能量之源__光与光合作用

能量之源光与光合作用一、教材分析能量之源光与光合作用 是人教版必修一 “分子与细胞” 模块第五章第四节的内 容。这节内容包括两部分： 第一部分为捕获光能的色素和结构， 第二部分是光合作用的原理 和应用。 与旧教材相比， 本节内容大体上保持了旧教材的难易水准和编排顺序， 仅在以下三 个方面作了调整：一是对光合作用的探究历程实行了扩充，增加了英格豪斯、梅耶、卡尔文 等科学家的实验， 将光合作用的发现过程阐述的更加完整。 二是新增了环境因素对光合作用 强度影响的探究实验， 这个探究实验的设计和操作均有一定的难度， 教材为此提供了相关的 提示和参考案例。 三是叶绿体的结构和功能、 化能合成作用这两部分内容在旧教材中没有被 编排在 光合作用 这个节中， 现为了内容的完整性和更符合学生的认知规律，将这两部分 内容移至本节中。本节内容不但和初中教材中相关光合作用的基础知识密切相关，而且在高中教材中也 起着承上启下的作用： 一方面通过本节内容的学习， 能够进一步理解在第三章中为什么把叶 绿体比作“养料制造车间”和“能量转换站” ，另一方面本节内容也为必修 3 中生态系统的 物质循环和能量流动、选修 3 中生态工程等内容的学习打下基础。二、教学目标 依据课程标准和学生实际情况，将本节课的三维目标确定为：（1）说出绿叶中色素的种类和作用。（ 2）说出叶绿体的结构和功能。（3）说明光合作用以及对它的理解过程。（4）尝试探究影响光合作用强度的环境因素。（5）说出光合作用原理的应用。（6）简述化能合成作用。2水平方面（1）学会提取、分离绿叶色素的方法（2）通过探究实验，培养学生设计实验的水平、分析和解决问题的水平以及培养语言 表达水平。3情感态度与价值观（1）通过学习科学家对光合作用原理的探究历程，使学生认同科学原理的创立是科学 家在持续的观察、实验、探索和争论中建立起来的；认同科学家不但要继承前人 的科研成果，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。（2）通过对叶绿体结构的学习，协助学生树立结构和功能相统一的生物学观点（3）通过学习光合作用原理在农业生产中的应用，使学生增强STS 的意识。三、教学重点和难点 1教学重点（1）绿叶中色素的种类和作用。（2）光合作用的发现及研究历史。（3）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。（4）影响光合作用的环境因素。2教学难点（1）光反应和暗反应的过程。（2）探究影响光合作用强度的环境因素。四、教学设计思路要完成教学的三维目标，教学设计的思路是化繁为简，紧扣课标，面向全体，注重水平的培养。1、教学设计的要点（1）光合作用的过程一直是教学上的难点，因为光合作用是发生在细胞内的极其微观的一系列化学反应，学生无法直接感知， 为了突破此难点， 我拟采用多媒体演示光反应和暗反 应的动态过程，通过简明的图解，把复杂、微观的化学变化形象化，使学生的形象思维和抽 象思维相结合，形成深刻的表象。另外，组织学生实行学习活动时，应鼓励学生相互讨论， 取长补短，充分利用学生的智慧。最后，引导学生列表比较光反应和暗反应，通过类比，增 强记忆。这样设计，即落实了知识目标，又培养了学生观察、分析和归纳的水平。（2） “环境因素对光合作用强度影响”的探究实验也是教学中的一个难点。该实验是一个开放性实验，探究的问题和实验设计的思路能够有多种选择，学生思维上容易出现混乱。为此，能够先和学生一起分析教材上的实验原理和参考案例，然后发给学生探究实验记录表，通过表格引导学生一步步完成探究，从实验中掌握科学探究的方法。（3） “叶绿体中色素的提取与分离” 实验属于引导探究式实验，即教师提供探究框架， 学 生参与探究，但是因为学生很容易从教材中看到叶绿体中有几种色素及其颜色，所以仅以此 作为实验的探究点， 容易使探究实验流于形式， 实验的本质不自觉中成了验证性实验。 故在 此实验中，能够增加了几个探究点， 如有无比菠菜更适合的实验材料？为何滤纸条的一端要剪去两角？为何层析液不能触及滤液细线等等，这样既能引起学生的探究兴趣，又有利于学生对实验中的一些操作步骤知其所以然。（4）“光合作用的探究历程” 是生物科学史的内容， 生物教学史是培养学生科学素质的生 动教材。