生活經驗，暢談對光合作用的認識。學生自主學習并圍繞問題進行思考、討論。在討論、交流的基礎上由學生提出不能很好解決的問題。學生聯(lián)系所學，寫出光合作用的反應式。學生嘗試歸納概念。學生觀察反應式，思考后各

10、抒己見。學生觀察課件，聆聽老師講授。學生圍繞問題積極思考、展開討論。學生思考。學生認真聽講。學生緊跟老師設問積極思考。學生聯(lián)系前面所學的同位素標記法，認真聽課，積極思考。引導回憶舊知，聯(lián)系生活實際，激發(fā)學習興趣。培養(yǎng)學生自學能力。引導學生對實驗現(xiàn)象進行分析并得出結論，培養(yǎng)了學生的思維能力。培養(yǎng)學生運用知識的能力。 培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維。通過講授科學家探究實驗中的重點實驗，再設計問題，引導學生思考、討論，最終獲得正確結論。同時讓學生感受科學家設計實驗的嚴謹與科學。激發(fā)學生探知新知的欲望。層層設問，引導學生完成對光合作用過程的探知。新課小結新課小結師生共同小結：光合作用的過程板書： （二）光合作用

11、的過程1.光反應階段：葉綠體中色素吸收的光能發(fā)揮了兩方面的用途。板書： 物質變化：H2O變成了 H和O2ADP和Pi變成了ATP 能量變化：光能轉化成ATP中的化學能場所是類囊體的薄膜。(教師邊總結邊畫光反應階段的板圖)光反應生成了兩種非常重要的物質H和ATP，這兩種物質被轉移到葉綠體基質中去，繼續(xù)參與暗反應。板書： 2.暗反應階段：物質變化：CO2的固定C3的還原 能量變化：ATP中的化學能轉化成糖類中化學能場所是葉綠體基質。(教師同時畫出暗反應階段的板圖) 引導學生歸納總結，建知識結構，提升學科能力。教師通過逐步畫板圖表示光合作用的過程，可幫助學生整合知識、理解知識。同時讓學生明確光反應和暗反應過程中的每一個物質變化的來龍去脈和相應的能量轉化過程，以便從整體上認識和理解光合作用。課堂鞏固練習： 。 。 和 。4. 某科學家用含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，了解學生對重點知識的掌握情況。作 業(yè)略 鞏固新知板書設計第四節(jié) 能量之源光與光合作用二光