光能在葉綠體中的轉換

1、第二章 第一節(jié) 一 光能在葉綠體中的轉換 教學過程教學目標 1知識方面 學生運用高二已學到的光合作用的過程和葉綠體的知識，并通過觀察分析示意圖和相關資料，知道光能在葉綠體中如何轉換成電能，進而轉換成活躍的化學能的過程，進一步了解NADPH和ATP中活躍的化學能，在暗反應中轉換為儲存在糖類等有機物中穩(wěn)定化學能的過程。 2態(tài)度觀念方面 通過學生對示意圖的觀察、分析與討論，提高學生的合作精神和認真探索知識的嚴謹科學態(tài)度，并激發(fā)學生學習生物科學的興趣及熱情。 3能力方面 （1）通過光合作用過程中能量轉換的示意圖，學會利用圖文資料進一步理解和獲取生物科學基礎知識的能力。 （2）借助對示意圖的觀察和問題的

2、思考，提高學生的科學判斷、推理等思維能力和觀察力。 （3）學生通過示意圖對光合作用過程中能量在葉綠體中轉換的三個步驟的敘述，培養(yǎng)學生的語言表達能力。 （4）在學習光合作用中的能量轉換過程后，學會運用新知識解決和分析實際問題，理論聯(lián)系實際的能力。 重點、難點分析 光合作用是地球上幾乎一切生物的存在、繁榮和發(fā)展的根本源泉，弄清其機理，在理論和生產(chǎn)實踐中有著重要意義。教材中進一步闡明能量的變化是由光能轉換成電能，再由電能轉換成活躍的化學能，是教學中的重點。 光合作用過程中的能量在葉綠體中的轉換是一個非常復雜、抽象、快速的過程，并蘊含著許多物理、化學變化和原理，在教學中思考如何把這個過程直觀形象地呈現(xiàn)

3、，以幫助學生理解，是教師在教學中需要解決的難點。 教學模式 針對教學內容和教學目標，選擇教學模式為：提出問題觀察現(xiàn)象分析探索交流討論得出結論。 教學手段 大屏幕和實物投影，計算機課件（光能轉換成電能的動畫課件；光合作用中形成NADPH和ATP的動畫課件），光合作用中能量在葉綠體中轉換全過程的示意圖。 課時安排 一課時。 設計思路 本節(jié)教學設計內容光能在葉綠體中的轉換，是以充分發(fā)揮學生的主體作用和教師的主導作用作為理念，利用學生已有的知識，采用直觀的教學手段把抽象的難于理解的瞬時發(fā)生的微觀變化形象化、動態(tài)化，進行模擬展示。教師只是提供相關的資料和材料（如多媒體動畫課件），通過不同問題的引導，讓學

4、生獨立觀察發(fā)現(xiàn)、探索交流并歸納總結，從而獲得新知，培養(yǎng)學生的科學思維和觀察能力，強化學生求知意識。 教學過程 一、創(chuàng)設問題情境 從當今世界面臨的糧食危機對人類生存和發(fā)展的嚴重影響以及我國耕地減少與人口數(shù)量大引發(fā)的糧食需求的突出矛盾；從提高糧食產(chǎn)量的緊迫性和巨大潛力，引出進一步對光合作用中能量轉換和物質變化進行深入研究的必要，從而導入本節(jié)的研究內容光合作用。 二、學生展示材料，教師引導發(fā)現(xiàn)問題 （一）光能在葉綠體中的轉換 光能轉換成電能的轉換步驟是本課時教學內容中的重點和難點。把這一抽象微觀的變化轉變成直觀的現(xiàn)象，更易于學生的理解和進一步深入探索。先引導學生從對一位中學生所作的生物科學小實驗的現(xiàn)

5、象的分析出發(fā)，從感性上認識和發(fā)現(xiàn)光合作用中光能轉變成電能的事實，進而總結出光能在葉綠體中的能量轉換的三個步驟，了解本課時需要探索的三個主題。具體做法是：由學生利用大屏幕展示并介紹本班生物興趣小組在課下進行“調查媒體對生物科技發(fā)展的報道”的研究性學習中所搜集到的一份資料。（一篇獲得中學生物百項論文一等獎中的生物小實驗。具體內容是：利用一臺正負電荷檢驗器，貼近在室內生長的花卉以及在室外生長的植物的莖、葉后，檢驗結果發(fā)現(xiàn)有些植物帶有負電荷，還有的植物未有此現(xiàn)象；經(jīng)進一步檢測在早、中、晚不同時段植物的帶電情況，同時對室內花卉進行暗處理后做對照檢測，結果發(fā)現(xiàn)：一些莖葉寬大的植物在有光的情況下均帶有負電荷

6、，并且在一天當中以中午和下午3時左右?guī)щ娮顝?，無光情況下所有的植物都不帶電。） 這段資料把抽象化的能量轉換變成了具體化的實驗現(xiàn)象，學生在對資料簡單分析的基礎上得出植物在光合作用過程中能夠把光能轉換成電能的結論。教師再啟發(fā)學生回憶在高二學習中已知的能量轉換過程，與新獲得的結論結合思考，引導學生推導出光能在葉綠體中轉換的三個步驟的發(fā)生部位及反應階段。并進入下面的三個研究主題。 1光能轉換成電能。 觀察探索 圍繞學生得出的結論“光能轉換成電能”，教師提醒學生復習回憶葉綠體結構，特別是與光能的吸收、傳遞和轉換有關的色素的種類、功能和位置以及與光合作用有關的酶的位置，在學生閱讀教材中有關色素內容的基礎上

