光合作用碳（暗反应）

1、光合作用碳（暗反应）教学设计北京实验中学 冯晓灵教学目标知识目标： 说明光合作用的光反应和碳反应过程，能阐明这个过程中物质和能量的变化。能力目标： 通过分析卡尔文循环的实验，发展实验分析能力。情感态度价值观目标：1形成生物体结构与功能相统一的观点，形成物质基础和功能相统一的观点。2体验技术手段的进步对科学研究的巨大推动作用。3体验科学研究的思路和方法。教学重点难点教学重点：光合作用的物质变化和能量变化教学难点：光反应的电子传递和ATP的形成教学策略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，需通过简明的图解和通俗易懂的语言，把复杂、微观的化学变化形象化，

2、使学生的形象思维和抽象思维相结合，形成深刻的印象。光反应过程的教学以启发式讲授为主，力求做到深入浅出，环环相扣；碳反应过程的教学在卡尔文所做的实验情景下进行，通过对该实验的过程及结果的分析，使学生体验了科学家研究的思路和方法，同时也落实了碳反应的重点知识。在技术方面，小球实物、 ppt演示图片（从叶片到漏斗模型的图片、光系统的模拟图、卡尔文实验装置图、双向纸层析方法示意图、卡尔文循环过程图）教学过程教学环节教师行为学生行为设计意图导入从光合作用的反应式出发，说明这节课要解决三个问题：1水是怎样被氧化成O2？2 CO2是怎样被还原成糖类的？3光能是怎样转化为有机物中的化学能？强调要抓住两条主线：

3、物质变化和能量变化明确本节课的目标光反应回顾上节课的实验现象，叶绿体的色素提取液中加入水，在光下不能放出氧气，为什么？1讲授光能的吸收、传递和转换的过程展示一组由叶片到类囊体膜结构的图片，说明色素存在的位置。展示光系统中各种光合色素排列方式的图片，介绍漏斗模型。提出问题：（1）能量很低的可见光传递到特殊状态叶绿素a后在量上发生什么变化？（2）特殊状态叶绿素a吸收光能后发生什么变化? 演示：以小球代表电子说明：如果电子快速坠落，势能下降太快，细胞不能有效利用，怎样才能使它的势能下降的慢一些？特殊状态叶绿素a特殊在哪里？（3）失去电子的特殊状态叶绿素a会导致什么变化？（4）特殊状态叶绿素a发射的电

4、子到哪里去了？说明电子传递需要两个光系统的分工配合才能完成。2讲授电子传递和ATP的形成过程图示类囊体结构上的电子传递链，说明两个光系统的电子的来路和去路。图示以小球代表电子的模拟图提出问题：（1）电子的得失引发了怎样的物质变化？伴随物质的变化，光能发生了怎样的转化？说明光反应的物质变化和能量变化（2）电子从水传到NADP+，发生了一系列的氧化还原反应，这些反应能自发进行吗？ 明确光反应的条件（3）色素提取液在光下为什么不能产生氧气？ 明确光反应的场所小小的类囊体，如此小的空间发生如此复杂的反应，太神奇了。最让科学家感兴趣的是光合作用极高的光能吸收、传递和转化效率。光系统内光能的吸收传递效率能

5、达90%98%，能量转化的效率几乎能达到100%。而且整个吸能转能过程在715秒内完成。为什么光合色素间的传递效率如此之高？是因为各种色素间的距离和取向均以精确的几何方式排列，特殊状态叶绿素a的旁边就有电子的受体和供体，这就保证了光能的吸收，传递和转换得以高效进行，并使能量的损耗降到最低。科学家们模拟叶绿体结构的吸能转能机理，制成高效的太阳能电池，目前这种太阳能电池在光能转化效率已经达到11.1%。（4）ATP和NADPH不是光合作用的终产物，哪里去了？活跃的化学能怎样才能稳定下来？ 学生说出图中结构的名称，知道色素有序地存在于光系统中。观察，引发对光合作用本质的深入思考观察、思考学生先带着问

6、题看书，经过讨论后再表述对这些问题的认识感受到生命世界的奇妙质疑从宏观到微观的认识，明确色素存在的位置和排列方式。用小球模拟电子，有利于学生对微观过程的理解突破难点落实重点知识使学生形成结构和功能的相统一的观点了解研究的价值碳反应展示卡尔文的实验装置，简介实验的材料和仪器。把研究方法设置成几个问题串，首先让学生明确要解决的问题是什么，说明为解决这个问题卡尔文是怎样做的，然后引导学生分析为什么要这样做？做的现象及结论是什么？提出问题：1 采用什么技术探明CO2中碳的途径？ 简介同位素标记法、双向层析法和显微自显影技术2怎样才能按反应顺序找到生成的各种化合物？ 把问题模型化：缩短时间依次测定出的化

7、合物种类为ABCD-ABC-AB，推测化合物产生的顺序应该是什么？3怎么确定第一个生成的化合物是什么？实际得到的是什么？资料：他发现当把光照时间缩短为几分之一秒时，磷酸甘油酸(C3)占全部放射性的90，在5秒钟的光合作用后，卡尔文找到了含有放射性的C3、C5和C6。实验表明：CO2C3(酸)C3(糖)-C5(C6) 4怎么确定CO2的受体是什么资料：推测为二碳化合物，实验中没有找到。卡尔文发现在光照下C3 (酸)和C5很快达到饱和并保持稳定。如果在光照下突然中断二氧化碳的供应，则C5就积累起来，C3 (酸)浓度就急速降低。但当把灯关掉后，C3(酸)的浓度急速升高，同时C5的急速降低。利用实验资料进一步引导学生分析出碳反应需要光反应提供能量和还原剂。采用科学的研究方法和最新的实验技术，卡尔文一步步揭示出碳的行踪。图示卡尔文循环的复杂过程，用九年时间、五吨滤纸的具体数字说明卡尔文所付出的努力。提出问题：1把这个复杂的过程可以划分为几个阶段？明确碳反应的物质变化。2伴随物质变化带来的能量变化是什么？3这些化学反应能够高效和有序进行，依赖于谁的作用？明确碳反应条件及场所。学生观察、思考、质疑联系纸层析法的原理学生思考后依次回答学生分析资料后回答对科学家坚持不懈的科学精神产生敬意学生思考、表述体验到技术的推动作用。使学生体验科学研究的思路和方法，同时落实知识。利用资料揭示碳