光合作用的原理和应用——学情分析
学生在初中时做过“绿叶在光下制造淀粉”的探究实验，知道光合作用的概念。初中的这些知识和实验能力可以给本节内容的学习提供一定的支撑，加上本届学生思维较敏捷，对学习生物学有着浓厚的兴趣，所以能够组织学生在学习过程中开展自主探究。
本课时强调对于知识的理解和了解，由于我校学生大多是城市孩子，即便是农村孩子也几乎不下地干活，他们对于农业生产的田间管理感性认识不足，所以本节课的知识点应紧密结合学生熟知的社会生活（诸如光照充足的地方植物生长好、室内不适宜栽培开花植物等），从而能够通过创设学生熟悉的情景来激发学生学习的积极性和探究问题的主动性。
光合作用的原理和应用——效果分析
评价： 1、教师准备了本节课与光合作用的概念、光反应和暗反应过程研究的多个实验，可见教师下了很大的功夫，备课如此充分，值得我们学习。
2、以教师为主导，以学生为主体，以培养学生的科学素养和探究精神为宗旨，紧密联系现实生活，面向全体学生，有效促进了学生的全面发展和终身发展，是一堂比较成功的示范课。
3、教学思路清晰，学讲练结合，及时巩固。既有课堂练习，又有课后练习，使课堂内外融为一体；既有基础题，又有提高题，使知识得以消化、巩固、升华，使所学的知识能够及时得以消化。
光合作用的原理和应用——教学设计
一、教学目标
1.知识目标：了解光合作用的发现过程，并能简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所和化能合成作用。
2.能力目标：学习各位科学家的发现过程，帮助学生学会运用探究的手段发现问题、解决问题，并完成教材的探究活动—探究环境因素对光合作用强度的影响。
3.情感目标：
（1）通过光合作用发现过程的学习，使学生认识到科学发现的艰辛、科学研究方法的重要性，进而说明学习方法的重要性，领悟自然界生命活动的复杂性和有序性。
（2）学生通过体验科学探究一般过程，了解科学研究的一般方法、养成勇于实践的科学精神，培养学生严谨的科学态度，激发创新意识和创新精神。
二、教学方法
自主性学习；自主探究和合作探究；评价学习。
三、课前准备
多媒体课件，优美的风景图片等。
四、课时安排
第一课时：光合作用的探究历程、光合作用的过程（提交录像课视频）
第二课时：光合作用原理的应用、化能合成作用
五、教学流程：（第一课时）
过程设计
教学内容
设计意图
教师指导（主要包括问题的设置和学习任务的布置）
学生活动
导入新课
多媒体展示一张春天小草生长的图片。
在自然界中绿色植物随处可见，春天是植物生长的大好时节。你知道植物为什么能生长吗？植物通过光合作用。
正确。揭示光合作用之谜，历经200多年的漫长岁月，倾注了几代科学家毕生的精力。拉开历史的帷幕，我们回到遥远的17世纪。
创设问题情境，激发兴探究兴趣，导入新课。
光
合
作
用
的
探
究
历
程
(一)?光合作用的探究历程：
多媒体展示下面资料
1、公元前3世纪古希腊学者亚里士多德的结论：植物的物质积累来源于土壤。
2、1648年比利时医生海尔蒙特的柳树实验。将一株2.3重的柳树苗种在90.8㎏的干土中，只用纯净的雨水浇灌，5年后柳树的质量增加了80㎏多，而土壤减少了不到100g。海尔蒙特的结论是什么?
