第一节 光合作用 教学设计.doc

第一节光合作用教学设计 河南省新乡市长垣县第一中学王伟平课题光合作用日期课时3教法讲授启发，直观学法分析对比归纳教具示意图教材分析重点（1）光能在叶绿体中如何转换成储存在糖类等有机物中的稳定的化学能。（2）提高农作物光合作用效率的主要措施及其原理。难点（1）光能在叶绿体中的转换。（2）C4植物光合作用的特点。考点（1）最终的电子供体和电子受体（2）C4植物光合作用的场所及特点（3）影响光合作用的因素（4）光饱和点和光补偿点及CO2饱和点和CO2补偿点教学目标知识目标1.光能在叶绿体中如何转换成电能，电能如何转换成NADPH和ATP中活跃的化学能，以及NADPH和ATP中活跃的化学能如何转化成储存在糖类等有机物中的稳定的化学能（知道）。2.C3植物与C4植物在叶片结构上的区别和C4植物光合作用的特点（识记），C4植物固定CO2能力明显增高的原因（知道）。3.光合作用效率的概念以及提高农作物光合作用效率的主要措施和原理（知道）。能力目标1通过C3植物与C4植物叶片结构的比较，培养学生的观察能力。2培养学生的识图能力。情感目标1通过光合作用机理的学习使学生认识到提高光合作用效率和培育高光效作物产量的有效途径。2通过C3途径与C4途径的教学向学生渗透结构和功能相统一的观点。教学内容第一课时复习回顾：1 光合作用的过程6CO212H2OC6H12O66O26H2O光合作用的过程包括光反应阶段和暗反应阶段，两者的主要区别在于发生的条件不同，场所不同，物质变化和能量变化不同。2 色素的种类及特点类别颜色含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最大最快叶黄素黄色较少较大较快叶绿素a蓝绿色最多较小较慢叶绿素b黄绿色较多最小最慢3 色素的功能：吸收，传递和转换光能一 光能在叶绿体中的转换第二课时二C3植物和C4植物1 绿色植物分类：依据：固定CO2的途径不同C3植物：CO2C52C3 如：小麦，水稻，大麦，大豆，马铃薯，菜豆和菠菜等。C4植物：CO2C4C3 如：玉米，高粱，甘蔗和苋菜等。注：C3为3-磷酸甘油酸；C4为草酰乙酸；C5为1，5-二磷酸核酮糖。2 C3植物和C4植物叶片结构特点类别维管束鞘细胞叶肉细胞C3植物小，不含叶绿体含叶绿体，排列疏松C4植物大，含无基粒的叶绿体（多，大）含叶绿体，有独特的“花环型”结构3 C3途径和C4途径(1) C4植物固定CO2的途径注：C3植物CO2的固定发生在叶肉细胞的叶绿体基质中，故淀粉在叶肉细胞中形成说明：C4途径中固定CO2的PEP羧化酶对CO2具有很强的新合力，比C3途径中固定CO2的1，5-二磷酸核酮糖羧化酶高约60倍，它可以促使PEP把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，并且使C4集中到维管束鞘细胞内的叶绿体中，供维管束鞘细胞内叶绿体中C3途径的利用。科学家把C4植物的这种独特的作用，形象地比喻成“二氧化碳泵”。与C3植物相比，C4植物大大提高了固定CO2的能力，使C4植物能够在CO2浓度很低的情况下进行光合作用。所以，C4植物比C3植物的光合速率快，光合作用强，耐高温，干旱等。第三课时三 提高农作物的光能利用率提高农作物光能利用率的途径：（1）延长光合作用时间：提高复种指数，适当延长生育期，人工补充光照（2）增加光合作用面积：合理密植，套种，改变株型（3）增强光合作用效率：（主要是从影响光合作用的因素考虑）1影响光合作用的因素（1）光照（强度，长度和光色）反之则相反（3）温度通过影响酶的活性而影响光合速率，一般情况下，温度低光合速率降低，随着温度升高，光合速率加快，但温度过高时会影响到酶的活性，使光合速率降低。最适温度一般为2530对于温室大棚，白天适当升温，夜间适当降温，有利于有机物的积累，提高产量。（4）水分既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，还能影响气孔开闭，间接影响二氧化碳进入植物体。（5）矿质元素：N，P，K，Mg等2增强光合作用效率的措施光合作用的指标：光合速率真正的光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率光合作用和呼吸作用同时进行：光合作用实际CO2消耗量实测的CO2消耗量呼吸作用CO2释放量光合作用实际产氧量实测的O2释放量呼吸作用O2消耗量光合作用葡萄糖净产量光合作用葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量（1） 光照强弱的控制 阳生植物：如小麦，玉米，大豆等。