2022年高中生物 第五章 细胞的能量供应和利用 5.4 能量之源-光与光合作用教案 新人教版必修1

2022年高中生物 第五章 细胞的能量供应和利用 5.4 能量之源-光与光合作用教案 新人教版必修1授课内容：能量之源-光与光合作用（第二、三课时）授课班级：高一教材：普通高中课程标准实验教科书生物必修一分子与细胞1.学情分析：本节课的授课对象是高中一年级的学生。经过初中几年的生物课学习，他们已经具备了一定的生物学基础，对光合作用的概念有初步认识。在本书第三章第2节对细胞器的学习中学生已经了解了植物光合作用的场所叶绿体的基本结构，为本节植物光合作用的学习奠定了结构基础。同时在上一节课中学生通过做了绿叶中色素的提取和分离这个实验对植物细胞捕获光能的4种色素有了初步认识，了解了这些色素在光合作用中扮演的重要角色，为本节植物光合作用的学习奠定了物质基础。同时通过之前的生活阅历以及生物课程的学习过程中，学生不断培养其观察，分析思考，对比推论等科学探究能力。虽然高一学生有了一定的生物学知识，自学能力也有所提高，辩证思维能力也基本掌握，但是学习主动性不强，实践运用考虑问题存在只顾部分不顾整体、只顾表面不顾本质的缺点，加上此阶段的学生自我意识很强，对课堂学习内容有很强的选择性，对于太难又毫无趣味性的内容会表现出反感或忽略不想学习的情绪。2.教学内容分析：本节课所授内容属于生物必修一分子与细胞中第五章第四节第二三课时的内容，主要内容包括了捕获光能的色素和结构以及光合作用的原理和应用。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，真实地显示出生命系统的自主性和高度有序性，是本章乃至本册书的重难点，本册书前面所学的章节都为本节的学习打下了知识基础，而本节课学习也为后面生命历程的学习以及必修三“生态系统”的学习奠定基础，起到一个过渡的作用。本节课高中为学生提供光合作用的研究史料，为学生一步步地揭示光合作用的发现探究历程，使学生不仅能从光合作用的发现过程中深化对光合作用现象的理解，而且能受到科学家崇高的精神境界的熏陶，领悟科学探究的方法，培养学生从实验现象中获取信息，严谨地科学地分析思考能力，培养学生对科学探究的兴趣和能力以及创新精神。3.落实课程标准：本节课要实现的高中生物学课程内容标准的是：四、“生物圈中的绿色植物”。具体内容标准：说明光合作用以及对它的认识过程；研究影响光合作用速率的环境因素。4.教学目标：（1）知识目标：了解绿叶中色素的种类和作用；简述叶绿体的结构和功能；阐述光合作用以及对它的认识过程；研究影响光合作用速率的环境因素；了解光合作用原理的应用；简述化能合成作用。（2）行为目标：培养在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达的能力以及获取分享信息的能力；培养科学探究能力和分析思考能力。（3）情感目标：培养质疑、创新和实践的严谨科学精神与态度；培养对自然的热爱，并在生活中保护自然制止破坏自然的行为的责任感；5.教学重点和难点：（1）教学重点：绿叶中色素的种类和作用；光合作用的探究历程；光合作用的光反应、暗反应过程以及相互关系；影响光合作用强度的环境因素。突破重点：在实验基础上讲解色素有关内容，更容易被学生接受吸收；通过多角度提问让学生主动学习，体验科学家探究历程；让学生从化学反应的角度看光合作用的过程，明确每一个物质变化的来龙去脉和相应的能量转化的过程，同时利用动画进行直观教学，对比和重复知识点进行强化；在光合作用过程学习的基础上与学生一起探究各影响因素的特点，学生容易理解。（2）教学难点：光反映和暗反应的过程；探究影响光合作用强度的环境因素。突破难点：通过由浅入深的讲解，让学生理解光反应和暗反应的过程，区别和联系，翠动画进行直观教学，对比和重复强化知识；通过探究活动环境因素对光合作用强度的影响，让学生掌握光合作用原理在农业生产中的应用。6.课前准备：教学ppt7.教学方法：启发式教学，对比教学，直观教学；自主学习8.