光合作用（第一课时）—— 教学设计
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光合作用（第一课时）—— 教学设计
指导思想
本课时根据教材的特点和学生的实际情况，在课堂教学中，注意培养学生的主体意识，发展学生的主体能力，塑造学生的主体个性，使学生的主体性得到充分的发展。教师通过多媒体教学手段分析光合作用的氧化还原过程及方程式，培养学生的抽象思维能力；通过讲解叶绿体中适应光合作用的具体结构，培养学生的观察能力；通过多媒体演示实验——光合色素的提取与分离，以及学生观看后分小组进行讨论同时教师补充讲解光合色素的作用，培养学生的探索分析能力。这种教法既体现了教师的引导作用，又体现了学生的主体作用，由感性认识发展到理性认识，由形象思维发展到抽象思维，使教学重点突出，教学难点容易突破。
学习内容分析
教材地位：
本节课选自浙科版高中生物学《（必修一）分子与细胞》第三章细胞的代谢第五节光合作用第一课时。本课时的主要内容是光合作用的概述和光合色素的介绍。这些知识是深入理解和掌握光合作用原理和过程的基础，在绿色植物的新陈代谢以及整个生态系统的物质循环和能量流动中具有十分重要的意义。因此本课时的内容在本节课中起着引导作用。
教学重点：
（1）叶绿体中适应光合作用的具体结构
（2）叶绿体中的色素及作用
本课时在本节课中起着引导的作用，因此学生必须准确掌握叶绿体中色素的种类和作用，基粒和基质的关系，才有可能理解光合作用的光反应和碳反应及其相互关系，以及C3和C4植物光合作用的异同点，进而真正掌握光合作用的所有知识。
教学难点：
（1）光合色素的提取与分离实验
这是学生必须进行的探索实验，可以使学生对光合色素有更加直观的了解，但这个实验是高中生物学实验难度较大的一个，涉及的药品多，实验原理复杂，实验操作也较繁琐，而且实验现象也不是很明显，因此学生操作起来有一定的难度。
学情分析
本课时的授课对象是高中二年级的学生。从知识起点来看，学生在初中已经学习过光合作用的基础知识，但没有深入分析具体过程；在本册第二章的学习中，学生又掌握了有关叶绿体的简单知识，因此具备了一定的知识储备，在此基础上的教学将会比较容易进行。而从认知思维起点上看，高二学生的思维方式已经开始从具象思维转向抽象思维，具备了一定的理论分析能力和逻辑思维能力。所以本课时注重讲授与自主探索相结合的方法，进一步锻炼学生的动手能力和总结归纳能力。
教学目标
知识目标：
解释基粒和基质的概念以及列举叶绿体适应光合作用的其他结构
写出光合作用方程式和分析光合作用释放的氧气的氧原子的来源
说出光合色素的具体名称和概述其作用
能力目标：
锻炼学生的实验设计能力
情感态度与价值观目标：
（1）观察前人设计的实验，形成严谨的科学态度
五、 教学方法选择
以引导—探究法为主，结合问题—解决、讲授和讨论等方法
六、 教学过程设计
1、教学流程图
课堂教学过程开始和结束的符号
媒体的类型和媒体的内容
师生交互活动
学生进行的活动
教学内容和教师的活动
教师进行逻辑判断的内容
教师引导学生思考光合作用在叶绿体中进行的原因，引出光合色素这一教学内容
2、具体教学过程
（一）新课导入
【教师活动】通过初中生物课的学习，我们已经知道，光合作用与我们的日常生活联系非常密切。请同学们观察以下图片（展示各种花卉、农作物、果蔬的图片），说说看光合作用与我们的哪些生活有密切联系？（学生回答）提问：那么什么是光合作用呢？
【学生活动】。。。。（光合作用是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，并且释放出氧的过程。）
【教师活动】提问：那么，如果我们将绿叶比喻为绿色工厂，其中的厂房、动力、原料和产物各是什么？
【学生活动】。。。。（厂房是叶绿体，动力是光能，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧。）
设计意图：通过联系实际生活思考，提高对本课时的学习兴趣
（二）新课教学
简单介绍光合作用发现史中的著名实验
【教师活动】
简单介绍光合作用发现史中的著名实验（PPT展示实验相关图片和文字说明）
1771年，英国科学家普利斯特里通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变污浊的空气
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，结果发现：植物体只有绿叶才能更新污浊的空气
1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来
