光合作用的過(guò)程教學(xué)設(shè)計(jì)

　　2.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

　　重點(diǎn)：光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過(guò)程及相互關(guān)系。

　　難點(diǎn)：光反應(yīng)、暗反應(yīng)的過(guò)程。

　　3.教學(xué)策略

　　通過(guò)呈現(xiàn)科學(xué)史上科學(xué)家的一些實(shí)驗(yàn)資料，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)，思考光合作用的具體過(guò)程中的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換，最終得出光合作用是光反應(yīng)和暗反應(yīng)的綜合過(guò)程。

　　二、學(xué)情分析

　　學(xué)生對(duì)光合作用的過(guò)程和機(jī)理從未涉及過(guò)，尤其是其中很多的化學(xué)變化。高一年級(jí)的學(xué)生在“有機(jī)化學(xué)知識(shí)”方面是近乎空白的，同時(shí)在物理的“能量轉(zhuǎn)換和守衡”知識(shí)方面也沒(méi)學(xué)過(guò)，要求我們授課時(shí)能夠盡量運(yùn)用淺顯的語(yǔ)言、直觀的圖解、恰當(dāng)?shù)脑O(shè)問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生分析和解決問(wèn)題，降低理解這部分知識(shí)的難度。通過(guò)學(xué)習(xí)不僅要讓學(xué)生掌握光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)的機(jī)理，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生善于思考的品質(zhì)，在比較兩個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)中認(rèn)識(shí)到光合作用是光反應(yīng)和暗反應(yīng)的綜合過(guò)程。

　　三、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

　　知識(shí)目標(biāo)

　　1.掌握光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)的具體物質(zhì)變化 和能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程，并對(duì)其進(jìn)行比較。

　　2.更深入理解光合作用的總反應(yīng)式與實(shí)質(zhì)。

　　能力目標(biāo)

　　在有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料分析、思考與討論、探究等的問(wèn)題討論中，運(yùn)用語(yǔ)言表達(dá)的能力及分享信息的能力。

　　情感目標(biāo)

　　通過(guò)本過(guò)程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)到生命世界是永恒變化與發(fā)展的。進(jìn)一步提高學(xué)生科學(xué)思維的能力，為“認(rèn)識(shí)辨證唯物主義”的自然觀、科學(xué)觀和世界觀打下基礎(chǔ)。

　　四、教學(xué)媒體設(shè)計(jì)

　　PPT課件、板書

　　五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

　　溫故知新，引出課題：

　　寫一寫：光合作用的總反應(yīng)式。

　　說(shuō)一說(shuō)：依據(jù)總反應(yīng)式說(shuō)說(shuō)光合作用的概念與實(shí)質(zhì)。

　　投影：葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖。復(fù)習(xí)：葉綠體的結(jié)構(gòu)。

　　提問(wèn)：色素存在于葉綠體的什么部位?酶呢?

　　過(guò)渡：在葉綠體這個(gè)細(xì)胞器上是如何完成這樣一個(gè)看似簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)的呢?葉綠體中的色素在光合作用過(guò)程中有沒(méi)有作用?有何作用?光如何起作用?物質(zhì)如何轉(zhuǎn)變?能量為何這么轉(zhuǎn)變?……帶著這些問(wèn)題，我們一起來(lái)學(xué)習(xí)光合作用的過(guò)程。

　　問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，深度參與：

　　問(wèn)題1：葉綠體中的色素與光合作用有沒(méi)有關(guān)系?

　　投影資料1：1913年，德國(guó)的威爾斯泰特對(duì)葉綠素分子進(jìn)行了研究。在闡明了它的化學(xué)性質(zhì)之后，研究了葉綠素與光合作用的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)：在光下，葉綠素的含量較高時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化為糖類的反應(yīng)速率較快。

　　推論：葉綠素在光合作用中有重要作用。

　　追問(wèn)：葉綠素等色素在光合作用過(guò)程中有何作用呢?

　　引導(dǎo)學(xué)生觀察教材P64頁(yè)恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)及P65頁(yè)葉綠素的吸收光譜圖，分析得出葉綠體中的色素可以吸收光能。

　　過(guò)渡：色素吸收的光能可以干嘛呢?

　　問(wèn)題2：光在光合作用過(guò)程中如何起作用?

　　投影資料2：1937年，英國(guó)劍橋大學(xué)的希爾用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。他將離體的葉綠體加到具有H受體的水溶液中，在無(wú)CO2的條件下給予光照，發(fā)現(xiàn)葉綠體中有O2放出。(教師簡(jiǎn)介離體的葉綠體和H受體)

　　結(jié)論：在光下，葉綠體能將水分解成O2和[H]。

　　投影資料3：1954年，美國(guó)阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體照光時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi和H受體時(shí)，體系中就會(huì)有ATP和[H]產(chǎn)生。

　　結(jié)論：在光下，葉綠體中生成了ATP和[H]。

　　問(wèn)題3：在光下，葉綠體能發(fā)生哪些反應(yīng)?能量如何轉(zhuǎn)變?

　　總結(jié)：在光下，葉綠體中發(fā)生的2個(gè)反應(yīng)：水在光下裂解、ATP的形成。

　　分析：這兩個(gè)反應(yīng)的場(chǎng)所在哪?推斷原因?整個(gè)過(guò)程中能量如何轉(zhuǎn)變?形成的ATP和[H]有什么作用呢?

