《光合作用的原理和应用（第一课时）》教学设计

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《光合作用的原理和应用（第一课时）》教学设计
普通高中生物新课程必修1《分子与细胞》模块(人教版)
福安二中 阮建英
一、教材分析与教学设计思路
光合作用是植物体最基本的新陈代谢，是生物界物质和能量的基本来源。光合作用知识的掌握为生态系统结构和功能的学习奠定基础，当今人类社会面临的粮食、资源、环境等问题与光合作用有着密切联系,所以光合作用知识在全书教材中占有重要地位，是整个高中阶段的重点，也是高考必考的知识点。
本节教学设计意图沿着光合作用的发现历程对光合作用的光反应和暗反应这两个阶段从物质变化和能量转化的高度作深入的探讨和研究，引导学生从物质和能量转变的角度去理解光合作用的实质，掌握本节重点；同时希望通过对教材中科学家关于光合作用探究过程的经典实验的学习和分析，使学生体会经典实验所蕴含着科学探究的一般方法，初步建立科学探究的能力。
二、学情分析
对于本节内容，学生在初中已有一定的知识基础，学生的基本情况如下：
●对光合作用大体内容基本了解
●对光合作用发现史有待于系统研究
●对光合作用详细的过程有待深入探究
三、教学目标设计
１、知识目标：
（1）学生能够描述光合作用的认识过程。
（2）描述光反应、暗反应过程的物质变化和能量转化。
２、能力目标：
（1）尝试进行实验设计，学会控制自变量、设置对照实验。
（2）在有关实验、资料分析、思考与与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达的能力及分享信息的能力。
３、情感、态度和价值观目标：
通过光合作用的探究历程，学生能体验前人设计实验的技能和思维方式，同时能认识到科学是在不断的观察、实验和探索中前进的。通过光反应和暗反应关系的分析，能树立科学的辨证观点。
四、重点难点及确立依据：
1.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。
2.教学难点
光反应和暗反应的过程。
学生了解了在光合作用探索历程中所出现的问题和解决的方法，等于沿着科学家的发现思路作了一次思维的探究。这有利于培养学生的科学精神和科学思维，同时为讲述光合作用的原理做好知识铺垫。因此，光合作用的发现及研究历史是教学的重点。
光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽象，又是理解光合作用实质、探究影响光合作用强度的环境因素的基础。因此，光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系是教学的重点和难点。
五、教法学法及媒体选择
1．教法及媒体选择
根据新课程理念，针对本节内容，我主要采取探究式教学与多媒体辅助教学相结合的方法。在教学过程中，以光合作用发现历程的经典实验为线索，启发学生从现象入手提出问题，进而设计实验进行验证，通过探究性学习，使学生积极主动地参与教学过程中，探索光合作用的实质，充分体现学生的主体地位。
因为光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽象，而多媒体它不仅使教学视听化、形声化，而且使课堂的直观性更加突出；更重要的是多媒体“活化”了教材，倍受学生的欢迎，因此这一部分内容我结合多媒体辅助教学，通过多媒体把光反应和暗反应形象生动的再现在屏幕上增强教学的直观性，起到突破难点的作用。
2．学法
教学是教师与学生交流的过程，选择良好的学法关键在于找到教法与学法的结合点，实现教、学的统一。与探究式教学法相对应，我通过组织学生观察、自学、讨论，使他们能用观察法、分析法、比较推理法得出结论，进行探究性学习，培养学生的自学能力、观察能力和创造思维能力。
六、教学过程设计
整节课教学环节、教学策略可概括为以下几句话：
情趣导入，引出概念
回眸历史，启发探究
多重策略，突破难点
（1） 情趣导入，引出概念
创设情境： 1.出示阳光下最大的魔术图片

1988年，又一项有关光合作用的研究成果获得了诺贝尔奖。得奖的评语中称“光合作用是地球上最重要的化学反应”
2.设疑：为什么说“光合作用是阳光下最大的魔术”呢？让我们再来看一组数据：
①地球表面上的绿色植物每年通过光合作用大约制造4400亿吨有机物；
②地球表面上的绿色植物每年通过光合作用储存的能量约为7．11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需要的能量的100倍。