1864年，德国植物学家萨克斯成功证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉
【学生活动】认真听讲并适当记笔记
设计意图：通过分析科学家对光合作用的研究历程，深切体会到科学的发展道路是很艰难，这里不仅包含着科学家们的艰辛劳动与智慧，还与社会科学技术的进步与发展密切相关。
B．详细讲解光合作用的氧化还原过程
【教师活动】同学们在初中已经学习过光合作用的初步知识了，请同学们回忆一下光合作用的概念、反应式（PPT，板书：光合作用是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；6CO2+6H2O C6H12O6+6O2）
【学生活动】集体回答光合作用的概念、反应式
【教师活动】那同学们来猜测一下光合作用释放的氧气究竟来自水，还是二氧化碳,还是两者兼而有之？
【教师引导】我们先来看一个在20世纪30年代，由美国科学家鲁宾和卡门，利用同位素标记法进行的一个光合作用的实验。这个实险的目的是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳。
提问：同学们考虑一下，应标记哪一种元素？
【学生活动】应该标记O
【教师活动】
1）PPT展示实验方法：
用氧的同位素18O分别标记 H2O和CO2，第一组向绿色植物提供H2O和 C18O2；第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2
结果表明：6 C18O2+ 12H2O C6H1218O 6+ 6O 2 +6H218O
6 CO2+ 12H218O C6H12O 6+ 618O 2 +6H2O
2）提问：从实验结果中分析，光合作用释放的O究竟来自于哪里？上面的方程式中光合作用生成物中的6H2O是不是参与反应的12H2O经反应后剩下的，为什么？
【学生活动】仔细观察两个反应式，思考，得出结论并回答
【教师活动】（针对学生回答给出解释）从产物中的6O2正是12H2O分解后生成的，因此，产物中的6H2O不是参加反应的12H2O经反应后剩下的，而是在光合作用过程中生成的。其中氢来自水分解产生的[H]，而氧则来自CO2中的氧。
【学生活动】思考光合作用产生的氧来源，并回答后，在教师的引导下对总反应式进行配平，尤其是反应式左右氧原子的配平
设计意图：通过实验对光合作用的总方程加深理解，并了解同位素示踪法的运用。
C. 展示叶绿体结构模式图，复习提问叶绿体的结构
【教师活动】光合作用的发生场所是哪里？（学生回答，叶绿体）我们在第二章已经初步学习过叶绿体的结构，哪位同学能说一下叶绿体的结构是怎样的？（PPT展示叶绿体结构模式）
【学生活动】光镜下，叶绿体呈扁平的椭球形或球形。电镜下观察有双层膜，使叶绿体与细胞基质隔开，叶绿体的膜还可以控制物质的进出。叶绿体内部充满了基质和绿色的基粒。
【教师引导】对学生回答进行总结：叶绿体有内外双层膜，内膜里面的液体称为基质，悬浮在基质中的类囊体是由膜组成的，称为光合膜。所有类囊体连成一体，有许多叠在一起，像一摞硬币，称为基粒。同学试想一想，这有什么作用呢？
【学生活动】思考讨论光合作用在叶绿体中进行的原因。
设计意图：通过复习，激发学生已有的认知基础，并深入思考光合作用在叶绿体中进行的原因，为学习光合作用在叶绿体中的作用奠定基础
D. 展示光合色素的提取与分离的实验，讲解光合色素的种类和作用
【教师活动】同学们，我们把绿叶比为绿色工厂，厂房是叶绿体，动力是光能，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧，那么生产的机器是什么呢？（叶绿体）这和它的结构与内含物有关，前面我们已经学习过叶绿体的结构，下面我们来学习它的内含物——色素，先来观看一下叶绿体中色素的提取实验的视频，思考以下几个问题：滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
设计意图：通过视频，使学生初次接触光合色素的提取与分离的实验，为详细讲解光合色素的种类和作用和实验课做好准备；通过详细讲解，使学生能掌握更系统全面的光合色素的种类和作用，为深入学习光反应和暗反应打好基础
【学生活动】认真观看视频，并回答问题。
【教师活动】（PPT展示叶绿体中色素提取实验结果的图片）
现在我们看到的就是实验结果，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。色带的宽窄代表了它们含量的多少，依次是：叶绿素a >叶绿素b >叶黄素>胡萝卜素（叶绿素a与叶绿素b的比约为3∶1，叶黄素与胡萝卜素之比约2∶1）；位置则体现了它们在层析液中的扩散速度。那么这些光合色素分别有什么作用呢？