阳光充裕 阴生植物：如胡椒，人参，三七等。荫蔽 光饱和点：在光照强度较低时，植物光合速率随光强增加而增加，当光照强度进一步提高到一定值时，光合速率则不再增加时的光照强度。图示为b点。光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸作用放出的CO2相等时的光照强度。图示为a点。说明：一般C3植物的光饱和点要小于C4植物的光饱和点；若图示为阳生植物，如果变为阴生植物，则b点要左移。（2）CO2的供应适当增加，增加CO2的措施有三：通风透光增施有机肥料或使用CO2发生器施用NH4HCO3肥料若全球范围CO2浓度升高温室效应全球变暖冰川融化，海平面上升，气候异常。CO2饱和点：在一定CO2浓度范围内，植物的光合速率随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度时，光合速率不再增加时的外界CO2浓度。图示为b点。CO2补偿点：当光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用放出的CO2量时外界的CO2浓度。图示为a点。说明：若光照适当增强，a点会左移，b点会右移；反之则相反。（3）必需矿质元素的供应N：光合作用过程中各种酶，NADP+和ATP的重要组成成分。P：叶绿体膜及NADP+和ATP的重要组成成分。K：与糖类的合成和运输有关。Mg：叶绿素的重要组成成分。N元素主要存在于绿色植物的叶片中，故若N肥施用过多，会造成农作物倒伏，从而影响光能利用率的提高；P主要存在于果实和种子中；K主要存在于茎杆中；Mg则是叶绿素的成分。典型例题1006四川理综）将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室 CO2 浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以 CO2 吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是 A如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点左移 B如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点右移 C如果光照强度适当增强，a 点右移，b 点右移 D如果光照强度适当增强，a 点左移，b 点右移22005全国卷III理综）右图表示在适宜的温度、水分和CO2条件下，两种植物光合作用强度的变化情况。下列说法错误的是A、当光照强度增加到一定程度时，光合作用强度不再增加，即达到饱和B、C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和C、C4植物比C3植物光能利用率高D、水稻是阴生植物，玉米是阳生植物3（2004北京理综） 在相同光照和温度条件下，空气中CO2含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图所示。理论上某种C3植物能更有效地利用CO2，使光合产量高于m点的选项是 A. 若a点在a2，b点在b2时 B. 若a点在a1，b点在b1时 C. 若a点在a2，b点在b1时 D. 若a点在a1，b点在b2时42005北京理综）下列能鉴别野牛草是否为C4植物的简便方法是A、制作叶表皮临时装片，观察气孔大小 B、制作叶横切临时装片，观察叶脉结构C、分离、测定叶片中各种色素的含量 D、用碘液测定叶片中淀粉的含量52005江苏生物）夏季中午强烈的阳光会导致植物气孔关闭。此时下列植物中光合作用强度最高的是A、高粱 B、水稻 C、大豆 D、小麦 62007全国理综）回答下列问题玉米和小麦在适宜条件下光照一段时间后，将叶横切片用碘液染色，在显微镜下观察这两种植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞，结果发现玉米叶片的维管束鞘细胞被染色，小麦叶片的_被染成 ，被染色的原因是_ _。由此可知，玉米属于_植物，小麦属于_植物。当用碘液对某一植物照光后的叶横切片染色时，却发现被染色的叶片同时出现上述玉米和小麦叶片的染色结果。