教学过程：教学内容教师行为学生活动教学意图导入（5min）1.ppt展示：课本开头有这么一句话：追根溯源，从科学的角度来说，对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是来自太阳的光能。设疑：太阳带给我们光和热，它是地球上万物的能量源泉。那这里为什么说是最终源头呢？解说：也就是说对于一些生物来说，太阳光能是直接的能量来源，而对于另外一些生物来说，太阳光能是间接的能量来源。对于我们人类来说，太阳光能是间接的能量来源，因为我们靠摄取食物来获得维持新陈代谢的物质和能量，动物、真菌和大多数的细菌也如此，因此都属于异养生物。异养生物指的是生物体在同化作用的过程中，只能从外界摄取的现成有机物制成为自身的组成物质的生物。与其相对应的是自养生物，自养生物就是在同化作用过程中，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，并储存了能量的一种新陈代谢生物类型。植物和少数细菌就是属于自养生物的范畴。我们知道植物是不能直接摄食的，（当然除了一小部分能摄食的植物如猪笼草），因而植物的能量来源就只能依赖于太阳，而想要利用太阳光能，植物又必须将光能转换成细胞能够利用的化学能，这个过程，所谓的光合作用，就是植物利用光能将外界环境中的无机物转化为有机物并储存能量的过程，是我们本节课要学习的重点内容。而细菌的化能合成作用在本节课中我们也会进行简单学习。异养生物摄取的食物追根溯源就是属于植物的某些部分，因而从这里我们就可以知道为什么说太阳光能是绝大多数生物所需能量的最终源头了。2.资料思考：我们可以看一下下面的这些数据，从这些数据我们可以得出什么样的结论呢？解答：植物光合作用产生的有机物及所固定下来的太阳能量是非常巨大的，而生物日常生活中所需要的物质和能量也基本上是由植物光合作用所提供的。说明光合作用对于生物的生存，人类的生活生产实践是非常重要的。此外，植物光合作用还为人类提供必不可少的氧气，由此可知光合作的重要意义：由此总结出光合作用的意义。3.那么，为什么绿色植物就能进行光合作用呢，那肯定是有它们自已的一套本事了是吧。我们都知道，功能是由结构所决定的，那么绿色植物细胞之所以能进行光合作用就是因为其有相应的结构和物质基础。听讲；分析资料思考并回答问题。1.由课本的原话设疑导入，设置情境，由揭示自养生物和异养生物的本质区别和联系过渡到本节课内容的介绍，使学生明确学习内容和学习重点。同时初步介绍光合作用的本质，将学生引入新课学习。2.总结光合作用的重要意义，加强学习动力。3.强化“结构决定功能”这一观点。复习色素的组成和叶绿体的结构(15min)上节课大家已经做过了绿叶中色素的提取和分离这个实验。1.和学生回顾上节课所做的实验绿叶中色素的提取和分离的结果，总结4种色素相关内容及吸收波长，并解释为什么叶子一般呈现绿色的原因。2.（1）提问:这些捕获光能的色素是植物光合作用的物质基础，它们存在于植物细胞中的什么部位呢？（2）通过课本科学家的发现引出叶绿体的结构。3.在前面第三章第2节细胞器的学习中我们已经学习过叶绿体的结构和功能，那我们现在来回顾一下叶绿体：引导学生回顾叶绿体的结构：（ppt放映叶绿体的图片）总结叶绿体结构特点及叶绿体作为光合作用场所相适应的特点。4.那现在我们已经知道了叶绿体中色素是光合作用的物质基础，色素吸收光能则是光合作用的动力,叶绿体是光合作用的主要场所。那么，对于光合作用的过程是如何被人们一步步所揭示的呢？绿色植物又是如何通过光合作用把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的呢？这是我们接下来要学习的内容。1.回顾上节课实验相关内容，听讲总结强化知识。2.听讲3.观看ppt上的图片并与老师互动回忆总结出叶绿体的结构特点并思考其作为光合作用场所所适应的特点。1在实验课对知识点有初步认识以及已有知识的基础上对知识点进行巩固和深化，利于学生对知识点的掌握。2.通过叶绿体结构特点与其作为光合作用场所的功能相适应的实例来强化“结构决定功能”的观点，更具说服力。