《光合作用的探究歷程和光合作用的過程》教學(xué)設(shè)計

1、光合作用的探究歷程和光合作用的過程教學(xué)設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】1 .知識與技能（1）理解人類對光合作用的探究歷程。（2）掌握光合作用的概念、總反應(yīng)式。（3）掌握光合作用的過程及圖解、光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段及相互關(guān)系。2 .過程與方法（1）運用多媒體手段，對光合作用過程圖解分步展示，運用化學(xué)知識理解物質(zhì)和能量的變化，理順?biāo)鶎W(xué)知識的邏輯關(guān)系，啟迪學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生觀察、聯(lián)想、歸納、綜合、靈活應(yīng)用知識的能力。（2）體驗前人設(shè)計實驗的技巧和思維方式;體驗科學(xué)工作的方法和過程；掌握科學(xué)探究的一般過程：提由問題-作由假設(shè)-設(shè)計實驗-分析結(jié)果-得由結(jié)論-表達(dá)與交流；初步學(xué)會合作交流、控制實驗條件、設(shè)置對照實驗等方法

2、。（3）運用提供的資料分析實驗結(jié)果，提高學(xué)生分析、解決問題的能力。3.情感態(tài)度與價值觀（1）通過自主學(xué)習(xí)、小組探究、合作學(xué)習(xí)，鑄就師生平等、民主和諧、相互尊重、善于合作、樂于交流、成果共享的學(xué)習(xí)文化，養(yǎng)成質(zhì)疑、創(chuàng)新和勇于實踐的科學(xué)精神與態(tài)度。（ 2）通過生物結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一、物質(zhì)代謝和能量代謝相聯(lián)系等生物科學(xué)知識的學(xué)習(xí)和理解，幫助學(xué)生樹立辯證唯物主義的觀點。（ 3）通過研究科學(xué)家對光合作用原理的探究歷程，認(rèn)同科學(xué)是在不斷觀察、實驗、探索和爭論中前進(jìn)的;認(rèn)同科學(xué)家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意見中的合理成分。【教學(xué)重點】光合作用的探究歷程，光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的生理過程及相互關(guān)

3、系，學(xué)生探究能力和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。實施策略：通過觀察、思考、討論、交流、多媒體手段和課堂鞏固來突出重點?！窘虒W(xué)難點】光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的過程。實施策略：（ 1）指導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，通過資料分析、模型建構(gòu)突破光合作用過程的難點。（ 2）通過列表比較光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的過程，啟發(fā)學(xué)生總結(jié)兩者在物質(zhì)和能量方面的聯(lián)系。【教學(xué)用具】多媒體設(shè)備?！緦W(xué)習(xí)用具】學(xué)案?！窘虒W(xué)設(shè)計思路】以光合作用探究歷程的經(jīng)典實驗作為探究的載體，以真實的問題情境和資料作為探究的背景，以建構(gòu)模型為手段，以真正理解探究過程和實驗設(shè)計策略并學(xué)以致用為中心目標(biāo)，采用以“問題”激活思維，自主、探究和合作學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中

4、貫穿從“過去”到“現(xiàn)在”再到“未來”，從“課外”到“課堂”再到“課外”的開放式教學(xué)思想。教學(xué)活動設(shè)計按下圖所示流程展開：從“問題”開始，是考慮到“問題”有利于激活學(xué)生的思維，調(diào)動學(xué)生自主探究的積極性。同時在發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的過程中，容易建立教學(xué)互動;也有利于學(xué)生發(fā)展觀察、思考、分析、概括與總結(jié)等方面的能力?！窘虒W(xué)方法】自主、探究、合作、討論、交流，比較分析，小結(jié)表達(dá)。【教學(xué)過程】1 .光合作用的探究歷程設(shè)置情境導(dǎo)入主題：多媒體展示綠色植物風(fēng)景資料。師：綠色植物的正常生長離不開光合作用，我們回顧一下初中所學(xué)的光合作用的概念。在此基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步提問引起學(xué)生深層思考：人類是怎樣認(rèn)識光合作用原