因为课堂上时间、条件等因素的限制，学生无法实行全程探究活动，所以我设计由教师表现科学家探究的过程， 让学生推导出各个探究实验的结论，并引导学生对实验中的一些问题实行思考，再穿插一些科学家的曲折和艰辛，这种部分探究的思想实验既能让学生明确光合作用的探究历程，也很好的落实了情感态度和价值观的教育。2、教学设计的策略本节内容安排3课时，拟将“捕获光能的色素和结构”安排一课时； “光合作用的探究 历程和光合作用的过程”安排一课时；“光合作用原理的应用和化能合成作用” 安排一课时, 具体设计的策略如下：教学内容基本策略导入新课利用白化苗的图片创设问题情境，弓1入本节第一部分。光合色素的种类引导学生完成绿叶中色素的提取和分离的实验，得出结论。光合色素的作用利用屏幕显示4种色素分别放在阳光和三棱镜之间得到的4张光谱图，并结合教材上的图5-10,得出结论。叶绿体的功能介绍恩格尔曼的实验，得出实验结论并分析实验方法的巧妙处。叶绿体的结构通过观察叶绿体的立体结构示意图，理解叶绿体的基本结构以及与其 功能相适合的结构特点。光合作用的探究历程以教材中表现的重要事件作为线索，通过表格形式引领学生沿着科学 家的发现思路作一次思想探究。光合作用过程通过多媒体展示光合作用的过程，引导学生观察、讨论、归纳、比较。光合作用原理的应学生汇报调查收集的关于“提升农作物光合作用强度措施”的资料，用并选择其中一种因素完成“环境因素对光合作用强度影响”的探究实 验。化能合成作用弓1导学生自学教材，总结出化能合成作用的概念，并与光合作用比较。五、教学实施的程序教学 进程教师的组织和引导学生活动教学意图导 入 新 课屏幕上出示白化苗图片并提问：1. 为什么白化苗很快就会死亡？2. 为什么没有色素，植物就不能实行光合作 用？学生根据已知知 识和经验作出回 答从实例分析入 手，创设问题情 境，引入新课光 合 色 素 的 种 类绿叶中的色素究竟有哪些种类？它们分别又 是什么颜色？以及各种色素在绿叶中的含量 是否相冋呢？带着这些问题我们一起来做绿叶中色素的提取和分离实验。1. 教师讲解实验原理，指导实验程序。2. 增加探究点：a. 你们所带的材料中， 有无比菠菜更适合 的实验材料？b. 为何滤纸条的一端要剪去两角？C.为何层析液不能触及滤液细线？3学生实验遇到问题时，给予必要引导。学生分组实行探 究实验，分析实验 结果，得出结论。包括绿叶中色素 的种类、颜色、含 量多少，最佳的实 验材料、滤纸条剪 去两角的原因，层 析液不能没及滤 液细线的原因等。使学生学会提 取、分离绿叶中 色素的方法，培 养学生的探究意 识和科学素养。光 合 色 素 的 作 用1. 屏幕上出示图片：将4种色素分别放在阳 光和三棱镜之间，要求学生从连续光谱中 观察明显变暗的区域，并分析原因。2. 指导阅读教材上图5-10 :叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱。仔细观察分析屏 幕上的四张图，对 4种色素主要吸 收的光初步得出 结论。再通过阅读 教材上的图进一 步证实。指导学生读图， 尝试从图形中获 取信息，培养学 生的图文转换水 平。过渡这些光合色素分布在细胞的什么部位？直到1865年，德国植物学家萨克斯发现叶绿素集 中在一个个更小的结构中，称为叶绿体。那么 叶绿体有什么功能呢？倾听，准备学习叶 绿体的功能。承上启下，引入 下一部份内容。叶绿体的功能引导学生阅读教材上的材料分析：恩格尔曼的实验。思考：1. 恩格尔曼的实验的结论是什么？2. 恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？根据恩格尔曼的 实验思路，思考回 答问题。充分利用教材中 的资料，引导学 生分析资料得出 结论。叶绿 体的 结构屏幕上出示叶绿体的立体结构示意图，引导学生观察并思考：1. 叶绿体有哪些结构组成？2. 叶绿体有哪些结构特点是与其功能相适 合？（第一教时结束）观察叶绿体的立 体结构示意图，思 考结构和功能之 间的关系。协助学生掌握叶 绿体的基本结 构，树立结构和 功能相统一的生 物学观点。引入叶绿体是实行光合作用的场所，那么，什么是学生根据初中所从学生已有的知第二教时光合作用？光合作用的过程是如何被人们一 步步揭示出来的呢？学的知识及教材 上的黑体字能回 答出第一问。识入手，设疑激 趣，引入新内容。光合 作用 的探 究历 程屏幕上显示表格(见附表 1)，表格中表现了 科学家实行探究实验的过程，要求学生推导出 各个实验的结论并思考实验中相关问题。