3.总结光合作用的物质和结构基础内容并引入光合作用探究过程的学习，学生做好知识和心理准备，更易进入新的学习情境。光合作用的探究历程：（20min）1.引入光合作用探究过程的学习：我们每时每刻都在吸入光合作用释放的氧。我们每天吃的食物，也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。那么，光合作用是怎样发现的呢？这是一段漫长的探索历程，现在让我们重温一下这段历程吧！（1）设问：植物为什么长大？所需营养物质来自哪里？课件展示海尔蒙特实验及结论提问：他的实验结论完全正确吗？从植物生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？空气设问：空气对植物的生长有影响吗？1997年普利斯特利做了这样一个实验：（2）课件展示普利斯特利实验及结论提问：有无植物的两组实验装置起什么作用？该实验装置中玻璃罩有什么作用？（引导分析，并指出实验设计中的基本原则：对照、单一变量等）提问：普利斯特利的实验看似简单，但后人重复他的实验却得到相反的结果，认为植物和动物一样能使空气变浑浊，这是为什么呢？可能是实验条件不一样，忽略了某种环境因素。那么是哪种因素的改变造成的呢?（3）荷兰科学家英格豪斯找出了答案，他做了很多次更新空气的实验，结果发现普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功，也就是普利斯特利忽略的光在更新空气中的作用，是一种必要的条件。同时，他还发现了植物体的绿叶在光下才能更新空气。由于化学发展水平的限制，当时尚不知道植物吸收和释放的是什么气体。（4）直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。可见生物科学的发展需要建立在其他学科的基础上。设问：那么植物光合作用过程中，光能哪去了呢？（5）1845年，德国科学家梅耶：根据能量守恒定律，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来，这也是建立在物理学的发展的基础上的。设问：光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？植物光合作用除了释放氧气，还产生什么物质呢？（6）课件展示萨克斯实验及结论提问：暗处理这一步是否可以省略？为什么？提问：本实验是否存在对照组？若有，请指出单一变量。提问：这个实验可得出什么结论？强调：除淀粉外，还可产生其他有机物，表示为（CH2O）。（7）从以上的实验历程，科学家发现了光合作用的条件、原料和产物，而光合作用的场所我们已经知道是叶绿体，那么是否有科学家验证过了呢，是的，1880年德国科学家恩吉尔曼就设计了个实验验证了叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。因为时间关系这里老师不详细说明，同学们课后去看看课本100页的资料分析。设问：光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水呢?（8）我们通过段动画来看看美国科学家鲁宾和卡门的实验：展示动画。提问：实验用到了什么方法？ 标记了什么元素？得出结论设问：光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？如果用同位素标记法，应该标记什么元素？（9）简述卡尔文实验，及结论卡尔文循环2.通过学习，我们可以看到几代科学家历经三百多年才对光合作用这一生理过程有了较清楚的认识，可见科学发展的道路是很艰难的，不仅包含了科学家们的艰辛和智慧，还与科学技术的进步发展密切相关。光合作用是个非常复杂的过程，仍有许多未知领域，对光合作用更深层次的探索，目前仍在进行，希望在以后的研究成果中能看到同学们的名字。3.根据这一节课对光合作用探究历程的学习，我们得出了光合作用的原料、产物、条件和场所，根据已有知识，请两位同学到黑板上试着写出光合作用的反应式。