（设计意图：通过创设情境，让学生体会光合作用的神奇，激发学生的兴趣，对光合作用产生进一步学习探究的欲望。）
引入新课：什么是光合作用？试着回顾初中所讲的内容，归纳出光合作用的概念。
给出光合作用的的概念后，教师讲述：人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了200多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣吧。（自然过渡到下面内容的学习）
（二）回眸历史，启发探究
本部分在教材中呈现的是科学史教育，是对众多科学家关于光合作用探究过程的简介。以往常规的教学只是简单介绍科学家的实验及结果，为了能够体现新课标精神，突出生物学科重视科学探究能力培养的学科特点，对本部分内容教学我是如此处理的，利用科学探究的一般过程作为教学主线，光合作用反应式为辅线，将教材介绍的经典实验置于科学探究过程这个主线中，使学生通过对经典实验的学习和分析，体会经典实验所蕴含着科学探究的一般方法，初步建立科学探究的能力。
本部分教学具体设计如下：
1．首先向学生展示这部分的主题思路——科学探究的一般过程：
2．【探究活动】：光合作用的探究历程
本部份教学按时间顺序介绍了海尔蒙特、普里斯特利、英格豪斯、梅耶、恩格尔曼、萨克斯、鲁宾、卡门、卡尔文等人有关光合作用的实验，让学生对光合作用发现史有个系统的认识。但由于时间关系，其他人的实验只能简要进行介绍，重点探究普利斯特利、萨克斯、鲁宾、卡门三个经典而又重要的实验。
（1）．课件播放海尔蒙特实验。简要介绍其过程，学生说出结论，引导学生说出其实验的不足之处-----没有设置对照实验，使实验结果说服性变差，使学生认识到设置对照实验的重要性。
（2）．用多媒体课件展示普利斯特利的实验过程，教师引导学生分析本实验的探究历程：
植物可以影响空气成分吗？
植物可以影响空气成分。
在光照充足的地方将小鼠和点燃的蜡烛分别
放在有绿色植物的密闭玻璃罩中，
则小鼠不易死亡，蜡烛也不易熄灭。
植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要的气体
植物可以更新空气
（3）．在普利斯特利的实验基础上还要通过对英格豪斯的500次更新空气实验分析，主要通过问题探究方式：为什么英格豪斯的500次更新空气实验有的成功有的没有成功呢？（只有存在阳光时，植物才能更新空气）
（4）．1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
（5）．1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；
（6）．萨克斯的实验（首先用课件展示实验过程，然后再让学生自主讨论尝试分析科学探究一般过程的六个方面）
（7）．回顾上节恩格曼实验，提问学生其实验结论（光合作用的场所是叶绿体，光合作用的产物有氧气。）
（8）．鲁宾、卡门的实验——探究光合作用释放氧的来源（首先用课件展示实验过程，然后再引导学生讨论分析科学探究一般过程的六个方面）
（9）简要介绍卡尔文的发现。
3．学生思考与讨论教材：
光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？你能用一个化学反应式表示出来吗？
大部分学生通过以上的探究性学习，能够明确光合作用的原料、产物、场所和条件是什么并写出化学反应式。
CO2+H2O （CH2O）+O2
承上启下，自然引入光合作用的过程的教学。
（三）多重策略，突破难点
光合作用的过程，重点要使学生掌握光反应和暗反应两个过程的发生部位、条件等区别和联系，特别是其中的物质变化和能量变化的过程. 总体来说这部分内容比较抽象，通过运用图文、借助动画、对比、练习等多重策略，使学生理解得更透彻。
1. 让学生阅读“光反应与暗反应”部分，然后观察两阶段动画，引导学生分析每阶段主要的物质和能量变化，并总结光反应、暗反应反应式。（设计意图：通过多媒体动画的形式展现微观的生理动态，突破了难点，还培养了学生的观察能力及分析归纳能力。）
2.．列表让学生比较光反应与暗反应的区别和联系。（设计意图：利用表格使知识网络更为简洁、清晰，便于理解、记忆。同时有利于培养学生的概括能力、语言表达能力。）
光反应阶段 暗反应阶段
所需条件 必须有光 有光无光均可
进行场所 类囊体的薄膜上 叶绿体内的基质中
物质变化 H2O分解成O2和［H］；形成ATP 二氧化碳被固定；C3被［H］还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi
能量转换 光能转变为化学能，储存在ATP中 ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能
联系 物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。
3. 总结提升：（1）师生共同写出光合作用完整的反应程式，
6CO2+12H2O──→C6H12O6+6O2+6H2O
（2）鼓励学生尝试说出光合作用的实质（二个转化），巩固重点
4、进行课堂反馈，通过学生对相关问题的回答，做练习等，了解学生的学习情况和对知识的掌握。
5、布置作业
（1）完成教材106页 一、3、4、5、6、7
（2）课后探究：参考科学家探究的一般过程设计一个探究方案：证明CO2是光合作用的原料（请参考以下的材料仪器设置实验;金鱼藻,天竺葵,小试管,大烧杯,橡皮塞,火柴,卫生香，NaHCO3溶液, ( file: / / / E:\\XXN%20移动硬盘上的所有资料\\7月24日培训\\guang\\光和作用吸收二氧化碳-1(阳光照射)(mpeg4).avi" \t "_parent )酒精灯,酒精,碘液等。）
七、教学流程图
八、 教学小结与反思
在本部分内容教学中，教学目标达成，重点难点得到突破，体现了新课标的思想-----注重实验设计能力的培养和科学素养的培养。
本节教学希望把科学知识作为培养学生科学精神和创新思维能力的载体，从重复古代科学家的经典实验到课堂上的交流讨论、发现探索，再到实验设计，为学生搭设一个自主学习、发现探究的“平台”。
在实际教学活动的实施过程中，学生表现出浓厚的学习兴趣，积极参与讨论和探究, 有关知识探究很全面，但重点不够突出，总结提升部分也做得不是很系统,且课堂教学时间不容易控制，完成教学计划所需要的时间比预计时间长了许多，导致后面练习方面时间不够，还好本节内容还有第二课时，可在第二课时给予适当弥补；另外学生在探究性学习过程中对实验的分析、讨论、设计以及语言表达等方面都显得比较薄弱，有待于多加强训练；还有对课堂生成问题应加强组织讨论,调控的能力，不一定所有问题都在课堂上统一结论，但要珍视学生有价值的提问，要敢于适当开放。
九、板书设计
第4节 能量之源——光与光合作用
光合作用的原理和应用
（一）．光合作用的探究历程
海尔蒙特实验——植物增重来自水
普里斯特利——植物可以更新空气
英格豪斯实验——动力：光
梅耶——光能转化成化学能
恩格尔曼实验 ——叶绿体是光合作用的场所
萨克斯实验——产物：淀粉(实验组)
鲁宾和卡门实验——O2中的O来源于H2O
卡尔文——卡尔文循环
（二）．光合作用的过程
1、光反应
2、暗反应
提出问题
作出假设
设计实验
结果分析
得出结论
实施实验
作出假设
设计实验
分析结果
得出结论
实施实验
提出问题
提出问题
得出结论
结果分析
作出假设
设计实验
实施实验
提出问题
植物光合作用的产物除氧之外还有什么？
植物光合作用的产物还有淀粉。
碘液处理
酒精脱色
曝光一侧的叶片经过碘液处理后变成蓝色,而遮光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。
植物在光合作用中产生了淀粉。
提出问题
得出结论
结果分析
作出假设
设计实验
实施实验
光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳
光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）。
A气体无放射性，B气体具有放射性；而且等体积二者的质量比为8：9 。
光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。
光
叶绿体
叶绿体
引出概念
展示材料、创设情境
教师：给出科学探究的一般过程
多媒体：介绍关于光合作用发现过程一些科学家的经典实验
学生活动：按探究的一般过程重点探究普普利斯特利、萨克斯、鲁宾、卡门三个实验
回眸历史，启发探究
学生活动：通过实验分析得出光合作用的原料、产物、场所、条件，写出光合作用的反应式
多媒体：播放光反应与暗反应过程
学生活动：通过表格比较光反应与暗反应的物质变化和能量变化。
师生共同总结提升
学生练习、课堂延伸
物质变化
能量变化：
物质变化
水的光解
ATP的合成
光能→ATP中活跃化学能
CO2的固定
C3的还原
ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能
能量变化：
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