5、理的？教師板書：光合作用的探究歷程和光合作用的過程。呈現(xiàn)史料多媒體呈現(xiàn)史料一：18世紀(jì)中期，人們通過實驗得出了“建造植物體的原料是水分”的結(jié)論。但植物生長與空氣是否有關(guān)呢？多媒體呈現(xiàn)史料二：1771年英國科學(xué)家普利斯特里的實驗。史料分析師：依據(jù)科學(xué)家經(jīng)過大量的艱辛的實驗所觀察到的實驗現(xiàn)象，同學(xué)們能得出什么結(jié)論？討論后得出結(jié)論：綠色植物可以更新空氣。學(xué)生把得出的結(jié)論同科學(xué)家的結(jié)論相比較。提出問題師：為什么有人認(rèn)為植物跟動物一樣也能使空氣變污濁？學(xué)生思考、討論后認(rèn)為：普利斯特里的實驗不足之處是沒有發(fā)現(xiàn)光在植物更新空氣中的作用。呈現(xiàn)史料多媒體呈現(xiàn)史料三：1779年荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實驗。史料分析師

6、：依據(jù)英格豪斯的實驗，你能得出什么結(jié)論？學(xué)生討論后得出結(jié)論：植物只有在陽光照射下才能更新空氣，植物只有綠葉才能更新污濁的空氣。學(xué)生把得出的結(jié)論同科學(xué)家的結(jié)論相比較。提出問題師：回憶學(xué)過的化學(xué)知識，空氣的組成成分主要有哪些？學(xué)生討論后得出：主要有氮氣、氧氣等。呈現(xiàn)史料多媒體呈現(xiàn)史料四：1785年，科學(xué)家明確了：綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。多媒體呈現(xiàn)史料五：1845年，德國科學(xué)家梅耶指出：植物在進(jìn)行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來。多媒體呈現(xiàn)史料六：1864年德國植物學(xué)家薩克斯的實驗。史料分析師：科學(xué)家薩克斯的實驗證明了什么？該實驗設(shè)計的巧妙之處在哪里？學(xué)生討論后得出結(jié)論：

7、光合作用產(chǎn)生了淀粉。學(xué)生把得出的結(jié)論同科學(xué)家研究的結(jié)論相比較。呈現(xiàn)史料多媒體呈現(xiàn)史料七：1880年德國科學(xué)家恩格爾曼的實驗。史料分析師：恩格爾曼實驗的結(jié)論是什么？學(xué)生討論后得出結(jié)論：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。學(xué)生把得出的結(jié)論同科學(xué)家的結(jié)論相比較。提出問題討論：恩格爾曼的實驗方法有什么巧妙之處？學(xué)生討論后得出：實驗材料選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位;沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實驗;臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結(jié)果，等

8、等。提出問題師：光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用釋放的氧氣到底是來自二氧化碳還是水？呈現(xiàn)史料多媒體呈現(xiàn)史料八：1941年美國科學(xué)家魯賓和卡門的實驗。史料分析師：這一實驗可以得出什么結(jié)論？學(xué)生討論后得出結(jié)論：光合作用釋放的氧來自水。學(xué)生把得出的結(jié)論同科學(xué)家研究的結(jié)論進(jìn)行比較。呈現(xiàn)史料多媒體呈現(xiàn)史料九：20世紀(jì)40年代美國科學(xué)家卡爾文的實驗。提出問題師：魯賓、卡門和卡爾文的實驗方法有什么巧妙之處？學(xué)生討論后得出：運用了同位素標(biāo)記法。史料分析師：卡爾文的實驗說明了什么問題？學(xué)生討論后得出結(jié)論：光合作用產(chǎn)物中的碳來自參加反應(yīng)的CO2。知識點小結(jié)：小結(jié)光合作用的探究歷程。提出問題思考與討論：