【学生活动】思考并讨论。
【教师活动】叶绿体中的主要色素是叶绿素，这种色素吸收蓝紫光和红橙光而几乎不吸收绿光。这些被吸收的光能最终转变为化学能，贮藏在植物体内。除叶绿素外，叶绿体中还有许多黄色、橙色和红色的色素，合称为类胡萝卜素，能将吸收的光能传递给叶绿素a,是光合作用不可少的光合色素。
（三）小结
【教师活动】对本节课重点知识进行归纳总结（光合作用产生的氧气的来源，叶绿体中的色素种类）
【学生活动】积极回答老师的提问，回顾本节课的重点知识，查漏补缺，并在课后完成作业，及时复习巩固知识
设计意图：培养学生总结、归纳知识的能力，检查学习效果，以便及时调整教学进度
八、 形成性评价
1、光合作用的概念是什么？
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程
2、光合作用的反应式是怎么样的？反应生成的氧气来自于哪里？
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
全部来自水
3、叶绿体中的色素有几种，分别是什么？它们各自吸收什么光？
叶绿素a 主要吸收红橙光和蓝紫光
叶绿素b 主要吸收红橙光和蓝紫光
叶黄素 主要吸收蓝紫光
胡萝卜素 主要吸收蓝紫光
九、 板书设计
第五节 光合作用
一、光合作用概念
概念：
反应式：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
二、光合作用发现历史
1、普利斯特里
2、英格豪斯
3、梅耶
4、萨克斯——光合作用的产物除氧气外还有淀粉
三、光合作用产物中各元素的来源
6 CO2+ 12H2O C6H12O 6+ 6O 2 +6H2O
四、光合色素提取结果
开始
思考：光合作用产生的氧来源
提出光合作用的总反应式
课件 回顾初中知识，从农作物增产的措施入手导入本课时的内容
结合光合作用发现史中的经典实验讲解光合作用过程。
待学生思考后，讲解光合作用产生的氧全部来源于水
课件 展示叶绿体结构模式图，复习提问叶绿体的亚显微结构
教师详细讲解光合色素的种类和作用，尤其是叶绿素
结束
视频 展示光合色素的提取与分离的实验
小结
叶绿体
叶绿素b，主要吸收红橙光和蓝紫光
叶绿素a，主要吸收红橙光和蓝紫光
叶黄素，主要吸收蓝紫光
胡萝卜素，主要吸收蓝紫光
指导思想
本课时根据教材的特点和学生的实际情况，在课堂教学中，注意培养学生的主体意识，发展学生的主体能力，塑造学生的主体个性，使学生的主体性得到充分的发展。教师通过多媒体教学手段分析光合作用的氧化还原过程及方程式，培养学生的抽象思维能力；通过讲解叶绿体中适应光合作用的具体结构，培养学生的观察能力；通过多媒体演示实验——光合色素的提取与分离，以及学生观看后分小组进行讨论同时教师补充讲解光合色素的作用，培养学生的探索分析能力。这种教法既体现了教师的引导作用，又体现了学生的主体作用，由感性认识发展到理性认识，由形象思维发展到抽象思维，使教学重点突出，教学难点容易突破。
学习内容分析
教材地位：
本节课选自浙科版高中生物学《（必修一）分子与细胞》第三章细胞的代谢第五节光合作用第一课时。本课时的主要内容是光合作用的概述和光合色素的介绍。这些知识是深入理解和掌握光合作用原理和过程的基础，在绿色植物的新陈代谢以及整个生态系统的物质循环和能量流动中具有十分重要的意义。因此本课时的内容在本节课中起着引导作用。
教学重点：
（1）叶绿体中适应光合作用的具体结构
（2）叶绿体中的色素及作用
本课时在本节课中起着引导的作用，因此学生必须准确掌握叶绿体中色素的种类和作用，基粒和基质的关系，才有可能理解光合作用的光反应和碳反应及其相互关系，以及C3和C4植物光合作用的异同点，进而真正掌握光合作用的所有知识。
教学难点：
（1）光合色素的提取与分离实验
这是学生必须进行的探索实验，可以使学生对光合色素有更加直观的了解，但这个实验是高中生物学实验难度较大的一个，涉及的药品多，实验原理复杂，实验操作也较繁琐，而且实验现象也不是很明显，因此学生操作起来有一定的难度。
学情分析
本课时的授课对象是高中二年级的学生。从知识起点来看，学生在初中已经学习过光合作用的基础知识，但没有深入分析具体过程；在本册第二章的学习中，学生又掌握了有关叶绿体的简单知识，因此具备了一定的知识储备，在此基础上的教学将会比较容易进行。而从认知思维起点上看，高二学生的思维方式已经开始从具象思维转向抽象思维，具备了一定的理论分析能力和逻辑思维能力。所以本课时注重讲授与自主探索相结合的方法，进一步锻炼学生的动手能力和总结归纳能力。
教学目标
知识目标：
解释基粒和基质的概念以及列举叶绿体适应光合作用的其他结构
写出光合作用方程式和分析光合作用释放的氧气的氧原子的来源
说出光合色素的具体名称和概述其作用
能力目标：
锻炼学生的实验设计能力
情感态度与价值观目标：
（1）观察前人设计的实验，形成严谨的科学态度
五、 教学方法选择
以引导—探究法为主，结合问题—解决、讲授和讨论等方法
六、 教学过程设计
1、教学流程图
课堂教学过程开始和结束的符号
媒体的类型和媒体的内容
师生交互活动
学生进行的活动
教学内容和教师的活动
教师进行逻辑判断的内容
教师引导学生思考光合作用在叶绿体中进行的原因，引出光合色素这一教学内容
2、具体教学过程
（一）新课导入
【教师活动】通过初中生物课的学习，我们已经知道，光合作用与我们的日常生活联系非常密切。请同学们观察以下图片（展示各种花卉、农作物、果蔬的图片），说说看光合作用与我们的哪些生活有密切联系？（学生回答）提问：那么什么是光合作用呢？
【学生活动】。。。。（光合作用是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，并且释放出氧的过程。）
【教师活动】提问：那么，如果我们将绿叶比喻为绿色工厂，其中的厂房、动力、原料和产物各是什么？
【学生活动】。。。。（厂房是叶绿体，动力是光能，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧。）
设计意图：通过联系实际生活思考，提高对本课时的学习兴趣
（二）新课教学
简单介绍光合作用发现史中的著名实验
【教师活动】
简单介绍光合作用发现史中的著名实验（PPT展示实验相关图片和文字说明）
1771年，英国科学家普利斯特里通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变污浊的空气
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，结果发现：植物体只有绿叶才能更新污浊的空气
1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来
1864年，德国植物学家萨克斯成功证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉
【学生活动】认真听讲并适当记笔记
设计意图：通过分析科学家对光合作用的研究历程，深切体会到科学的发展道路是很艰难，这里不仅包含着科学家们的艰辛劳动与智慧，还与社会科学技术的进步与发展密切相关。
B．详细讲解光合作用的氧化还原过程
【教师活动】同学们在初中已经学习过光合作用的初步知识了，请同学们回忆一下光合作用的概念、反应式（PPT，板书：光合作用是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；6CO2+6H2O C6H12O6+6O2）
【学生活动】集体回答光合作用的概念、反应式
【教师活动】那同学们来猜测一下光合作用释放的氧气究竟来自水，还是二氧化碳,还是两者兼而有之？
【教师引导】我们先来看一个在20世纪30年代，由美国科学家鲁宾和卡门，利用同位素标记法进行的一个光合作用的实验。这个实险的目的是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳。
提问：同学们考虑一下，应标记哪一种元素？
【学生活动】应该标记O
【教师活动】
1）PPT展示实验方法：
用氧的同位素18O分别标记 H2O和CO2，第一组向绿色植物提供H2O和 C18O2；第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2
结果表明：6 C18O2+ 12H2O C6H1218O 6+ 6O 2 +6H218O
6 CO2+ 12H218O C6H12O 6+ 618O 2 +6H2O
2）提问：从实验结果中分析，光合作用释放的O究竟来自于哪里？上面的方程式中光合作用生成物中的6H2O是不是参与反应的12H2O经反应后剩下的，为什么？
【学生活动】仔细观察两个反应式，思考，得出结论并回答
【教师活动】（针对学生回答给出解释）从产物中的6O2正是12H2O分解后生成的，因此，产物中的6H2O不是参加反应的12H2O经反应后剩下的，而是在光合作用过程中生成的。其中氢来自水分解产生的[H]，而氧则来自CO2中的氧。
【学生活动】思考光合作用产生的氧来源，并回答后，在教师的引导下对总反应式进行配平，尤其是反应式左右氧原子的配平
设计意图：通过实验对光合作用的总方程加深理解，并了解同位素示踪法的运用。
