注重学科间渗透的“光合作用”教学设计

1、注重学科间渗透的“光合作用”教学设计许崇山（广东省佛山市顺德区第一中学 528300）1 教材分析1.1 教材地位“光合作用”是高中生物的重点和难点，是初中相关知识的延续和加深，是进一步学习植物生长发育、生态系统、环境保护等内容的基础。本节课渗透了许多物理、化学及唯物辨证法等知识，对提高学生综合运用知识的能力有很大的帮助。1.2 教学目标知识目标：掌握光合作用的过程，认识它的实质；能力目标：培养综合分析、解决问题的能力，进行学科间知识渗透的能力；德育目标：通过学习光合作用的物质和能量变化，帮助学生树立辩证唯物主义观点，通过介绍相关的科研成果，对学生进行热爱科学、献身科学的思想教育，激发创新意识

2、。1.3 教学重点和难点重点是光合作用的过程和实质，色素的作用；难点是光反应和暗反应中物质和能量的转变过程。该过程十分复杂，牵涉到许多物理、化学等知识，而有机化学知识学生还未学到，同时受实验条件的限制，有些实验无法开设，因此理论性很强，很抽象很枯燥，学生很难理解和掌握。1.4 教材处理根据教材的重难点和学生实际情况，这部分内容我安排3个课时。第1课时做“叶绿体中色素的提取和分离”实验；第2课时学习光合作用概念、光合作用过程及实质；第3课时学习光合作用的的意义，补充介绍影响光合作用的因素和光合作用原理在实践上的运用。因篇幅问题，这里只谈谈第1、2课时的教学方法和教学过程。2 教学方法和手段利用多

3、媒体课件，创设形象生动的教学氛围，化静为动，化抽象为具体，增加教学内容的直观性、启发性，使学生的认识更易地从感性阶段上升到理性阶段。同时应用讲述法、谈话法、比较法、指导读书法等，有目的有计划地引导学生思考一系列问题，为他们营造一种畅所欲言的环境，使他们积极主动参与到教学中，在获取知识的同时，培养学生观察、比较、归纳、综合运用的能力。3 教学过程3.1 第1课时：做探究性实验“叶绿体中色素的提取和分离”提问：一粒种子为何可长成参天大树？有机物怎样来的？学生质疑，讨论，得出结论。降低认识起点，创建问题情境，激发学生的求知欲。让学生回顾光合作用的概念，承上启下，温故知新。播放3分钟视频录像展示初中已

4、做过的证明光合作用条件、产物的3个实验。拉近学生与科学实验的距离，自觉养成严谨的科学态度，勤于思考分析的科学品质，激发求知欲。动画展示叶绿体的结构，依次点击相关结构，让学生说出各结构名称，光合作用所需酶、色素的分布部位。叶绿体结构及其色素、酶等知识是学习光合作用的基础，为突出重点、突破难点做铺垫。投影显示实验基本步骤，然后引导学生分组实验并讨论这几个问题：如何使叶片研磨得充分些？如何防止色素的破坏？如何将滤液细线画得匀细齐？还有其它方法吗？哪些因素会影响色素的分离？以小组为单位进行实验和讨论，充分体现了教师的主导地位和学生的主体地位，有利于培养学生探究能力和合作精神。演示实验：白炽灯光通过分光

5、镜，让学生观察光的色散。然后把盛有色素提取液的试管置于光源和分光镜之间，让学生观察现象的变化，引导学生分析这种变化的原因。让学生在实验观察的基础上，对色素的种类和功能的认识经历了一个由感性阶段到理性阶段的过程，既符合认知发展规律，又有利于激发兴趣。补充展示光的色散图及色素的吸收光谱图，将枯燥的文字转化成清晰图像，易记易学；联系光学知识，进行学科渗透，知识迁移。展示色素的种类及其颜色、分子式。色素作用是本节课的重点之一，补充介绍分子式是对细胞化学成分、矿质代谢等内容的补充，同时也能激发兴趣。提问：为什么在正常情况下，叶片总是绿色的？为什么秋天叶片变黄？简单介绍叶绿体中各种色素含量的一般情况。将书