分析并体会实验 过程，思考其相对 应的结论及实验 中的相关问题。创设情境，让学 生重走科学家探 究之路，体验科 学豕的科学态度 和探索精神。光合作 用 的 过 程1 演示类囊体上光反应的动态变化过程，引导学生观察，并组织小组讨论：a. 光反应的场所在何处？b. 光反应的条件是什么？C.色素吸收的光能有哪两个方面的用途？d. 光反应中物质变化和能量变化是怎样？ 试用反应式写出物质变化。e. 光反应中产生的H和ATP到哪里去了？2. 演示叶绿体基质中暗反应的动态变化过程， 引导学生观察，并组织小组讨论：a. 暗反应的场所在何处？b. 暗反应的条件是什么？是否一疋不能有光？C.C02发生了哪些变化？d.暗反应中物质变化和能量变化是怎样？ 试用反应式写出物质变化。3. 引导学生列表比较光反应和暗反应的区 别和联系。4. 引导学生写出光合作用的总反应式。(第二教时结束)学生通过观察回 答问题，书写光、 暗反应的反应式 时相互讨论，并相 互找出不完善之 处。学生讨论后列出 表格。(见附表2)通过简明的图 解，增加学生的 感性理解，有利 于学生掌握光合 作用的过程，同 时培养学生的观 察水平和分析归 纳水平。培养了学生归纳 和类比的水平。引入第三教时掌握了光合作用的过程，在生产实践中有什么 应用呢？准备学习光合作 用原理的应用提出问题，激发 学生的学习兴趣光 合 作 用 的 原 理 的 应 用1 请学生汇报上节课布置的“调查和收集提 升农作物光合作用强度的具体措施”。2 选择其中的一种因素，通过实验来探究它 对光合作用的影响。(1) 分析教材上的实验原理。(2) 分析教材上的参考案例。(3) 分发给学生探究实验的记录表(见附表3)引导学生实行科学探究。(4) 探究过程中遇到问题时，给予必要的指导。学生展示调查和 收集的材料，包括 适当提升光照强 度，适当提升C02 的浓度，适当提升 温度等。学生分组实行探 究实验，并填写探 九头验记录表，取 后实行表达交流。培养学生收集资 料和整理资料的 水平。教会学生科学探 究的方法，培养 学生设计实验的 水平、分析和解 决问题的水平及 表达交流的水 平。过渡自然界中，除了植物能把无机物合成有机物学生依据教材回引入化能合成作夕卜，还有其他生物也能够把无机物合成有机物 吗？答。用。化能合成作用组织学生阅读教材P105化能合成作用的知识，思考：1 硝化细菌的化能合成作用是怎么样的？2. 硝化细菌为什么和植物一样，也属于自养 生物？3. 化能合成作用和光合作用的主要区别在哪？学生阅读教材并 思考回答问题。培养学生的自学 水平，使学生对 化能合成作用有 较为清晰的理 解。小结 及反 馈矫 正引导学生对本节内容实行总结，评价学生的学习情况。（第三教时结束）总结本节所学知 识，完成练习。巩固本节课的学 习成果。六、教学反思1充分利用现代化的教学手段是教学改革的趋势，但若所有内容都通过多媒体来表现，教 学容量太大，且学生基本不能做笔记， 不利于学生复习，若能将板书与多媒体有效结合, 让学生边听边记笔记，效果会更好。2探究实验中，教师指导的“度”的把握非常关键，教师指导得过多，将限制学生的自主 建构活动，而指导不到位，又无法把学生引到探究活动中去，所以教师的指导不但要即 时，而且适度。附表1年代科学家实验过程结论思考1771年英国普利斯 特利密闭的玻璃钟罩内，同时放 有点燃的蜡烛和活小鼠，一 段时间后，蜡烛不灭，小鼠 不死为什么普利斯 特利的实验有时成功 有时失败？1779年荷兰的英 格豪斯将普利斯特利所做的实验 装置分别放在光下和黑暗 中做英格豪斯当时是否清楚植物更新了空气中的那种成分？1785年发现空气的组成1845年德R.Mayer（略）1864年德萨克斯暗处理后的叶片一半遮光， 半曝光，后经碘烝气处 理，曝光一半叶变蓝，遮光 一半不变为什么实验前对叶片 先实行饥饿处理？为什么让叶片的一半 曝光，另一半遮光？1939年美鲁宾 和卡门用同位素180标记水（即 H218O）,实行光合作用实 验，发现生成的氧全部是 1802;如用180标记二氧化 碳（即C18O2）,生成的氧 全部是02鲁宾和卡门采用哪种 方法来实行实验？附表2光反应暗反应区 别反应场 所反应条 件物质变 化能量变 化联系附表3探究实验记录表一、提出问题：二、作出假设： 三、设计并实施实验：1材料用具： 2 .方法步骤： 3. 记录结果： 四、得出结论并实行交流： 五、探究中出现的问题: