光合作用的原理和应用

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光合作用的原理和应用
淄博十中 齐爽
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教材和学生分析
教学目标分析
教学设计分析
教学过程概述
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教材和学生分析
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 。这节课主要讲了光合作用的概念、探究历程、光合作用的过程、应用及化能合成作用等这五个方面。其中，光合作用的过程是这节课的重点。由于初中阶段，学生通过一系列探究性实验，初步形成光合作用的概念，对光合作用的过程有一定了解，所以，这节课我准备介绍完光合作用的概念后，先讲光合作用的过程。重点讲解光合作用的光反应和暗反应过程，要让学生重点掌握两个过程中物质变化和能量变化以及发生的部位和条件。讲完过程后，紧接着把应用稍做介绍。接下来，讲解这节课的次重点光合作用的探究历程。学生学习了光合作用的过程后，这部分内容会更容易接受。最后，讲化能合成作用，完善知识体系。
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教材和学生分析
由于我们学校学生生源较差，学生文化基础薄弱，而本节内容较为复杂，难度较大。因此，对教材重难点的处理，对教学环节和教学方法的设计是一节课能否成功的关键。针对学生情况，本节课在讲解时尽量多重复几遍，并让学生参与进来，充分发挥学生主动性，同时，加强练习，帮助学生理清解题思路，加深印象。
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教学目标分析
【知识目标】：
1光合作用的概念、反应式。
2光合作用的过程、实质。
3光合作用的探究历程。
4光合作用原理的应用。
5简述化能合成作用。
【能力目标】 ：
1通过对光合作用光反应和暗反应阶段的学习，培养学生运用对比法学习的方法。
2通过对光合作用过程动态演示的观察，培养学生观察能力。
3通过全班叙述光合作用的过程，训练学生的表达能力。
【情感目标】 ：
1光合作用的意义来理解当今世界面临的重大问题，如粮食、人口、资源、环境等，从而引起学生对世界未来的关注。
2学习光合作用的过程中，渗透物质与能量，光反应和暗反应之间的辨证关系，使学生树立科学的辨证观点。
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教学目标分析
教学重点
光合作用的发现及研究历史。
光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
影响光合作用强度的环境因素。
教学难点
光反应和暗反应的过程。
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教学设计分析
教学设计思想
1、根据有效教学、提高课堂效率的原则，让学生自学掌握部分教材内容，从而既解决教学的重点，也提高学生的自学能力。
2、新课标要求关注学生在学习过程中的情感体验和合作学习能力。所以本课采用课堂合作探究，促使学生学会学习和在学习中学会合作，最终形成正确的价值观。
3、以评价促进学习：为提高学生的学习积极性，学习评价将贯穿本节课学习过程中，包括学习小组内评价和教师对学习小组的评价等，既有对学习过程的评价，也有对结果的评价。
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教学设计分析
教学方法及手段：
提问法、自读课本、观察法、讲授法、小组讨论、多媒体辅助教学。
重难点突破：
以环环相扣的问题，让学生观看多媒体课件的同时，通过自读课本大致建构光合作用具体过程，再辅以教师的讲授点拨，细化知识结构，突破思维误区和难点。
教学设计分析
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上课前的准备：
（1）、教师编制好导学案，提前一天下发给学生。
（2）、将全班同学分为八个学习小组，每4－5人一组，各组选出组长，并选出小组发言人或制定发言的顺序。
（3）、要求各小组分工，通过上网、阅读报刊等方式分别查找光合作用的探究历程、过程等相关知识，以便于课堂活动探究的开展。
（4）、每小组发放一份《课堂学习活动小组评价表》，以便在课堂学习中进行评价。
1、叶绿体中的色素有哪些？分布在哪里？主要
吸收什么光？
2、叶绿体有哪些部分组成？
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教学过程概述
什么是光合作用？
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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
总反应式：
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
光合作用的过程：
根据是否需要光，可以分为
光反应阶段
暗反应阶段
叶绿体
中的色素
光能
H2O
[H]
O2
ATP
ADP + Pi
直接释放到空气中
为第二阶段提供还原剂
为第二阶段提供能量
光反应阶段
水在光下分解
酶
1、光反应阶段
条件：
场所：
物质变化:
H2O →[H]+ O2
ADP + Pi + 光能 → ATP
能量变化:
光能→ATP中活跃的化学能
光能 酶 色素
叶绿体类囊体的薄膜上
光
酶
酶
多种酶
参加催化
2C3
CO2
C5
还
原
（CH2O）
暗反应阶段
供氢
酶
〔H〕
ATP
供能
酶
固
定
2、暗反应阶段
条件：
场所：
叶绿体基质