（大家合上课本）4.归纳光合作用的概念今天我们只是简单了解光合作用的生理过程，具体是如何进行的呢？我们下一节课继续。1.学生自主学习并围绕问题进行思考、讨论。2.学生联系所学，写出光合作用的反应式。归纳概念。1.培养学生自学，以学生自学为主，老师指导为辅，不仅让学生了解科学家的探究历史，还培养学生探究问题的思维模式，分析各科学家的实验意图和实验方式来体验科学的探究精神和方法，提高学习自主性和积极性，同时也让学生了解生物学的发展也是伴随着其他学科如物理、化学等的发展而发展的。2.层层设问，引导学生完成对光合作用过程的探知。3.图片直观教学生动明了，助于学生理解。4.强化科学探究实验设计的基本方法、原则。5.根据探究过程总结出光合作用的总反应式可培养学生获取整合信息的能力。光合作用的过程（20min）1提问：（1）.根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应该生成什么产物？（2）.那什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直接反应？由答案得出水和二氧化碳并非直接反应从而将光合作用分为两个阶段讲解。2用ppt演示光反应过程，并总结此过程的条件，场所和发生的反应；3.用ppt演示暗反应过程（在光反应的基础上），并总结此过程的条件，场所和发生的反应。4用一个flash动画回顾光合作用整个过程，并总结光合作用过程中的能量变化和元素转移情况。5.用一个表格展示光反应和暗反应的区别和联系，让学生了解两反应是相互联系不可分割的两个过程。6.总结光合作用的实质。1.（1）碳酸（2）不是2.听讲，弄清楚两过程的条件，场所，发生的变化以及两者之间的联系1.用ppt动画演示光合作用的过程更加形象生动，能吸引学生注意力同时也助于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。2.以分-总的方法讲解光合作用的过程，既能让学生详细了解两阶段的特点同时也对光合作用的过程有总体的认识，最后也起到强化知识点助于记忆的效果。3.用表格直观对比两阶段的区别和联系，深化学生对两个阶段的特点的理解同时助于记忆，同时引导学生归纳总结，建立知识结构，提升学科能力。4.帮助学生认清复杂事物背后的本质，利于理解和记忆。光合作用原理的应用(15min)1.提问：由光合作用的过程，可知影响光合作用的因素包括了哪些？2.根据学生的答案总结光合作用各类影响因素。3.讲解各因素对光合作用的影响特点以及在农业上的应用，最后用一张ppt总结各因素在农业上的应用。解释：轮作和间种：轮作：在同一块田地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或复种组合的一种种植方式。间种：在一块地上，同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物，这种栽培方式叫间种。1.思考并回答问题。2.听讲并与生活实际联系1讲解光合作用的各种影响因素有助于加深学生对光合作用过程的理解.2.联系实际，培养学生运用知识的能力。化能合成作用(3min)1.与异养生物和自养生物中的绿色植物相对比，得出化能合成作用的概念：上一节课我也提到，植物属于自养生物，可通过光合作用合成有机物，还有少数细菌也可以通过化能合成作用合成有机物，接下来我们就来简单学习一下化能合成作用，今天的最后一个内容。2.简述硝化细菌的化学合成作用。3.简要列举其他自养细菌听讲1以对比的方式助于学生理解化能合成的概念和特点。2.实际举例加强学生对概念的理解课堂小结(2min)1.小结本节内容各项知识点；2.强调重点和难点，对学生提出课后巩固期望。听讲1.帮助学生理清知识点；2.强调重点和难点可给学生提供复习方向，巩固教学效果。8.板书设计：能量之源-光与光合作用一捕获光能的色素和结构二光合作用的原理和应用1.光合作用的探究过程：2.光合作用的过程：（光反应阶段和暗反应阶段的区别和联系表格）