C. 展示叶绿体结构模式图，复习提问叶绿体的结构
【教师活动】光合作用的发生场所是哪里？（学生回答，叶绿体）我们在第二章已经初步学习过叶绿体的结构，哪位同学能说一下叶绿体的结构是怎样的？（PPT展示叶绿体结构模式）
【学生活动】光镜下，叶绿体呈扁平的椭球形或球形。电镜下观察有双层膜，使叶绿体与细胞基质隔开，叶绿体的膜还可以控制物质的进出。叶绿体内部充满了基质和绿色的基粒。
【教师引导】对学生回答进行总结：叶绿体有内外双层膜，内膜里面的液体称为基质，悬浮在基质中的类囊体是由膜组成的，称为光合膜。所有类囊体连成一体，有许多叠在一起，像一摞硬币，称为基粒。同学试想一想，这有什么作用呢？
【学生活动】思考讨论光合作用在叶绿体中进行的原因。
设计意图：通过复习，激发学生已有的认知基础，并深入思考光合作用在叶绿体中进行的原因，为学习光合作用在叶绿体中的作用奠定基础
D. 展示光合色素的提取与分离的实验，讲解光合色素的种类和作用
【教师活动】同学们，我们把绿叶比为绿色工厂，厂房是叶绿体，动力是光能，原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧，那么生产的机器是什么呢？（叶绿体）这和它的结构与内含物有关，前面我们已经学习过叶绿体的结构，下面我们来学习它的内含物——色素，先来观看一下叶绿体中色素的提取实验的视频，思考以下几个问题：滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
设计意图：通过视频，使学生初次接触光合色素的提取与分离的实验，为详细讲解光合色素的种类和作用和实验课做好准备；通过详细讲解，使学生能掌握更系统全面的光合色素的种类和作用，为深入学习光反应和暗反应打好基础
【学生活动】认真观看视频，并回答问题。
【教师活动】（PPT展示叶绿体中色素提取实验结果的图片）
现在我们看到的就是实验结果，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。色带的宽窄代表了它们含量的多少，依次是：叶绿素a >叶绿素b >叶黄素>胡萝卜素（叶绿素a与叶绿素b的比约为3∶1，叶黄素与胡萝卜素之比约2∶1）；位置则体现了它们在层析液中的扩散速度。那么这些光合色素分别有什么作用呢？
【学生活动】思考并讨论。
【教师活动】叶绿体中的主要色素是叶绿素，这种色素吸收蓝紫光和红橙光而几乎不吸收绿光。这些被吸收的光能最终转变为化学能，贮藏在植物体内。除叶绿素外，叶绿体中还有许多黄色、橙色和红色的色素，合称为类胡萝卜素，能将吸收的光能传递给叶绿素a,是光合作用不可少的光合色素。
（三）小结
【教师活动】对本节课重点知识进行归纳总结（光合作用产生的氧气的来源，叶绿体中的色素种类）
【学生活动】积极回答老师的提问，回顾本节课的重点知识，查漏补缺，并在课后完成作业，及时复习巩固知识
设计意图：培养学生总结、归纳知识的能力，检查学习效果，以便及时调整教学进度
八、 形成性评价
1、光合作用的概念是什么？
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程
2、光合作用的反应式是怎么样的？反应生成的氧气来自于哪里？
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
全部来自水
3、叶绿体中的色素有几种，分别是什么？它们各自吸收什么光？
叶绿素a 主要吸收红橙光和蓝紫光
叶绿素b 主要吸收红橙光和蓝紫光
叶黄素 主要吸收蓝紫光
胡萝卜素 主要吸收蓝紫光
九、 板书设计
第五节 光合作用
一、光合作用概念
概念：
反应式：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
二、光合作用发现历史
1、普利斯特里
2、英格豪斯
3、梅耶
4、萨克斯——光合作用的产物除氧气外还有淀粉
三、光合作用产物中各元素的来源
6 CO2+ 12H2O C6H12O 6+ 6O 2 +6H2O
四、光合色素提取结果
开始
思考：光合作用产生的氧来源
提出光合作用的总反应式
课件 回顾初中知识，从农作物增产的措施入手导入本课时的内容
结合光合作用发现史中的经典实验讲解光合作用过程。
待学生思考后，讲解光合作用产生的氧全部来源于水
课件 展示叶绿体结构模式图，复习提问叶绿体的亚显微结构
教师详细讲解光合色素的种类和作用，尤其是叶绿素
结束
视频 展示光合色素的提取与分离的实验
小结
叶绿体
叶绿素b，主要吸收红橙光和蓝紫光
叶绿素a，主要吸收红橙光和蓝紫光
叶黄素，主要吸收蓝紫光
胡萝卜素，主要吸收蓝紫光