多种酶，光反应阶段提供的还 原剂[H]和能量ATP
能量变化：
ATP中的活跃化学能
↓
有机物中稳定的化学能
物质变化
CO2 + C5 → 2C3
二氧化碳的固定：
三碳化合物被还原：
2C3 + 〔 H 〕→（CH2O）＋ C5
ATP → ADP + Pi + 能量
酶
酶
酶
ATP
ATP的分解：
从光反应与暗反应两阶段关系看出：光反应阶段与暗反应阶段是一个整体，二者紧密联系、缺一不可。
光反应和暗反应有哪些区别与联系？
光反应 暗反应
场所
条件
物质
变化
能量变化
联系
叶绿体基粒类囊体膜
叶绿体基质
光、水、色素和酶
CO2 、ATP 、ＮＡＤＰH和酶
光能转换成ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能
光反应为暗反应提供 NADPH 和ATP
暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料
水的光解 H2O 2[H]+1/2O2
ATP的合成 ADP+Pi ATP
CO2的固定CO2+C5 2C3
三碳的还原2C3 ( CH2O)+C5
ATP的分解ATP ADP+Pi +能量
光
酶
光能
酶
酶
ATP
3、光反应和暗反应的比较
酶
整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？
物质变化：
把简单的无机物转变为复杂的有机物
能量变化：
把光能转变成储存在有机物中的化学能
光合作用的实质：合成有机物，储存能量。
CO2的浓度、光照、温度、矿物质元素、水分等。
影响光合作用强度的因素有哪些？
提高农作物光合作用强度的措施
1、适当提高光照强度、延长光照时间－轮作
3、适当提高CO2浓度－多施农家肥； 增加通风
4、适当提高温度－白天提高温度，增加光合速率
夜晚降低温度，降低呼吸速率
5、合理灌溉
6、合理施肥
2、合理密植
普里斯特利实验
绿色植物可以更新空气,没有发现光的作用
结论：
普利斯特利的实验证实了什么问题？注意有没有发现光的作用？
1779年，荷兰的英格豪斯
结论：只有在光下
植物才能更新空气。
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功
对普利斯特利的实验做了怎样的完善？
绿色叶片
黑暗处理
遮光
曝光
碘蒸汽
不变蓝
变蓝
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
一半遮光
一半曝光
萨克斯实验(1864年)
问题1：萨克斯的实验目的是什么？
问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？
问题3：实验中如何做到对照的？
验证光合作用的产物
为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽
叶片一半曝光，一半遮光。
鲁宾和卡门做的同位素标记实验
光合作用产生的氧气全部来自于水，而不是来自CO2。
这一实验证实了：
实验用到了什么方法？
同位素标记法
科学探究的一般过程
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
表达与交流
（光合作用需要二氧化碳吗？）
（光合作用需要二氧化碳）
（设计方案、预期结果…）
（按预定方案进行实验）
（分析实验结果，得出结论……）
（总结，写实验报告并适当交流）
自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
化能合成作用
异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
自养的两种主要类型 ：光合作用和化能合成作用
——能够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的合成作用
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
化能合成作用
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
小组交流
1、光合作用的概念。
2、光合作用的过程。
3、影响光合作用的因素。
4、光合作用的探究历程。
5、化能合成作用。
1、光合作用中光反应阶段为暗反应阶段提供了（ ）
A．O2和C3化合物
B．叶绿体色素
C．H20和O2
D．[H]和ATP
D
课堂练习
课堂练习
2. 在光合作用中,需要消耗ATP的是____
A. 三碳化合物的还原 B. 二氧化碳的固定
C. 水被分解 D. 叶绿体吸收光能
A
3.某科学家用14C的二氧化碳作标记来追踪光合作用中的碳原子，证明其转移途径是____
A. CO2 → 叶绿素 → ATP
B. CO2 → C3 → ATP
C. CO2 → C3 → (CH2O)
D. CO2 → C5 → (CH2O)
C
4、在光合作用的发现过程中，几位科学家做了几个著名的实验，各个实验的设计都有其逻辑上的严密性和意义。下述对应不正确的是：（　　）
A．普里斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡——证明了绿色植物在光照下吸收二氧化碳放出氧气从而更新了空气。
B．萨克斯的绿色叶片曝光、遮光实验——证明了绿色植物在光合作用中产生了淀粉
C．恩吉尔曼的水绵和好氧细菌用极细光束照射实验，其实验设计思路是：好氧性细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强。
D．鲁宾和卡门的同位素标记H2O和CO2，供绿色植物利用,分析各自放出的氧——证明光合作用释放的氧全部来自水
A
光照下
极细光束照射
好氧细菌
1880年美国科学家恩格尔曼的实验
讨论： 恩格尔曼的实验在设计上有什么巧妙之处？
黑暗中