7、，從色素的功能方面對各種色素進行分類總結。 引導學生觀察探索 教師提出問題“光能是如何轉換成電能的”后，組織學生進行探索。首先教師利用大屏幕多次展示光能轉換成電能的動畫示意圖，要求學生反復觀察，引導學生通過對示意圖的觀察、分析、討論，依次解決以下問題： （1）A、B表示色素，它們分別代表什么色素以及各自的作用。 思考：光能在色素分子之間通過什么方式進行傳遞？ （提供資料：光能在色素之間以誘導共振的方式進行傳遞。） （2）特殊狀態(tài)的葉綠素a在光的照射下發(fā)生了什么變化？ （3）特殊狀態(tài)的葉綠素a失去的電子是怎樣傳遞的，自身的氧化還原性質的前后變化情況怎樣？ （4）脫離葉綠素a的電子，經(jīng)過一系列的傳

8、遞，最后傳遞給什么物質？（閱讀教材中的小資料。） （5）失去電子的葉綠體a最終從什么物質中獲得電子，而恢復穩(wěn)定狀態(tài)？該物質發(fā)生了什么變化？并嘗試寫出物質變化的反應簡式。 （6）特殊狀態(tài)的葉綠素a在光照下連續(xù)不斷失電子和得電子形成電子流，從物理學角度，表示能量形式發(fā)生了什么變化？ （7）能量轉換的場所？（與高二知識內容銜接，提示：葉綠體的囊狀結構即類囊體。） 思維發(fā)散與開拓 學生自我探索解決光能轉換成電能的過程后，教師要求學生分析回答氧氣的來源和產(chǎn)生的原因，回憶氧氣來自于水的光解的發(fā)現(xiàn)過程和方法。并啟發(fā)思考綠色植物這種獨有的現(xiàn)象在不同領域特別是宇宙空間、國防現(xiàn)代化和能源發(fā)展等方面的廣闊應用和研究

9、前景。鼓勵學生各抒己見，用新的視角去看待和思考光合作用，把學生思維的積極性充分調動起來，這是拓寬學生思維，激發(fā)學生的創(chuàng)造思維和學習興趣的有效環(huán)節(jié)。 同時提出水的光解中電子的傳遞和氫離子的去路的問題，以此進入第二個研究主題，即電能轉換成活躍的化學能。 2電能轉換成活躍的化學能 在葉綠體的囊狀結構的薄膜上發(fā)生的能量轉換的兩個步驟，由光能轉換成電能，由電能進一步轉換成活躍的化學能是連續(xù)不可分割的過程，光合作用中光合磷酸化與電子傳遞是偶聯(lián)的。這一轉換步驟可借助光合作用中形成NADPH和ATP的動畫示意圖和對教材中資料的閱讀，引導學生分析。 （1）少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a分子電荷分離的根本原因。 （2）形

10、成電子流的化學原理。 （3）水的光解產(chǎn)生的電子和氫離子最終傳遞給什么物質，并生成了什么物質？反應需何條件？嘗試寫出物質變化的反應式。 （4）在電子傳遞過程中還形成了什么物質？寫出其反應式。 （5）在物質形成過程中，能量形式發(fā)生的變化情況。 （6）電能轉換成的活躍的化學能，貯存在什么物質中？ （7）能量轉換的場所？ 要求學生在觀察的基礎上，判斷、推理、討論后得出結論。 3活躍的化學能轉換成穩(wěn)定的化學能 在暗反應階段活躍的化學能轉換成穩(wěn)定的化學能這部分內容是學生在高二階段已經(jīng)學到的知識，教師需要在學生原有的知識基礎上，通過教學過程，使學生達到溫故知新的目的。思考回憶以下問題： （1） ATP和NA

11、DPH在細胞中的含量？屬于光合作用的什么產(chǎn)物？ （2） ATP和NADPH參與暗反應階段的什么過程的反應？ （3）在此過程中能量形式發(fā)生的變化以及場所？ 使學生回憶ATP在細胞內數(shù)目不多并容易水解釋放高能磷酸鍵所儲存的能量的特點，同時介紹NADP+很容易與氫結合而被還原，在需要氫的反應中，有很容易與氫分離的特性。教師通過提問的方式強調與高二學習中的有區(qū)別的知識內容： （1）一個被還原的物質再氧化時是吸收能量還是釋放能量？ （2） ATP和NADPH在暗反應階段CO2的還原中各自的作用。 （3） ATP和NADPH在不同階段自身不斷氧化還原的變化情況以及在光反應和暗反應階段的聯(lián)系中所起的作用。

12、歸納總結 在分別學習探索光能在葉綠體中的轉換的三個步驟后，依據(jù)教材中圖2-2，要求學生完整敘述在光合作用中能量轉換的全過程，教師引導學生進行前后知識比較，發(fā)現(xiàn)光合作用中能量轉換和物質變化的相互聯(lián)系、不可分割、同時進行的關系，以運動變化和聯(lián)系的觀點深入理解光合作用的實質即能量轉換和物質變化過程，從而全面深刻地掌握知識，并形成能力。 遷移深化 通過聯(lián)系實際，教師引導學生將生物學知識遷移，形成一個再認識的深化過程。依據(jù)此原則，設計了具有不同難度層次的問題： （1）甲、乙兩個密閉的玻璃鐘罩內，分別喂養(yǎng)同樣小鼠各一只，和長勢良好的同樣綠色植物各一盆。與甲罩不同的是，乙罩內多了一杯氫氧化鈣溶液。兩玻璃罩同在陽光下培養(yǎng)一段時間后，甲、乙兩個鐘罩內的小鼠和植物各發(fā)生了什么變化？分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。教師需要特別指導分析乙罩內的小鼠死亡的原因和光合作用中的暗反應的聯(lián)系，深入