9、分析了光合作用的探究歷程，你有何感悟？學(xué)生討論后得由科學(xué)探究的一般過程：提由問題-作由假設(shè)-設(shè)計實驗-結(jié)果分析-得由結(jié)論-表達(dá)與交流。2 .光合作用的過程過渡師：光合作用是一個非常復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程。接下來我們就沿著科學(xué)家的實驗思路來初步了解光合作用的過程。學(xué)生上臺寫出光合作用化學(xué)反應(yīng)式。學(xué)生閱讀課本：光合作用的過程。資料分析多媒體呈現(xiàn)資料1、資料2：【資料1】英國劍橋大學(xué)的希爾將葉綠體從植物中分離由來，加到具有氫受體（可以結(jié)合H+的物質(zhì)）的水溶液中，在無二氧化碳的條件下給予光照，發(fā)現(xiàn)葉綠體中有O2放生o【資料2】美國科學(xué)家阿爾農(nóng)用離體的葉綠體做實驗，同樣無二氧化碳，在給葉綠體照光時發(fā)現(xiàn)，

10、當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi和NADP+（輔酶n）時，會有ATP和NADPH（還原型輔酶n）產(chǎn)生。（注：NADP丐H+和電子結(jié)合生成NADPH,簡寫為“H”）討論：（1）資料1和資料2實驗過程的共同點是：都給予了和條件。（2）資料1說明氧氣的釋放與無關(guān)。（3）資料2結(jié)果說明能可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟軆Υ嬖谥苯幽茉次镔|(zhì)ATP中，可以作為氫受體。（4）寫出資料1和資料2實驗中所包含的主要化學(xué)反應(yīng)式：學(xué)生小組討論、得出結(jié)論。分析總結(jié)因為需要光照，所以我們把這一階段叫作光反應(yīng)階段。根據(jù)上一節(jié)所學(xué)的知識，我們分析：葉綠體中靠什么物質(zhì)吸收光？色素又分布在哪里？由此推測光反應(yīng)的場所在哪里？學(xué)生小組討論、得出結(jié)論，并上

11、臺完善光反應(yīng)黑板畫，歸納光反應(yīng)過程。資料分析光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和H有什么用途呢？接下來請同學(xué)們看資料3（多媒體呈現(xiàn)資料3）：【資料3】阿爾農(nóng)繼續(xù)用離體葉綠體做實驗，在黑暗條件下，只要供給CO2、ATP和NADPH,葉綠體就能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?，同時ATP和NADPH含量急劇下降。資料3實驗說明：ATP和NADPH被用于將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榈倪^程。學(xué)生小組討論、得出結(jié)論。資料分析因為光合作用第二階段中的化學(xué)反應(yīng)有沒有光都可以進(jìn)行，所以我們把這個階段叫作暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)的場所在哪里？CO2是如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖哪兀空埨^續(xù)分析資料4和資料5（多媒體呈現(xiàn)資料4和資料5）：【資料4】卡爾文用小球藻做實驗材料，研

12、究了該藻類植物在光合作用時CO2轉(zhuǎn)化為糖類的路線?？栁膶в?4C標(biāo)記的CO2通入盛有小球藻的玻璃器皿中，給予充足的光照，每隔一定時間取樣，并立即殺死小球藻。用甲醇將標(biāo)記化合物提取出來，再通過一定的方法分離光合產(chǎn)物。根據(jù)被14C標(biāo)記的化合物出現(xiàn)時間的先后，推測生化過程。討論：（1）該實驗采用的主要方法是;（2）實驗過程中需要控制的自變量是;A.光照B.時間C.14CO2（3）“立即”殺死小球藻的目的是使停止?！举Y料5】卡爾文向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2，光照30秒后檢測產(chǎn)物，檢測到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。將光照時間逐漸縮短至幾分之一秒時發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3

13、）中。在5秒鐘的光照后，卡爾文等同時檢測到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6）。討論：（1）光照30s,檢測到了多種帶標(biāo)記的化合物，說明反應(yīng)時間太時間逐漸縮短至幾分之一秒時發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中，說明應(yīng)該是暗反應(yīng)中第一個出現(xiàn)的產(chǎn)物。（2）在5秒鐘光照后，卡爾文等“同時”檢測到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6）,可見CO2轉(zhuǎn)變成糖類的途徑是：學(xué)生小組討論、得出結(jié)論。資料分析由此可見，CO2是先轉(zhuǎn)變成C3,再由C3轉(zhuǎn)變成C5和C6。光反應(yīng)生成的ATP和H是用于CO2轉(zhuǎn)變成C3的過程，還是用于C3轉(zhuǎn)變成C5和C6的過程呢？我們來看資料6（多媒體呈

14、現(xiàn)資料6）：【資料6】卡爾文及其同事通過改變實驗條件，發(fā)現(xiàn)C5化合物呈規(guī)律性變化：當(dāng)停止CO2供應(yīng)時，C3的濃度快速降低，C5的濃度快速升高；停止光照時，C3的濃度快速升高，C5的濃度快速降低。提示：C5的濃度快速升高的直接原因：生成量激增或者消耗量驟減。C5的濃度快速降低的直接原因：生成量驟減或者消耗量激增。討論：(1)當(dāng)停止CO2供應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)C5的濃度快速升高。推測：參與了CO2轉(zhuǎn)變成C3的過程。(2)停止光照時，C3的濃度快速升高，C5的濃度快速降低，分析可能是C3轉(zhuǎn)變成C5的過程減慢。推測：光反應(yīng)的產(chǎn)物ATP和H只用于轉(zhuǎn)變成的過程。學(xué)生小組討論、得出結(jié)論。知識點小結(jié)細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)一般

15、都需要誰來催化？C5在CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖倪^程里有什么特點？學(xué)生小組討論、得出結(jié)論，并上臺完善暗反應(yīng)黑板畫，歸納暗反應(yīng)過程。模型構(gòu)建綜合上述六組資料，現(xiàn)在請同學(xué)們在學(xué)案上構(gòu)建光合作用過程的模型。本課小結(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生對光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程進(jìn)行比較、總結(jié)。通過光合作用過程的探究，我們發(fā)現(xiàn)，光合作用過程實質(zhì)上是發(fā)生了兩個轉(zhuǎn)變：一個是物質(zhì)的轉(zhuǎn)變，將無機物轉(zhuǎn)變成有機物;一個是能量的轉(zhuǎn)換，將光能轉(zhuǎn)換成有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能。光合作用是發(fā)生在葉綠體中的復(fù)雜的生理過程，是自然界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。設(shè)計意圖：此過程在于梳理知識，讓學(xué)生在頭腦中留下清晰的概念圖。結(jié)束語光合作用的過程非常復(fù)雜，現(xiàn)在科學(xué)家仍然在進(jìn)行

16、進(jìn)一步的探索。如何將此原理應(yīng)用于解決我們所面臨的各種難題？對此，你有何靈感和創(chuàng)新？同學(xué)們，只要堅持不懈，老師相信你們當(dāng)中也一定會出現(xiàn)像卡爾文一樣偉大的科學(xué)家！今天的課就到這里。謝謝同學(xué)們的積極參與！下課！【板書設(shè)計】光合作用的探究歷程和光合作用的過程一、光合作用的探究歷程二、光合作用的過程【教學(xué)反思】上好一堂課，說易也易，說難也難。難在師生要在新的課程理念指導(dǎo)下進(jìn)行教和學(xué);難在達(dá)成知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三位一體的教學(xué)目標(biāo);難在把握好教學(xué)內(nèi)容的時代性、基礎(chǔ)性和選擇性的有機統(tǒng)一;難在引發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。本節(jié)課的教學(xué)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生形成共識：世界是物質(zhì)的運動和運動著的物質(zhì)，這是唯物主義的基本觀點。細(xì)胞這一生命的基本單位，演繹著或簡約、或繁復(fù)的生命之歌。生命系統(tǒng)由宏觀到微觀，細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)，系統(tǒng)都有它自身的調(diào)控規(guī)律，這既是運動的觀點，也是辯證的觀點。本課的設(shè)計