　　問(wèn)題4：在光下葉綠體反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]有什么用呢?

　　投影資料4：1954年，美國(guó)阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。在黑暗條件下，只要供給了ATP和[H]，葉綠體就能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?/p>

　　結(jié)論：在黑暗條件下，ATP和[H]是CO2轉(zhuǎn)化為糖的必要條件。

　　問(wèn)題5：CO2轉(zhuǎn)變成糖類等有機(jī)物的反應(yīng)究竟如何進(jìn)行?

　　投影資料5：從1946年開(kāi)始，美國(guó)的卡爾文等研究了小球藻等植物進(jìn)行光合作用時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為糖類的路線。他們向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2 ，光照30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，檢測(cè)到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。將光照時(shí)間逐漸縮短至幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)， 90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。在5秒鐘的光照后，卡爾文等同時(shí)檢測(cè)到了含有放射性的五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)。

　　投影資料6：卡爾文及其同事們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在有光照和CO2供應(yīng)的條件下，C3和C5的濃度很快達(dá)到飽和并保持穩(wěn)定。但是，當(dāng)改變其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，二者的濃度迅速出現(xiàn)了規(guī)律性的變化：停止CO2供應(yīng)時(shí)，C3的濃度急速降低，C5的濃度急速升高。停止光照時(shí)，C3的濃度急速升高，C5的濃度急速降低。

　　分析：C3、C5濃度變化的原因。推斷ATP與[H]影響的具體反應(yīng)。

　　總結(jié)：物質(zhì)變化和能量變化。

　　問(wèn)題6：CO2轉(zhuǎn)變成糖類等有機(jī)物的反應(yīng)在哪里進(jìn)行?

　　投影資料7：用溫和方法分離得到的葉綠體結(jié)構(gòu)完整，這樣的葉綠體能夠完成整個(gè)光合作用，包括CO2的固定和糖類的生成。用劇烈方法分離得到的葉綠體含有很少或者根本沒(méi)有葉綠體基質(zhì)。這樣的葉綠體能在光下產(chǎn)生O2、ATP、[H]、但是不能固定CO2。

　　結(jié)論：CO2的固定和糖類的生成場(chǎng)所在葉綠體基質(zhì)。

　　分析：光反應(yīng)與暗反應(yīng)的劃分依據(jù)、具體變化、場(chǎng)所，具體聯(lián)系。再次點(diǎn)出總反應(yīng)式和實(shí)質(zhì)。

　　能力提升：將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足CO2條件下：

　　1.當(dāng)CO2濃度突然降至極低水平時(shí)，植物葉片中的C5化合物含量會(huì)突然上升，這是為什么?

　　2.如果其它條件不變，突然停止光照，則植物葉片中的C5化合物含量會(huì)有什么變化?

　　光合作用的過(guò)程知識(shí)點(diǎn)歸納

　　一、光合作用的概念、反應(yīng)式及其過(guò)程

　　1.概念及其反應(yīng)式

　　光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過(guò)程。

　　總反應(yīng)式：CO2+H2O───→(CH2O)+O2

　　反應(yīng)式的書寫應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)光合作用有水分解， 盡管反應(yīng)式中生成物一方?jīng)]有寫出水，但實(shí)際有水生成;(2)“─→”不能寫成“=”。

　　對(duì)光合作用的概念與反應(yīng)式應(yīng)該從光合作用的場(chǎng)所——葉綠體、條件——光能、原料——二氧化碳和水、產(chǎn)物——糖類等有機(jī)物和氧氣來(lái)掌握。

　　2.光合作用的過(guò)程

　?、俟夥磻?yīng)階段：a、水的光解：2H2O→4[H]+O2(為暗反應(yīng)提供氫);b、ATP的形成：ADP+Pi+光能─→ATP(為暗反應(yīng)提供能量)

　?、诎捣磻?yīng)階段：a、CO2的固定：CO2+C5→2C3;;b、C3化合物的還原：2 C3+[H]+ATP→(CH2O)+ C5

　　復(fù)習(xí)光合作用過(guò)程，應(yīng)注意：一是光合作用兩個(gè)階段的劃分依據(jù)——是否需要光能;二是應(yīng)理清兩個(gè)反應(yīng)階段在場(chǎng)所、條件、原料、結(jié)果、本質(zhì)上的區(qū)別與聯(lián)系(下表)。

　　二、光合作用的意義

　　1.生物進(jìn)化方面：一是光合作用產(chǎn)生的O2為需氧型生物的出現(xiàn)提供了可能;二是O2在一定條件下形成的臭氧(O3)吸收紫外線，減弱太陽(yáng)輻射對(duì)生物的影響為水生生物到達(dá)陸地提供了可能;三是光合作用產(chǎn)生的大量有機(jī)物為較高級(jí)異養(yǎng)型生物的出現(xiàn)提供了可能。

　　2.現(xiàn)實(shí)意義：提高光合作用效率，解決糧食短缺問(wèn)題。主要應(yīng)滿足光合作用所需條件，內(nèi)部條件——植物所需的各種礦質(zhì)元素、光合作用的面積(適當(dāng)密植)，外部條件——充足的原料(CO2和H2O)、適宜的光照、較長(zhǎng)的光合作用時(shí)間。

　　看了“光合作用的過(guò)程教學(xué)設(shè)計(jì)”