植物生长所需的原料主要来自水。
你对海尔蒙特的实验结论认同吗？（不认同）
为什么？从实验设计的过程看是不是有不严密之处？（他忽略了空气的作用。没有对实验中某些无关变量严格控制。）
植物生长与空气有着怎样的关系？
多媒体课件依次演示光合作用的多个经典实验过程。
1、1771年普利斯特利的实验：
点燃的蜡烛与绿色植物，密闭， 蜡烛不熄灭。
小鼠与绿色植物，密闭，小鼠不易窒息。
老师质疑：（大屏幕）
（1）该实验的结论是什么？
（2）为什么有人认为植物也能使空气变浑浊？他们忽略了什么条件？
2、1779年英格豪斯的实验：
三组装置:甲组绿叶植物、有光，乙组绿色植物、无光，丙组黄叶植物、有光。
结果：乙、丙组的小鼠死亡。
老师质疑：（大屏幕）
（1）普利斯特利的实验为什么在光下才能成功？
（2）为什么植物只有具有绿叶才能更新空气？
（3）植物吸收了空气中的什么气体？放出的气体是什么？
（4）在这个过程中光能转变成了什么能？
讲述：直到1785年人们才明确绿叶在光下放出氧气，吸收二氧化碳，1845年，梅耶根据能量转换和守恒定律指出，在植物进行光合作用时把光能转换成化学能储存起来。
过渡：那么光能变成化学能储存于什么物质呢？吸收的二氧化碳转变成了什么物质？
3、1864年萨克斯的实验
碘
黑暗 一半暴光——→ 深蓝
绿叶 碘
24小时 一半遮光——→ 无变化
老师质疑：（大屏幕）小组合作探究一
（1）为什么要把绿叶放在暗处几小时？
（2）该实验的巧妙之处是什么？
（3）这个实验是否设置了对照组？哪组是？
（4）实验中所需控制的单一变量是什么？
（5）实验中哪些处理用于排除干扰？
（6）这个实验可以得出什么结论？
过渡：知识的拓宽与延伸
4、恩格尔曼的水绵实验
课件演示：两组水绵，一组照射极细的光束，一组完全曝光，让学生观察好氧性细菌的分布。
小组合作探究二：
（1）为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？
（2）该实验是怎样设计对照实验的？
（3）为什么选择黑暗并且没有空气的环境？
（4）该实验可得出什么结论？
光合作用的场所是叶绿体。
到此为止，光合作用的研究初见成效。总结光合作用的概念和反应式。
探究还在继续：光合作用的原料有水和二氧化碳，那么光合作用释放的氧气来自水还是二氧化碳？
建议：阅读课本同位素标记法
先让学生自己产生设计实验。
肯定学生设计的实验，屏幕投影科学家的实验。
5、1939年鲁宾和卡门用放射性同位素示踪法证明这一问题
H2O和 C18O2——→O2
向植物提供
H218O和CO2 ——→18O2
提问：（大屏幕）
该实验的结论：氧气来自于水。
6、1939年，希尔发现:
光下，离体的叶绿体在含有特定氢受体的条件下，水分解产生氧气，特定氢受体可以接受H+形成[H]
7、从1946年开始，美国的卡尔文等研究了植物进行光合作用时CO2转化为糖类的路线。
8、1954年，美国阿尔农发现：离体的叶绿体在黑暗的条件下，只要提供了ATP和[H],叶绿体就能将
CO2转变为糖。
（二）光合作用的过程
在以上实验探究的基础上，不断呈现出光合作用的过程图解，最后点出光反应阶段和暗反应阶段。并比较二者的不同与联系。
（三）科学探究的一般过程
回顾光合作用的探究历程，一是说说自己的感受，二是总结科学探究的一般过程。
学生相互讨论、交流、评价。
学生可以讨论。
积极思维，回答教师提出的问题。
仔细阅读资料，观察课件演示。让各小组把观察到的经典实验过程用语言表达出来。
学生对老师的设疑进行讨论探究。学生讨论过程中人人参与，生生互动，学生相互启发，共同探究，学会学习。
学生主动展示学习成果，阐明自己的观点和见解，交流合作，形成最佳答案，达到对知识的深入理解和拓宽。
各小组成员对老师的质疑进行自评和互评。
学生主动展示学习成果，小组间评价。
培养学生从资料中获取信息的能力，对实验的评价能力。
培养学生动手能力，感悟成功的喜悦。
深化教材资源，引导学生思维，激发学生探索意识。
设计的目的和策略：通过多媒体课件展示，学生能够直观地感受科学家的探究历程，同时深刻体验科学家们科学的探究方法和思想，即：发现问题——做出假设——实验验证——分析得出结论的探究思路。通过经典实验，进一步理解实验设计中的实验变量、实验遵循的原则。
