光合作用的原理和过程

第五章 细胞的能量供应和利用
第四节 能量之源——光与光合作用
二．光合作用的原理和应用
（第1课时）
合肥七中 唐丽霞 230001
一、学情分析
学生在小学的《科学》和初中《生物》课中已学习过有关光合作用的知识，在生活实践中对光合作用也有所了解。这些知识、经验和技能是学好本节内容的重要基础。对于光合作用中的物质代谢和能量代谢过程的学习学生会有些困难。针对这种情况，在教学过程中教师可以多角度提出问题，引导学生围绕问题进行分析、推理，从而得出结论。
二、教学目标
1、知识目标：说明光合作用的原理和光合作用的过程。
2、能力目标：通过对光合作用探究历程的学习，培养学生分析、推理的思维能力；
通过对光合作用过程的学习，培养学生知识整合的能力。
3、情感目标：激发学生进行科学探究的兴趣；
感受科学家实事求是的科学态度、坚忍不拔的意志品质；
养成严谨的科学态度，树立创新的科学精神。　
三、教学重点
光合作用的原理和光合作用的过程。
四、教学难点
光合作用的过程中物质变化和能量变化。
五、教学准备
多媒体课件。
六、教学方法
讨论法、探究法、分析法、讲授法等相结合。
七、教学策略
1.对多个实验进行有效的整合
光合作用的探究历程中有一系列的实验，学生学习这些探究实验的过程也就是学习光合作用原理的过程。有些实验学生在小学和初中时就有所接触，对于这些探究实验的学习采取以学生自学为主，教师从多角度提出问题，让学生带着问题去阅读、思考、讨论，在学生解答的基础上教师再加以适当的点拨，引导学生归纳出光合作用的反应式。通过对反应式中元素的来源和去向的探究把学生引入鲁宾、卡门实验和卡尔文实验的学习，这两个实验对大部分学生而言较为陌生，教师先讲授实验过程，再提出问题，接着引导学生分析实验现象，得出实验结论，让学生体验、感受科学家实验的科学性、严谨性。
2.对教材中的某些知识做了适当的调整
在讲授探究氧气来源的实验时穿插介绍光合作用光反应的内容；在讲授探究碳元素的转移途径的实验时穿插介绍暗反应的内容，这样处理不仅将光合作用的探究历程与光合作用的过程进行了有机的整合，便于学生把握它们的联系；还突出了教学中的重点、突破了教学中的难点。
3.师生共同总结光合作用的过程，不仅可以引导学生从整体上把握光合作用中的物质变化和能量变化，还可以培养了学生对知识归纳、整合的能力。总结过程中教师还逐步画出光反应、暗反应过程的板图，使教师对光合作用的过程教学变得更加完整，更有利于学生得掌握。
八、教学设计
教学程序 教 学 过 程 设计意图
教 师 活 动 学生活动
新课引入 通过前面的学习我们知道了叶绿体上不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还分布着许多进行光合作用所必需的酶。那么，这些色素吸收的光能将会转移到何处？这些酶催化了哪些生化反应？今天就让我们来共同学习这些内容。板书： 第四节 能量之源——光与光合作用二．光合作用的原理和应用 回忆上节课所学，期待新课的学习。 建立新旧知识的连接。
光合作用的探究历程光合作用的探究历程光合作用的探究历程和过程 人类对光合作用的探索历经了300多年，请同学们结合以前所学和生活的经验，谈谈自己对光合作用的认识。 板书： （一）探究历程下面请同学们阅读教材，同时思考、讨论以下问题。幻灯片显示问题：1、普利斯特利通过实验得出了什么结论？2、为什么有人认为植物也能使空气变污浊？3、英格豪斯发现普利斯特利实验在什么条件下才能成功？他是否知道绿色植物在光下更新的是什么？为什么？4、光合作用过程中，光能到哪里去了呢？5、萨克斯实验证明了什么？教师再作补充、解释。设问:通过上面的学习我们知道了光合作用的原料、条件、场所和产物，那我们能不能用一个化学反应式把它们表示出来？教师巡视学生书写情况，对反应式的书写进行总结。同时板书如下： CO2+H2O ————→ 淀粉+O2引导：学生归纳光合作用的概念。设问：从反应式我们可以看出，光合作用的原料二氧化碳和水中都含有氧元素，那么，产物氧气中的氧元素是来源于原料中的二氧化碳呢？还是水呢？结合幻灯片内容讲授：美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法（用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。通过追踪同位素去向，就可以弄清化学反应的场所和详细过程。）进行了探究。当时16O被发现有一种同位素是18O，鲁宾、卡门用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。然后进行两组实验：第一组向植物提供H2O和C18O2；第二组向同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧气全部都是O2，第二组释放的氧气全部是18O2。设问：1.实验结果说明了什么？2.两组实验能否只做一组，为什么？