分子与细胞第5章细胞的能量供应和利用林增《光合作用的过程》教学设计

1、光合作用的过程教学设计 屏山中学 林 增教材分析光合作用的过程是人教版高中生物必修一“分子与细胞”模块第五章第四节的部分内容。本节内容不仅和初中教材中有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，可以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知识方面（1）说出光合作用的条件、场所、物质变化和能量变化。（2）阐述光合作用的过程。（3）对光合作用中光反应与暗

2、反应进行比较。2能力方面通过探究实验，培养学生设计实验的能力、分析和解决问题的能力以及培养语言表达能力。3情感态度与价值观 （1）通过学习科学家对光合作用过程的探究历程，使学生认同科学原理的创立是科学家在不断的观察、实验、探索和争论中建立起来的；认同科学家不仅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）通过对光合作用过程的学习，帮助学生树立结构和功能相统一的生物学观点三、教学重点和难点1教学重点光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。2教学难点光反应和暗反应的过程。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，注重能力的培养

3、。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。通过展示光合作用过程化学反应式，先让学生整体认识光合作用过程，再通过科学家的探究实验引导学生先后对光反应和暗反应过程进行详细研究。对于光反应和暗反应过程的研究，先引导学生分析光合作用的实验研究史料，进而归纳光反应和暗反应过程中物质变化和能量变化。再对光反应和暗反应进行比较。（2）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，组织学生进行学习活动时，应鼓励

4、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、分析和归纳的能力。（3）对光合作用的过程的探究可以增加生物教学史的内容，生物教学史是培养学生科学素质的生动教材。由于课堂上时间、条件等因素的限制，学生无法进行全程探究活动，所以我设计由教师呈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进行思考，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过程的探究历程，也很好的落实了情感态度和价值观的教育。（4）教师课前一天提供导学案任务单，提供微课

5、视频，学生通过自主学习微课和课本整体感知光合作用的过程。五、教学过程1、创设情景导入新课教师：通过自主学习微课和对教材相关内容的学习，我们已经知道光合作用的场所是叶绿体，请问叶绿体有哪些结构特点与其功能相适应呢？学生：第一，叶绿体内有许多基粒和类囊体，扩大了叶绿体的受光面积，类囊体膜表面分布着许多吸收光能的色素分子，便于光能的吸收；第二，类囊体膜表面以及基质内还分布着多种光合作用所必需的酶，有利于光合作用的进行。2、第一环节内容：整体认识光合作用过程。光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水合成糖类等有机物并释放出氧气的过程。我们知道氧气来自于水，而二氧化碳参与有机物合成，那么

6、水是如何分解产生氧气的？二氧化碳是如何合成有机物的？这个过程比较复杂，包括一系列化学反应，下面我们就沿着前人的探究足迹来研究。3、第二环节内容： 水光下分解产出氧气过程的研究。资料1分析：1939年，英国剑桥大学希尔将叶绿体从植物中分离出来，放入水中，在无CO2的条件下给予光照，没有O2放出；把其加到有氢受体（NADP+）的水溶液中，在相同条件下，发现叶绿体中有O2放出。（1） 该实验说明水分解产生氧气过程需要氢受体参与。（2）介绍氢受体：是辅酶，是光合作用中一种重要辅酶。NADP+e+H+NADPH（还原型辅酶，简写H）， H在反应中作为还原剂。资料2分析：1954年，美国科学家阿尔农用离体

7、叶绿体做实验材料，同样在无CO2条件下给予光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi 和氢受体（NADP+）时，除了有O2生成外，还会有ATP和NADPH（以下用H表示） 产生。（3）分析ATP和 H生成过程：ADP+Pi+能量ATP；NADP+e+H+NADPH。（4）引导学生深入思考：水光下分解产生氧气过程为什么伴随着ATP和 H生成？结合图示详细降解： 该过程与叶绿体的色素密切相关，色素分布在类囊体薄膜上，呈倒三角形分布； 绝大多数色素吸收太阳能传递给少数特殊状态的叶绿素a，叶绿素a吸收光能，它的电子被激发，从基态变成激发态，离开叶绿素a，最终被辅酶捕获，失去电子的叶绿素a不稳定，需要再

8、夺电子恢复稳定，最终从易失电子的水中多得电子恢复稳定。 水失去电子被氧化成氧气和氢离子，氢离子在类囊体腔中积累，当它通过类囊体薄膜向外扩散时，释放出化学势能推动ATP的合成，辅酶最终和电子和氢离子结合生成还原型辅酶。归纳光反应过程：此过程依赖于光，称为光反应阶段（示图），该阶段物质变化包括H2OO2+H，ADP+Pi+能量ATP，能量变化是将光能转化成ATP中活跃化学能。 通过此过程学习，我们知道H和ATP是光反应阶段的产物，但在光合作用过程的总反应式中没有出现，那么H和ATP去哪了？推测应该是参与二氧化碳合成有机物的过程。4、第三环节内容：二氧化碳合成有机物过程的研究。资料3分析：1946

9、年卡尔文用小球藻做实验材料， 研究植物光合作用中CO2转化为糖类的途径。卡尔文将带有14C 标记的CO2通入盛有小球藻的玻璃器皿中，给予充足光照，每隔一定时间取样，并立即杀死小球藻，检查其细胞内被14C标记的物质。结果发现光照30 s 后有多种含14C 标记的化合物生成；若将光照时间逐渐缩短至几分之一秒时，90的放射性物质出现在一种三碳化合物（C3）中。（1）该实验说明二氧化碳不是一步就合成糖类等有机物的，它先要进入C3中。（2）卡尔文研究发现标记1个二氧化碳，C3中只有1个碳原子被标记，其余2个碳原子应该来自小球藻内部，于是卡尔文和其同事寻找C2，但未找到，却发现一种C5呈规律性变化（引出资

10、料4分析）。 资料4分析： C5呈现规律性变化是当停止CO2供应时，C3浓度急速降低，C5浓度急速升高。 （1）分析得出CO2+C52C3。2C3中最终只有1个碳原子进入有机物中，那么其余5个碳原子去哪里呢，很可能回到小球藻内部（引出卡尔文循环）。（2）介绍卡尔文循环：卡尔文在大量实验的基础上，发现CO2+C52C3，该过程称为CO2固定，而2C3C5+（CH2O）,该过程称为C3还原，因为该过程不直接依赖于光，称为暗反应过程，在叶绿体基质中完成。（3） H和ATP是参与暗反应中CO2固定，还是C3还原？卡尔文通过实验发现C5的另外一种变化规律：当停止光照时，C3浓度急速升高，C5浓度急速下降。根据对该结果的分析可以判断其参与C3还原过程。5、第四环节内容：整体看光合作用过程。通过PPT动画展示。光反应阶段从光能被叶绿体吸收开始，使H2OO2+H，ADP+Pi+能量ATP，该过程也将光能转化成ATP中活跃化学能。暗反应阶段包括CO2固定和C3还原，C3还原需要光反应阶段产生的ATP提供能量，需要H供氢，该过程完成了ATP中活跃化学能变成有机物中稳定的化学能的过