据这个实验现象可推知：从光合作用角度来说，该植物具有_植物的特点，其光合作用固定CO2形成的最初化合物有_ _种，即_ _【答案】叶肉细胞 蓝色 光合作用积累的淀粉与碘液反应变成蓝色 C4 C3 C3与C4 2 三碳化合物和四碳化合物72007全国理综）下图表示光照强度对A、B两种C3植物光合作用强度的影响。据图回答：（1）A、B两种植物光合作用过程中对光能利用的差异是_。（2）在农业生产中，与B植物相比，A植物应种植在_条件下。【答案】（1）在低于P光照强度下B植物光能利用率比A植物高，在高于P光照强度下A植物光能利用率比B植物高。 （2）较强光照教学后记本节内容与生产实践和环境保护有着密切的联系，在教学中要注意多联系实际，以激发学生的学习兴趣和提高学生运用知识分析问题的能力，尤其是提高光能利用率这一部分，扩展性，综合性题目出的几率非常大。2008-04-25人教网新课改理念下光合作用教学设计与构思 作者： 李刚 (高中生物 贵州黔西南生物一班 ) 评论数/浏览数： 1 / 233 发表日期： 2010-07-29 13:38:53 新课改理念下光合作用教学设计与构思 设计理念 高中生物课程标准的“提高科学素养；面向全体学生；倡导研究性学习；注重与现实生活的联系”的课程理念来设计教与学的过程。最想突出的原理： 1还原科学研究的历史面貌，突出生物学的“实验学科”特点；2以实验探究贯穿整个教学。教材分析光合作用是整个第三章乃至整个高中教材中处于重要地位。本章节内容按照课标安排应2课时完成，我准备改为3个课时：第一课时只学习“光合作用的发现”，第二课时“通过实验学习有关光合色素的知识”，第三课时具体学习“光合作用的过程”。本节教学设计是该节的第一课时内容。光合作用研究的历史，本来不需一个课时的时间，但我准备让学生以经典的光合作用研究历史中的重要事件为线索，遵循科学家的探索思路，总结出光合作用的探究历程。 了解科学家探究科学的艰辛历程和学会探究的一般方法，为以后的学习打下基础。 学情分析 学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识，而且生活实践中也对光合作用有所了解。但是，对于光合作用的发现历史却很陌生，关键对于我们这节课要达到的目标“科学探究的一般方法”知之甚少。高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。在教学过程中，教师要尽量创设学生活动的机会，让学生成为学习活动的主体，教师只是为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。一、教学目标 1、知识方面 光合作用以及对它的认识过程； 光合作用的概念及反应式2、过程与方法通过分析科学家发现光合作用的过程，尝试提出问题、做出假设，设计方案验证假设。理解假设的提出要有实验和观察的依据，需要严谨的推理和大胆的想象，并通过观察和实验进一步验证和完善。同时，理解实验技术的进步所起的作用。 3、情感、态度、价值观关注“能量之源光与光合作用”与人们生活的关系，认识生物科学的价值；讨论科学史上的经典人物和实验，避免知识“去背景”和“简单化”。明确科学的研究态度在实验探究中的重要性认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观 。学会参与、合作和交流4、能力方面掌握科学实验探究的一般原则，重点是对照实验原则和单因子变量原则；培养观察、分析综合能力二 教学过程教学环节教学过程设计意图教师活动学生活动创设情景播放绿色植物硕果累累的图片；人和其他动物吃的各种食物的照片。结合初中所学知识谈谈你对绿色植物进行光合作用的了解？讨论，踊跃发言。激情引趣，引起学生对光合作用的重视。提出问题引入课题在听取学生发言并给以肯定后，提出：那么光合作用是怎么发现的呢？激发学生的探究欲望和学习兴趣。实验一：1648年，赫尔蒙特(Helmont)柳树实验【课件显示】 “公元前3世纪，亚里士多德提出，植物生长在土壤中，土壤是构建植物体的唯一原料。”提出问题：你认为他的观点正确吗？你能设计一个什么实验装置来探究你的假设吗？学生的讨论，提出大胆猜想“不对”，并设计出实验装置。通过情景导入使学生尝试提出问题，作出假设。老师给以引导，在总结学生方案的基础上出示1648年，赫尔蒙特(Helmont)柳树实验装置（如图一）：讨论得出结论：植物生长所需的大部分物质并非来自于土壤；而得出：水分是建造植物体的唯一原料！