教学设计
教学主题
光合作用的原理和应用
一、教材分析
本节课为高中必修1《分子与细胞》（人教版）第5章 第4节《能量之源──光与光合作用》中的学习内容。第4节的教学包括“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理和应用”两小节，其中“光合作用的探究历程”以光合作用探究过程中的几个经典实验的介绍，从一个侧面上反映了科学探究的一般方法，是学生体验科学精神、科学态度和科学研究方法的好素材。
在本节课案的设计中，笔者将教科书100页的“资料分析1”和101-102页的几个实验介绍，以时间为序，抓住几个最为经典的实验，重新构建了“光合作用的探究历程”一节课的教学内容。
通过重组的教学内容的实施，不仅可为后面众多的实验探究内容的学习，奠定一个良好的感知基础，也为下节课学习“光合作用过程”做好了知识的铺垫。
二、学生分析
高一年级的学生在初中接触过生物学，但对本节知识的支撑较弱，加上学生有城市的也有农村的，生物的知识层次有差别，在教学中通过一些学生很熟悉的贴近生活的知识、图片、动画激发学习兴趣，启发学生积极思考，组织学生在课堂上开展讨论和探究。
三、教学目标
1 知识目标
（1）简述光合作用的概念
（2）说明对光合作用的认识过程?
（3）简要分析萨克斯实验、恩格尔曼实验、鲁宾-卡门实验，总结出光合作用需要光、场所在叶绿体中、产物主要有淀粉、释放氧气中的氧来自水。
2 能力目标
（1）在尝试萨克斯实验操作中；学会控制变量、设立对照和重复实验。
（2）在资料分析和实验观察中，学会运用恰当的语言文字表述光合作用的大致过程。
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3 情感态度价值观目标
（1）参与光合作用探究历程中经典实验的问题讨论，交流观察的结果；体验科学探究的艰辛；
（2）认同科学是在不断观察、实验、继承、争论中不断向前发展的。
四、教学环境
□简易多媒体教学环境?? √交互式多媒体教学环境?? □网络多媒体环境教学环境?? □移动学习? ?□其他
五、信息技术应用思路（突出三个方面：使用哪些技术？在哪些教学环节如何使用这些技术？使用这些技术的预期效果是？）200字
复习——通过翻题板由小组随机认领问题，通过交互游戏复习初中相关基础知识。
导入——以植物是一座“绿色工厂”源源不断生产有机物的情境导入，提高兴趣。
探究——借助光合作用flash动画，引领合作探究。
讲授——用flash动画对光合作用的探究历程进行形象演示。
交互游戏——利用电子白板及flash动画，在游戏中强化对光合作用过程的理解。
绘画——绘画成果用实物投影展示。
教学评价——投影展示规范答卷，鼓励性评价。
在教学中，通过这些信息技术的运用，可以起到激发学生的学习兴趣、将抽象知识直观化、教学评价更即时，提高课堂效率的作用。
六、教学流程设计（可加行）
教学环节
（如：导入、讲授、复习、训练、实验、研讨、探究、评价、建构）
教师活动
学生活动
信息技术支持（资源、方法、手段等）
导入新课
通过初中生物课的学习，我们已经知道，植物的每一片绿叶就好像是一座“绿色工厂”，它源源不断地生产着有机物。绿色植物生产有机物的过程是通过什么生理过程完成的呢？（光合作用）什么叫光合作用呢？
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学生回答，
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填写学案“一 ”
用触发器功能制作的PPT翻题板。
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科学家是通过哪些怎样的实验设计，去探索光合作用奥秘的呢？
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今天我们就一起来回眸光合作用研究的历史，去初步揭开光合作用之谜。
科学家是通过哪些怎样的实验设计，去探索光合作用奥秘的呢？
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今天我们就一起来回眸光合作用研究的历史，去初步揭开光合作用之谜。
多媒体播放激发兴趣，导入新课。
呈现学习材料，师生合作探究
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简介：人们对光合作用的探索的历程…
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板书课题：光合作用的探究历程
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一、光合作用探究的前期实验：
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1．海尔蒙特实验
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演示多媒体课件：海尔蒙特的实验过程和结果
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提出相关问题：实验能得出什么结论？
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共同讨论得出结论：植物生长发育所需的养料主要来自水分。
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进一步提出问题：海尔蒙特的实验得出结论严密吗？
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学生观察、思考、同桌议论举手回答
演示多媒体课件：海尔蒙特的实验过程和结果
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2． 普里斯特利实验
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演示多媒体课件：普里斯特利实验过程及现象
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提出问题：
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（1）本实验又能得出什么结论？
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??? （2）后来科学家重复他的实验，发现有时候成功，有时候失败，失败的最可能原因是什么？
学生观察、思考
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演示多媒体课件：普里斯特利实验过程及现象
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3． 英格豪斯实验
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演示多媒体课件：英格豪斯实验大致过程，
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提出问题：英格豪斯得出的结论是什么？
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小结转题：这些前期实验探究，对于光合作用问题的解决没有取得实质的突破，但启迪人们进一步去设计更加巧妙的实验。
学生观察、思考
演示多媒体课件：英格豪斯实验大致过程
萨克斯实验的探究
二、光合作用探究取得重大发现的相关实验：
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1．萨克斯实验
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安排学生阅读课本：P．102第一自然段
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巡回指导学生阅读
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思考并讨论问题：
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①本实验共有几个处理过程？
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②本实验可以得出什么结论？
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演示多媒体课件：萨克斯实验的步骤
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抽问学生回答，及时评正
学生自主阅读教材内容；根据提出问题同桌讨论；尝试填写学案，讨论后再自我更正
演示多媒体课件：萨克斯实验的步骤
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恩格尔曼实验的探究
2．恩格尔曼（G．Engelmann）实验
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演示多媒体课件：“恩格尔曼实验”动画过程
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教师引导、师生共同讨论：课本P．100“资料分析1”，指导回答有关问题：?
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（1）恩格尔曼实验方法的巧妙之处（见PPT）
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（2）恩格尔曼实验的结论：氧气是 释放出来的，光合作用的场所是 。?
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学生观看动画，结合教材内容阅读，思考并完成学案相关内容的填写
演示多媒体课件：“恩格尔曼实验”动画过程
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鲁宾-卡门实验的探究
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3．鲁宾（S．Ruben）和卡门（M．Kamen）的实验
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提出问题：恩格尔曼的实验已经证明叶绿体是光合作用的场所，并且释放氧气，那么光合作用产生的氧气到底是来自水还是二氧化碳呢？
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联系前学知识，介绍同位素标记法的应用
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引导并指导学生尝试设计实验的方案
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演示多媒体课件：
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实验探究──用“同位素标记法”设计实验?
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（1）提出问题：探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？??
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（2）作出假设：
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假设一：光合作用释放的氧气来自。（第一组）
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假设二：光合作用释放的氧气来自。（第二组）?
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（3）实验设计与操作：
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第一组：向植物提供 和 ?；?
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第二组：向同种植物提供 和 。?
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（4）实验结果：第一组释放的氧气全都是 ，? 第二组释放的氧气全都是 。?
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（5）实验结论：光合作用释放的氧气来自 。
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进一步学习利用同位素标记法，探究实验设计的诀窍；
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在教师指导下，通过合作学习，完成学案内容的填写，并勾划教科书中的要点
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?演示多媒体课件：“鲁宾-卡门”实验过程及结果动画
简介卡尔文实验
4．卡尔文（M．Calvin）实验
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指导学生阅读：课本P．102第四自然段，分析卡尔文采用的实验方法是什么？ 得出了什么结论？
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简要阅读教材，回答问题
?演示多媒体课件：“卡尔文”实验过程动画
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师生共同参与，合作学习
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指导学生尝试写出光合作用过程的化学反应式：?
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? 教师恰当点拨，巡回指导学生
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? 师生共同评价，教师评正
1-2名学生在黑板上、其余学生在学案中，完成光合作用反应式的书写
?实物投影展示绘画结果
课堂演练评价
简要讲述：通过本节课的学习，我们可以看到几代科学家历经数百年才对光合作用这一生理过程有了一个大体清楚的认识，可见科学发展的道路是很艰难的，它包含了科学家们的艰辛和智慧，还与各门科学技术手段的进步与应用密切相关。
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光合作用是一个非常复杂生物化学过程，仍有一些未解之谜等待我们去探索。
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在光合作用过程中，CO2? 和H2O是怎样转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气，这将是我们下节课要继续学习的内容。
感悟科学道路的艰辛
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引导学生体会勇于创新的科学精神和严谨的科学态度。
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?评价
教师安排学生完成学案“课堂巩固练习”内容
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习题练习的当堂评正
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重点对“课堂巩固练习”3中的实验方法和步骤做点拨和评析。
学生先自主完成学案中的课堂练习
三维目标的检测
七、教学特色（如为个性化教学所做的调整，为自主学习所做的支持、对学生能力的培养的设计，教与学方式的创新等）200字左右
1.充分利用了数字化教学技术。
复习——通过翻题板由小组随机认领问题，通过交互游戏复习初中相关基础知识。
导入——以植物是一座“绿色工厂”源源不断生产有机物的情境导入，提高兴趣。
探究——借助光合作用flash动画，引领合作探究。
讲授——用flash动画对光合作用的探究历程进行形象演示。
交互游戏——利用电子白板及flash动画，在游戏中强化对光合作用过程的理解。
绘画——绘画成果用实物投影展示。
通过对信息技术的运用，达到激发学生兴趣、将抽象知识直观化、提高课堂效率的目的。
教学评价——投影展示规范答卷，鼓励性评价。
2.创设较多的活动，使学生主动参与学习。
让学生绘画光合作用过程。
3.对传统教学手段进行适当创新使用。
（1）在绘画检测环节，学生动手绘制光合作用图解，有利于培养合作探究精神、动手能力和思维能力。
（2）最后的教学效果评价环节，采取梯度设题、自助餐式完成、限时测试、同桌互批等方式，有利于不同层次的学生都有适当的发展空间。
课件36张PPT。能量之源——
光与光合作用二、光合作用的原理和应用1、光合作用的概念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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。2、光合作用的实质合成有机物，储存能量光合作用的探究历程普利斯特利的实验结论：水分是植物建造自身的原料。17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验1771年普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？1779年，荷兰的英格豪斯 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。 到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧气光？光能化学能储存在什么物质中？德国梅耶 1864年，萨克斯(德)的实验（置于暗处几小时）
思考：目的是什么？为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽 1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉1864年，德国萨克斯实验让一张叶片一半
曝光一半遮光绿叶在光下制造淀粉。用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？结论第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）结论光合作用产生的有机物又是怎样合成的？ 返回光合作用氧气来源的探究（１８３９年）美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。光合作用的定义 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。总结光合作用的反应式反应物、条件、场所、生成物CO2＋H2O （CH2O）＋O2光能叶绿体糖类光合作用过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？
暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光、无光都能反应H2O类囊体膜酶光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：（还原剂）ATP的合成：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中场所：条件：物质变化能量变化进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用CO2 五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3C3的还原叶绿体基质
多种酶糖类卡尔文循环暗反应阶段CO2的固定：C3的还原：叶绿体的基质中[H] 、ATP、酶场所：条件：物质变化能量变化CO2 五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3叶绿体基质
多种酶糖类[H]比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解； ATP的生成CO2的固定； C3的还原 ATP中活
跃化学能光能ATP中活
跃化学能有机物中稳
定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用总过程：叶绿体处于不同的条件下，C3、C5、［H］、ATP以及（CH2O）合成量的动态变化1停止光照，CO2供应不变光反应减弱【H】、ATP、O2产生减少暗反应CO2固定仍正常进行C3还原减弱C3含量上升C5含量下降C6H1206合成量减少2突然光照，CO2供应不变光反应增强【H】、ATP、O2产生增多暗反应CO2固定仍正常进行C3还原增强C3含量下降C5含量上升C6H1206合成量增加3光照不变，停止CO2供应暗反应CO2固定减弱，C3还原仍正常进行C6H1206合成量相对减少C3含量下降C5含量上升【H】、ATP相对增加O2产量减少4光照不变，CO2供应增加暗反应CO2固定增强，C3还原仍正常进行C6H1206合成量相对增加C3含量上升C5含量下降【H】、ATP相对减少O2产量增加5光照不变，CO2供应不变，（CH2O）运输受阻产物积累，会抑制相应反应速度 CO2固定速率速度大于还原速度C6H1206合成量相对减少C3含量上升C5含量下降【H】、ATP相对增加 3.叶绿体处于不同的条件下，C3、C5、［H］、ATP以及（CH2O）合成量的动态变化光反应2H2O →4 [H] + O2水的光解：ATP的合成 ：暗反应总结：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。
②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________ 。
③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______
④图中G________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______， H为I提供__________Ｏ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类光合作用原理的应用影响光合作用强度的因素？CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。化能合成作用自养生物 以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。异养生物 只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。化能合成作用 利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。光能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）化能合成作用：（属于自养生物）化能自养类型：
硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等6CO2+6H2O (CH20)+6O2细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。