6、本知识与生活经验结合起来，培养思维能力。3.2 第2课时：光合作用的过程展示光合作用总反应式，然后动画展示美国科学家鲁宾、卡门做的同位素示踪实验，引导学生得出结论：O2来源于H2O。然后让学生推出其它元素的转移情况。提问：总反应式两边都有水，能简单地约去6个H2O吗？体现了科学研究的一般思路方法，培养学生的科研意识及分析、解决问题的能力。介绍科学家的科研过程是培养学生科学精神、创新品质的一个重要方法。引导学生从化合价变化的角度分析光合作用的性质（氧化还原反应）。光合作用本身就是生物界最复杂的化学反应，从化学的角度来分析它，学生易于理解，同时又能进行学科渗透，培养从多角度分析问题的能力。让学生阅

7、读“光反应与暗反应”部分，然后观察两阶段动画，引导学生分析每阶段主要的物质和能量变化，并总结光反应、暗反应反应式（这是教材上所没有的，见图1）。通过多媒体动画的形式来展现微观的生理动态，突破了难点，培养观察能力及分析归纳能力，同时向学生渗透运动、联系的辩证观点。引导学生从光反应及暗反应反应式得出总反应式，培养思维的严密性。光反应分反应式：12H2O+18(ADP+Pi)+光能 多种酶 24H+6O2+18ATP暗反应分反应式：6CO2+24H+18ATP 多种酶 C6H12O6+6H2O+18(ADP+Pi) 图1讲光反应时强调（见图2）：所有色素吸收的光能都传递给叶绿素a，它接受光能后被激发

8、，迅速射出高能e（光能转变为电能），出现e亏损，形成夺e的能力，导致水分解为O2、H+和e，使色素得到e。射出的e经传递最终与H+一起被某受体接受，e传递过程中，释放能量并把ADP+Pi转变为ATP（电能转变为化学能）。H不是H+或H2，而是氢原子（H+加e），它是与某种受体结合在一起的，是活泼的还原剂。光反应中物质和能量的转变一直是教学难点，尤其是：光能如何转变为电能，再进一步转变为化学能，H常被学生认为是H+或H2。通过上述讲解，能很好地突破难点，同时也能把色素的作用作进一步的拓展（吸收、传递、转化光能）。e ADP+Pi ATP ? 光 H 色素 叶绿素a H2O e + O2 + H+

9、 图2讲暗反应时强调：C02从气孔进入叶片细胞叶绿体中与其基质中的C5结合生成C6，C6再分解为2个C3。C3在光反应产生的ATP供能条件下，被H还原，经一系列反应生成C6H12O6和C5。C5可再参与C02的固定。ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。暗反应中物质和能量的转变也是教学难点，主要问题有：认为C02被直接还原，孤立地看待两阶段，不能理解H、ATP、C3、C5不断生成不断消耗的动态过程。这样讲述能较好突破难点，引导学生理解两阶段的联系，树立运动、联系的观点。讲完暗反应后，介绍：光合作用的研究经历了300多年的时间，许多科学家付出了艰辛的劳动，如美国的卡尔文等人花了10年时

10、间才搞清楚暗反应过程，并于1961年荣获诺贝尔化学奖。教育学生任何科学发现都是科学家不懈努力的结果，对待学习和以后的工作要有锲而不舍的精神。列表让学生比较光反应与暗反应的区别和联系。利用表格使知识网络更为简洁、清晰，便于理解、记忆。培养概括能力、语言表达能力。让学生总结光合作用的实质。培养归纳能力。3.3 小结激励式结尾：我们学过的光合作用知识其实是粗浅的，光合作用许多秘密尚未揭开，若这些秘密一旦揭开，人们可模拟光合作用的原理，工厂化生产粮食，再不必种田了，能彻底解决粮食问题，也能缓解其它社会矛盾，光合作用的研究意义重大，前景广阔。学生听了，情绪高昂，培养了进取心，有的同学甚至立志做生物学家，解决这一重大问题。4 课堂练习讨论：为使温室内的作物光合作用达到最佳效果，温室玻璃的颜色最好用什么颜色？既能考查光合作用需要什么光这一知识点，又能考查相关的光学知识，还能考查学生用所学知识解决实际问题的能力。将植物栽培在适宜光照、温度和充足的CO2等条件下：当CO2