培养学生的概括能力、语言表达能力和理解能力。进一步提问：这个结论又科学吗？忽略空气对植物的影响。提出矛盾，激发学生思考，再逐步释疑，效果更好。实验二：1771年普里斯特利(J.Priestley)实验出示动画（如图二中的动画截图）观看动画演示观察能力的培养根据实验内容，提出问题1、这两组实验的现象是什么？单独密封的蜡烛很快熄灭、老鼠很快死去，与绿色植物一起的蜡烛暂时不会熄灭、老鼠会存活很长时间。了解对照实验原则、单因子变量原则实验中的相关应用。2、有无植物的两组实验装置，起什么作用？ 实验说明什么问题？对照作用、绿色植物可以 更新空气。3、该实验装置中玻璃罩有什么作用？排除干扰因素（外界空气的影响）。教师指出：当时他并不知道植物更新了空气的哪种成分，也没有发现光在这个实验中的关键作用。当然现在我们知道所更新的是氧气。让学生认识到技术的发展在科学研究中的作用。提出问题但是，后来很多科学家在重复普里斯特利的实验时，总是有时成功，有时却会失败！这是什么原因呢？学生大胆猜想。设疑引发兴趣实验三、英格豪斯实验重复普里斯特利的实验，但始终在光下进行确定了植物的绿色部分，只有在光下才能起到 “净化”空气的作用。（吸收CO2,放出O2）培养学生尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观 。自然过渡设疑：光合作用除了生成气体，更新空气外，还有其他物质生成吗？回答问题。实验四、1864年，德国萨克斯实验（课件动画展示）模拟萨克斯实验观察动画演示，看书52页。锻炼学生观察能力。提出有关该实验的几个问题：黑夜中消耗有机物这一步是否可以省略？为什么？本实验是否存在对照组？若有，请指出单一变量。实验可以得出的结论是什么？讨论答出：让叶片中的营养物质（淀粉）消耗掉。部分遮光、部分曝光，进行对照。绿叶在光合作用中产生了淀粉感受科学发现过程，提高学生探索求实的科学素养。进一步培养学生科学实验探究的原则和方法强调：绿叶在光合作用中产生了淀粉，一定需要光照。并设疑：什么是光合作用的场所呢？实验五、1880年恩格尔曼(Engelmann) 实验动画演示，重现恩格尔曼的实验过程观察思考根据现象（结果）推出正确的结论，培养学生逻辑思维、推理、判断能力。现象：装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？小组讨论发言：归纳出4个方面的巧妙之处。小组内讨论交流培养了学生观察、分析综合能力。而且学会参与、合作和交流。1、为什么选用水绵做为实验材料？2、为什么选黑暗且没有氧气的环境？3、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？4、实验结论是什么？学生充分小组讨论的基础上，每一小组发言归纳问题答案。实验六、自己设计实验验证光合作用产生氧气教师给实验材料，如：金鱼藻、大烧杯、三角漏斗、带木塞的导管、 清水、强光、带火星的木条。小组讨论，设计方案。巩固已学知识，认识实验探究过程都必须依据一定的科学道理。体验合作学习过程。给出参考实验方案。对比讨论本小组的成功与失败之处，体验成功。课外的练习光合作用消耗CO2的实验培养实际应用的能力情境设疑光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？讨论实验七、1930年，（美）鲁宾和卡门实验提示：同位素标记进行光合作用的实验，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？还是两者兼而有之？同学们考虑一下，应标记哪一种元素？如何设计这个实验呢？讨论后分析回答问题：用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。培养学生运用所学的知识和技能解决实际问题的能力。阅读P53实验，得出什么结论？光合作用中释放的氧气全部来自于水光合作用概念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。通过学生主动参与建构概念的整个过程，加深对概念的理解。