教师在学生回答的基础上,在反应式上补充O2中氧元素的来源。 CO2 + H2O ————→ 淀粉 + O2接着设问：水中的氧生成了氧气，那么，氢到哪里去了？指出：水产生氧气的同时还生成了﹝H﹞(还原型辅酶Ⅱ的简化表示方法)，﹝H﹞是种活泼的还原剂。这一过程需要叶绿体中光合色素吸收的光能的参与。光合色素吸收的光能还有一个作用就是在有关酶的催化下，促进ADP与Pi发生化学反应，形成ATP，这样光能就转变为储存在ATP中的化学能。因为这一阶段的化学反应必须有光才能进行，所以称为光反应阶段。发生的场所是类囊体的薄膜。进一步设问：产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转化成淀粉中的碳呢？ 讲授：仍然采用同位素标记法，美国科学家卡尔文等用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪检测14C的去向，最终探明了14CO2首先与小球藻体内的C5(一种五碳化合物)结合，形成14C3(一种三碳化合物)，这个过程叫做二氧化碳的固定。在有关酶的催化下，14C3接受了ATP释放的能量并且被﹝H﹞还原。随后，一些接受了能量并被还原的14C3经过一系列的生化反应，形成（14CH2O）(表示糖类)；另一些接受了能量并被还原的14C3，经过一系列的化学变化，又形成C5，从而使这一阶段的化学反应能够持续进行下去。这一阶段的反应不需要直接提供光能，而是由光反应阶段产生ATP提供能量，因此称之为暗反应阶段。归纳：卡尔文等人最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称之为卡尔文循环。提问：光合作用到底是一个什么样的过程？有哪些主要的化学反应？ ( file: / / / D:\\生物\\生物课件\\课件\\光合作用\\柳树真的只需要水就能长大吗？你认为海尔蒙特忽视了哪个重要因素？%0d" \t "_parent ) 回忆所学，联系生活经验，畅谈对光合作用的认识。学生自主学习并围绕问题进行思考、讨论。在讨论、交流的基础上由学生提出不能很好解决的问题。学生联系所学，写出光合作用的反应式。学生尝试归纳概念。学生观察反应式，思考后各抒己见。学生观察课件，聆听老师讲授。学生围绕问题积极思考、展开讨论。学生思考。学生认真听讲。学生紧跟老师设问积极思考。学生联系前面所学的同位素标记法，认真听课，积极思考。 引导回忆旧知，联系生活实际，激发学习兴趣。培养学生自学能力。引导学生对实验现象进行分析并得出结论，培养了学生的思维能力。培养学生运用知识的能力。 培养学生的发散性思维。通过讲授科学家探究实验中的重点实验，再设计问题，引导学生思考、讨论，最终获得正确结论。同时让学生感受科学家设计实验的严谨与科学。激发学生探知新知的欲望。层层设问，引导学生完成对光合作用过程的探知。
新课小结新课小结 师生共同小结：光合作用的过程板书： （二）光合作用的过程1.光反应阶段：叶绿体中色素吸收的光能发挥了两方面的用途。板书： ⑴物质变化：H2O变成了 ﹝H﹞和O2ADP和Pi变成了ATP ⑵能量变化：光能转化成ATP中的化学能场所是类囊体的薄膜。(教师边总结边画光反应阶段的板图)光反应生成了两种非常重要的物质﹝H﹞和ATP，这两种物质被转移到叶绿体基质中去，继续参与暗反应。板书： 2.暗反应阶段：⑴物质变化：CO2的固定C3的还原 ⑵能量变化：ATP中的化学能转化成糖类中化学能场所是叶绿体基质。(教师同时画出暗反应阶段的板图) 引导学生归纳总结，建知识结构，提升学科能力。教师通过逐步画板图表示光合作用的过程，可帮助学生整合知识、理解知识。同时让学生明确光反应和暗反应过程中的每一个物质变化的来龙去脉和相应的能量转化过程，以便从整体上认识和理解光合作用。
课堂巩固 练习：1.光合作用释放的氧气来自 。2.光合作用发生的部位是 。3.光反应为暗反应提供的物质是 和 。4. 某科学家用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，此碳原子的转移途径是( ) A．二氧化碳→三碳化合物→糖类 B．二氧化碳→五碳化合物→三碳化合物→糖类C．二氧化碳→叶绿素→ADP D．二氧化碳→叶绿体→ATP 及时通过反馈，了解学生对重点知识的掌握情况。
作 业 略 巩固新知
板书设计 第四节 能量之源——光与光合作用二．光合作用的原理和应用（一）探究历程CO2+H2O ————→ （CH2O）+O2（二）光合作用的过程1.光反应阶段：⑴物质变化：H2O变成了 ﹝H﹞和O2ADP和Pi变成了ATP⑵能量变化：光能转化成ATP中的化学能⑶场所：类囊体薄膜2. 暗反应阶段：⑴物质变化：CO2的固定C3的还原⑵能量变化：ATP中的化学能转化成糖类中化学能⑶场所：叶绿体基质（光反应、暗反应阶段板图见“新课小结”）
叶绿体
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