教与学的方法：引导学生联系初中已有知识，对材料进行分析，表达交流释疑质疑并学会概括总结分析归纳得出结论。培养学生分析问题和语言表达能力。
培养学生严谨的探究精神和科学态度，提高学生生物学素养。
养学生团结协作勇敢有为，探索创新的精神，共同分享学习成果。
通过观察图像增加学生的感性认识，有利于学生掌握光合作用的过程，培养学生的观察能力和将图像转化成文字语言的能力。
课堂小结
课件28张PPT。 穿越时空
仿佛看见伫立在风中的身影光合作用的探究历程五年后柳树重85kg
土壤只减少60g结论：植物生长所需养料主要来自于 。水只浇雨水1648年 海尔蒙特（荷兰）探究植物生长所需的物质来自何处？探究植物生长与空气有着怎样的关系？1771年 普利斯特利（英国化学家）结论：植物可以 空气更新【思考】当时有人重复他的实验，有的时候绿色植物能把坏空气变好，有的时候却不能。这是什么原因呢？探究植物生长与空气有着怎样的关系？植物只有在光下,只有绿叶才能更新空气。甲乙结论：丙 1779年 英格豪斯（荷兰医生） 他继续研究着普利斯特利和英杰豪斯的实验，直到3年后的1782年，他发现植物在阳光下不仅能使“坏”空气变好，而且能够把“坏”空气作为自身的养料。 探究植物生长与空气有着怎样的关系？1782年 谢尼伯（瑞士传教士）光能化学能储存在什么物质中？1845,梅耶（德）能量转化和守恒定律光能到哪儿去了?1864年,德国科学家萨克斯盛有酒精的烧杯里加热滴加碘液晚上用黑纸片遮住光照滴加碘液1864年,德国科学家萨克斯的实验1、为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？
2、叶片一半曝光，一半遮光，目的是？植物在光下产生了淀粉将叶片中原有的营养物质耗尽进行对照3.剪下叶片，用酒精处理。有必要吗？4、这个实验得出什么结论？脱去原有色素，防止原有颜色干扰结果小组合作探究1由1列圆柱状细胞连成的不分枝的丝状体。特点：叶绿体呈带状，螺旋
排列在细胞中 。材料1：水绵1880年，恩格尔曼集中在O2多的部位恩格尔曼实验演示4、结论： 是释放氧气的场所1．为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？ 3．为什么选用黑暗并且没有空气的环境？ 2．该实验的对照实验是怎样设置的？水绵有带状叶绿体；好氧细菌追踪O2的释放部位排除环境中光线和氧气的影响叶绿体小组合作探究2极细光束和不照光的部分，完全曝光 直到1896年，法国科学家贝尔纳斯在前人的研究基础上，给绿色植物这一独特的生理化学过程命名为“光合作用”。 光合作用的概念绿色植物通过 ，利用 ，把 和 转化成储存能量的 ，释放出 的过程。叶绿体光能CO2H2O有机物O2光合作用反应式CO2＋H2O （CH2O）＋O2光能叶绿体有机物光合作用释放的氧气到底来自CO2，还是H2O？
2、怎样设计分组对照实验？尝试画出
示意图。
3、可能出现哪些实验现象?对应的结论
又分别是什么？同位素标记法
放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。（材料：小球藻，培养液，H2O， H218O CO2，C18O2)小组合作探究31、作出的假设是什么？第一组 第二组光下的小球藻 得出结论：光合作用释放的氧气来自 。水1939年 美国鲁宾和卡门的实验预测1：第一组为O2，第二组为18O2，来自H2O；
预测2：第一组为18O2 ，第二组为O2 ，来自CO2；光合作用的进一步探究: 光合作用的过程1939年，希尔发现:
光下，离体的叶绿体在含有特定氢受体的条件下，水分解产生氧气。特定氢受体可以接受H+推测O2中的O原子来自于 。 水 1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验发现： 给叶绿体照光，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。结论：在光照时，叶绿体中生成了_____ATP光合作用的进一步探究：光合作用的过程从1946年开始，美国的卡尔文等研究了植物进行光合作用时CO2转化为糖类的路线。思考：CO2转化为糖的过程中，C的转移途径？（1）向反应体系中充入一定量的14CO2 ，光照30秒后
检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。（3）将光照时间逐渐缩短至几分之一秒时发现，90％
的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。（2）在5秒钟的光照后，卡尔文等同时检测到了含
有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6）。 光合作用的进一步探究：光合作用的过程1954年，美国阿尔农发现：
离体的叶绿体在黑暗的条件下，只要提供了ATP和[H],叶绿体就能将
CO2转变为糖。结论：CO2转化为糖不需要 ，
需要 。光ATP和[H]光合作用的进一步探究：光合作用的过程光合作用的探究历程发
现
内
容发现年代光合作用的发现史……你有哪些感悟？观察发现问题做出假设设计实验
验证假设得出结论科学探究的一般过程小 结1、阅读教材103、104页光合作用的过程。
2、尝试用自己的语言描述光反应和暗反应两个阶段的变化。自 主 梳 理3、完成学案上的达标检测。谢 谢!光合作用的原理和应用——教材分析
光合作用的原理和应用一课，主要介绍了光合作用的探究历程，光合作用的过程和应用等知识。教材介绍的与光合作用有关的几个经典实验，有利于培养学生的科学精神和严谨的科学态度，培养学生掌握生物科学的研究方法。光合作用的过程介绍了光反应和暗反应过程中物质和能量的变化，光合作用原理的应用通过学习光合作用强度，引导学生探究环境因素对光合作用的影响，使知识得到迁移和应用。
光合作用的原理和应用——观评记录
观察课题：《光合作用的原理和应用》
观察维度与视角：课程性质——目标、实施、评价
观察员：生物组成员
观察记录与建议：
目标视角：
1、学案目标充分体现了《普通高中生物课程标准》中的课程理念。“面向全体学生，提高生物科学素养，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系”，积极鼓励学生主动参与，乐于探究，培养学生的创新精神和探究能力，提高高一年级新生的学习兴趣。 2、教学目标具体、明确，符合课标精神和学生的认知规律。本节课是根据大多数学生现有知识、经验这一认知能力的发展水平和生物学科特点，恰当地制定了知识、能力、情感态度和价值观三级目标，既使学生掌握相关基础知识，又锻炼相关能力：如实验分析和设计能力、学生参与讨论与交流及合作能力、同时感受探究活动设计，体验探索的乐趣以及通过提出问题、作出假设，培养科学的探究精神和态度。
实施视角： 1、教学设计编排合理，教材处理得当，符合学生认知发展实际和规律。教学内容从学生已有生活经验入手，通过层层突破、深入引导，学生从开始的模糊认识逐渐深入到关键，进而突破了难点，沿着这一规律，较易地完成了教学任务，学生轻松地学完了规定的内容，符合学生认知发展实际和规律。 2、创设教学情境，激发兴趣，在轻松和谐环境中教与学。教师以近200年来的多个科学家的探究实验为材料，创设的实验情境，让学生感到问题熟悉、新奇而又富有挑战性，使学生处于想知而未知，欲罢而不能的心理状态，有一种跳一跳摘桃子的感觉，引起强烈的探究求知的欲望。
3、善于采用启发式组织教学。在整堂课的教学中，总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确，既激发了学生的好奇心，也培养了学生的科学思维能力。学生带着问题，在教师的引导下，学生积极思考分析，使问题得以一个个解决。 4、注重科学探究能力的培养。
教学建议： 1、课堂落实不够，学生主动性发挥不够。
2、课堂留白时间较少，导致学生思考不过深入。
光合作用的原理和应用——评测练习
【当堂达标检测】
下图是光合作用过程的图解。请根据图回答下面的问题。
（1）绿色植物进行光合作用的细胞器是 ，参与光合作用的色素分布在该细胞器的 ，这些色素的作用是 。
（2）光合作用的过程可以分为两个阶段，A表示 阶段，B表示 阶段；
A阶段的场所是________________________，B阶段的场所是__________________。
（3）写出图中①一⑤所示物质名称：
① ；② ；③ ；④ ；⑤ 。
（4）C和D的化学过程分别是 、 。
【课后跟踪训练】
1．与光合作用光反应有关的是（ ）
①H2O ②ATP ③ADP和Pi ④CO2
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④
2．光合作用不在叶绿体类囊体膜上进行的是( )
A．ADP+Pi+能量→ ATP B．氧气的产生
C．二氧化碳的固定 D．[H]的产生
3．光合作用过程中能量的转换过程是（ ）
A．光能 → 叶绿素中的化学能 → 水中的化学能
B．光能 → 活跃的化学能 → (CH2O)中的化学能
C．光能 → 活跃的化学能 → 叶绿素中的化学能
D．光能 → 活跃的化学能 → C3中的化学能
4．光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，下列叙述中正确的是（ ）
A．光反应不需要酶，暗反应需要多种酶
B．光反应消耗水，暗反应消耗ATP
C．光反应固定二氧化碳，暗反应还原二氧化碳
D．光反应储存能量，暗反应消耗能量
5．从植物细胞中提取叶绿体，放人加有ADP、磷酸盐、氢受体等物质的溶液中，在其他条件都适合的情况下进行光合作用实验，将实验结果绘成如下图所示。请根据图回答下面的问题。
（1）AB段无有机物生成，原因是 。
（2）BC段有有机物生成，原因是 。
（3）CD段有机物合成速率迅速下降，原因是 。
光合作用的原理和应用——课后反思
遵照教学设计，我实施了这节内容的教学活动，时间充沛，学生有思考的空间并取得了成功。主要表现为：课堂气氛活跃，学生的自主探究和合作探究都很深入，学生之间的互动评价学习得到充分的发展，学生真正成为了学习的主体，培养和提高了学生的学习能力，但在教学的实施过程中也发现了存在的问题和一些应该注意的地方，如果能够做好这些，课堂教学的效果会有进一步的提高。
（一）指导思想明确
强调学生的自主学习，充分发挥学生的主体作用。教师的主要任务就是帮助学生完成从对知识的初步理解深化到综合理解和应用上，把知识转化为能力，真正地发挥主导作用，这样就保证了课堂是学生的，学习是高效的，发展是实际的。
（二）教学设计特色
体现了新课程理念，充分体现了自主探究和合作探究学习方式，学生由被动学习变为主
动学习，真正改变了学生的学习方式，以探究性学习为主体来获取知识，强调了学习过程和方法的培养，光合作用的探究历程通过分组学习和讨论交流，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、分析和解决问题的能力，以及交流和合作的能力。改变了以往以教师讲授为主的教学方式，这是本节的显著特色。
（三）课前准备充分
使用自主探究和合作探究的教学模式完成基础学案和板书提升落实知识体系，有利于课堂活动的连续性和递进性。多个科学家的实验过程的探究，不仅提高了学生学习的兴趣，更充分地实现了学生的分析实验能力的培养。
（四）教学效果评价
光合作用的探究历程这一部分，让学生分组分配好任务，每一组负责一个科学家的发现过程及分析，先自学并查找有关资料，再小组讨论归纳，课堂用来展示归纳并解答疑难问题。学生模拟了当时科学家的发现过程，兴趣浓厚，把自己置身于科学家的研究过程中，体会了科学家探索科学的方法，其他同学通过提问方式加深了对实验的理解和分析，培养了学生的科学精神和科学态度，提高了学生的兴趣，取得了好的教学效果。
最后由学生畅所欲言，说说由光合作用过程联想到了什么，学生发挥联想、畅所欲言，培养学生的情感态度与价值观及科学的动态观，发挥学生的联想能力。学生的学习兴趣再次激起，充分培养了学生的语言表达能力。
（五）需改进的地方
作为一名多年进行高中生物教学的教师，在高考的指挥棒引导下，还没有从思想上根本转变教学观念，教学中不能完全以学生为主体，教师为主导，忽视了学生的情感体验，始终担心教学任务的完成，教师的讲解过多。
因此，这就需要我不断更新教育理念，转变教学方法，不断加强新课程理论学习，力争把时间给学生多一点，引导学生讨论、探究，使课堂充满生机和活力。
光合作用的原理和应用——课标分析
分析科学家对光合作用的认识过程，形成光合作用的基本概念；
阐明光合作用的过程及实质，探究影响光合作用速率的环境因素，
认识光合作用原理对提高作物产量的指导作用，理解光合作用是生物界乃至整个自然界最基本的物质代谢和能量代谢。