由于光合作用中释放的氧气全部来自于水，所以为反应光合作用的实质，其反应式又可以表示为：分析反应中各元素的来源去路小结师生共同归纳总结出生物学实验的一般原则：1、科学性原则（排除干扰因素、正确选材等）2、可重复性原则（操作规范等）3、对照性原则（设置对照组）4、单一变量原则培养学生提炼和归纳能力光合作用教学设计（一）作者：龙泉驿区洛带中学卢莉文章来源：龙泉教育点击数： 1933更新时间：2008-5-22一、教学目标 （一）知识与技能 1、知道光合作用的发现过程，通过对几个有关光合作用发现的实验的讨论，使学生体验科学工作的方法和过程。 2、理解叶绿体中的色素，强化学生对“结构和功能相统一”的观念的认识。 （二）过程与方法 1、通过对几个有关光合作用发现的实验的观察和分析，培养设计实验、分析实验结果的能力，并对学生进行科学史教育，使学生认识到科学发现的艰难、科学研究方法的重要。 2、通过叶绿素的提取实验和相关知识，培养学生自学能力和主动学习的习惯。 （三）情感、态度与价值观 激发学生学习兴趣，体验探究的过程和成功的喜悦，增强学生探索新知识的欲望和创新意识,体现STS精神。 二、教学重点 光合作用的发现过程和叶绿体中的色素的提取实验和色素种类、作用。 三、教学难点 叶绿素的提取、种类、作用 四、教学设计说明 光合作用的发现设计一系列经典实验，这一部分内容采用过程式教学与研究性学习相结合的教学模式，引导学生发现和领悟其中的科学道理，鼓励学生自己设计实验，培养学生探究的能力。 通过对叶绿体中的色素的学习，让学生体会机构与功能相适应的特点，掌握色素的种类和功能，并通过分组实验培养学生主动学习能力和主动动手能力。 五、教学过程 教 师 教 学 程 序 设 计 学生学习活动设计 课堂引入 1、讲述：水果为什么会由小长大？食物会不会从天而降？城市与农村比较，哪里空气更清新？等等这些问题都和我们今天将学习的光合作用有关系。 2、课件展示：再请大家看课件，可见光合作用对于人类和整个生物界都有非常重要的意义。我们应该重视光合作用。 课堂教学 设问：你知道吗？光合作用是怎样发现的？ 一、光合作用的发现 实验1、17世纪，海尔蒙特实验 讲述：海尔蒙特用木板盖上木桶， 每天只往桶里加水 设问：证明 水分是建造植物体的唯一原料 海尔蒙特得出的这一结论是否精确？为什么？ 实验2、那是谁首先想到植物的生长与空气的作用有关呢？ 18世纪，普里斯特利的实验 将燃烧的的蜡烛和小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，会发生什么现象？ 将蜡烛与绿色植物一起放在玻璃罩内，现象如何？ 将小白鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，现象如何？ 设问：1、证明植物可以更新空气 2、受当时科学发展水平的限制，、他得出如上答案，那如果是你今天做的实验，你会得出什么结论？ 实验3、随着科学的进步，后来又有了新发现。 19世纪，萨克斯的实验 设问：证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 同时证明：光合作用的进行需要光照条件 为什么绿色叶片要先进行暗处理？为什么让叶片一半曝光，另一半遮光？ 耗尽原来有的淀粉。为了进行对照。 针对练习：第一题 实验4、19世纪，恩格尔曼的实验 用载有水绵和好氧细菌的临时装片做实验 提示设问： 1、为什么选用水绵做为实验材料？ 是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察分析研究 2、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？ 先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的影响，确保实验的准确性。 3为什么选用好氧细菌作实验材料? 好氧细菌需氧,分布在有氧气的场所,故可用来指示氧气产生的部位. 4为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？ 能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的 总结设问： A、证明 光合作用释放氧气，氧气是由叶绿体释放出来的。 同时证明：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 B、这个实验还证明了什么 课后思考题I：这个实验在设计上有哪些巧妙之处？ （二）光合作用的反应式这个反应式概括出了光合作用的场所是叶绿体，条件：需要光能，原料：二氧化碳和水，产