光合作用的原理和應(yīng)用

1、光合作用的原理和應(yīng)用一、教材分析: 本節(jié)課在整個(gè)生物學(xué)課程中起承上啟下的重要作用，前一節(jié)學(xué)習(xí)了光合色素和葉綠體的結(jié)構(gòu)，為本節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；而本節(jié)課的學(xué)習(xí)又為以后的學(xué)習(xí)做鋪墊，讓學(xué)生更好的理解生物長(zhǎng)久生存的原理。本課內(nèi)容介紹了科學(xué)家歷年來(lái)關(guān)于光合作用的發(fā)現(xiàn)及原理的研究歷程，主要側(cè)重于光合作用的過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上歸納出其意義，與日常生活緊密聯(lián)系，便于學(xué)生理解。二、學(xué)情分析： 學(xué)生對(duì)于光合作用基本概念的理解相對(duì)淺薄，對(duì)光合作用的基本公式中所隱含的科學(xué)探究過(guò)程了解甚少，但一經(jīng)啟發(fā)后他們會(huì)對(duì)這部分的知識(shí)充滿濃厚的興趣和強(qiáng)烈的求知欲。高中學(xué)生的抽象邏輯思維正處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)，喜歡探究，喜歡合作，故教師可提供

2、實(shí)驗(yàn)條件使學(xué)生采用體驗(yàn)式、討論式等主動(dòng)學(xué)習(xí)方式，掌握知識(shí)，提高能力，培養(yǎng)正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀。三、教學(xué)目標(biāo)： 1.知識(shí)目標(biāo)：描述光合作用的發(fā)展史，闡明光和作用的過(guò)程和意義，簡(jiǎn)述化能合成作用；2.能力目標(biāo)：嘗試探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題；3.情感目標(biāo)：關(guān)注科學(xué)史的發(fā)展，確立唯物主義的世界觀、科學(xué)觀，形成環(huán)保的意識(shí)。四、教學(xué)重難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：1.光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究史；2.光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)過(guò)程及相互關(guān)系；3.影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。 教學(xué)難點(diǎn)：1.光反應(yīng)與暗反應(yīng)過(guò)程；2.光和作用過(guò)程中物質(zhì)和能量的變化； 3.探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。五

3、、課時(shí)準(zhǔn)備：二課時(shí)：課時(shí)一 光合作用的發(fā)現(xiàn) 課時(shí)二 光合作用的過(guò)程課時(shí)一 光合作用的發(fā)現(xiàn)一、教學(xué)目標(biāo) ：1.描述光合作用以及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過(guò)程；2.嘗試探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；3.關(guān)注科學(xué)史的發(fā)展。二、教學(xué)策略：課堂采用引導(dǎo)-探究式教學(xué)法。首先，通過(guò)復(fù)習(xí)提問(wèn)讓學(xué)生進(jìn)入本節(jié)課主題；其次，以圖表列出光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程，讓學(xué)生一目了然，同時(shí)鍛煉他們歸納總結(jié)、綜合分析的能力；安排兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，讓其自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)充分發(fā)揮自主能動(dòng)性；布置課后討論有利于發(fā)展學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力，同時(shí)使學(xué)生掌握科學(xué)探究的一般步驟和方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及團(tuán)隊(duì)精神；最后，通過(guò)總結(jié)使學(xué)生對(duì)本課有總體的概念，同時(shí)為下節(jié)課

4、做好鋪墊。三、教具準(zhǔn)備： 多媒體課件( PowerPoint、Flash)。四、教學(xué)流程：復(fù)習(xí)提問(wèn)，導(dǎo)入新課科學(xué)探究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)，寫反應(yīng)式 激發(fā)興趣 獲得知識(shí) 能力提升五、教學(xué)過(guò)程：教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、創(chuàng)設(shè)情境、課題導(dǎo)入播放植物生長(zhǎng)的Flash。提問(wèn)：植物長(zhǎng)大所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)自哪里？ 結(jié)合初中的知識(shí)回顧光合作用的定義。光合作用是怎樣被人們發(fā)現(xiàn)的呢？引入主題。觀看Flash 討論回答：光合作用回憶光合作用概念，歸納進(jìn)行光合作用的原料、產(chǎn)物、條件及場(chǎng)所。 思考。調(diào)動(dòng)多種感官；創(chuàng)設(shè)情境；激發(fā)學(xué)生興趣，揭示本節(jié)課題。Flash動(dòng)畫與PowerPoint相結(jié)合，生動(dòng)、直觀。二、新課教

5、學(xué)光合作用的探究歷程1 1771年 英國(guó) 普利斯特利實(shí)驗(yàn)21779年 荷蘭 英格豪斯31845年 德國(guó) 梅耶41864年 德國(guó) 薩克斯實(shí)驗(yàn)51939年 美國(guó) 魯賓、卡門實(shí)驗(yàn)620世紀(jì)40年代 美國(guó) 卡爾文實(shí)驗(yàn)7.視野拓展 科學(xué)家用了200多年的時(shí)間，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)才清楚的認(rèn)識(shí)了光合作用。這節(jié)課我們將沿著科學(xué)家的足跡進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)光合作用。Flash動(dòng)畫演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，引導(dǎo)思考：1.第一三組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么，各說(shuō)明了什么問(wèn)題？2.該實(shí)驗(yàn)裝置中玻璃罩有什么作用？ 3.該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？引導(dǎo)分析，并指出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的基本原則：對(duì)照、單一變量等。 普利斯特利的實(shí)驗(yàn)看似簡(jiǎn)單，但后人做得實(shí)驗(yàn)很多不能成功，這

6、是為什么呢？引導(dǎo)提出問(wèn)題。鋪墊：認(rèn)識(shí)荷蘭科學(xué)家英格豪斯課件演示并指出普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽(yáng)光照射下才能成功，植物體只有綠葉才能更新空氣。進(jìn)一步提出問(wèn)題：由于當(dāng)時(shí)化學(xué)發(fā)展水平的限制，不清楚植物吸收、釋放氣體的成分，同學(xué)們根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)，知道是什么嗎？過(guò)渡：直到1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確這一結(jié)果?？梢?jiàn)生物科學(xué)的發(fā)展需要建立在其他學(xué)科的基礎(chǔ)上。在這一過(guò)程中，光能哪去了？鋪墊：認(rèn)識(shí)德國(guó)科學(xué)家梅耶課件顯示能量轉(zhuǎn)換和守恒定律，指出植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。問(wèn)題：1.光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中呢？2.植物光合作用除了釋放氧氣，還產(chǎn)生什么物質(zhì)呢？Flash動(dòng)

7、畫演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，引導(dǎo)思考：1為什么對(duì)植物先進(jìn)行暗處理？ 2為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？ 3這個(gè)實(shí)驗(yàn)可得出什么結(jié)論？強(qiáng)化科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法原則補(bǔ)充：除淀粉外，還可產(chǎn)生其他有機(jī)物，表示為（CH2O）。提出問(wèn)題：光合作用釋放的氧氣，到底來(lái)自于H2O還是CO2？ 課件Flash動(dòng)畫演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并引導(dǎo)得出結(jié)論。 問(wèn)題：光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？引出卡爾文循環(huán)介紹光合細(xì)菌、新型太陽(yáng)能制氫系統(tǒng)等新的研究成果和方向。觀看動(dòng)畫小組分析討論，得出結(jié)論：植物可以更新空氣。思考，提出問(wèn)題：植物在什么情況下可以更新空氣呢？ 利用網(wǎng)絡(luò)資源自行查找英格豪斯的相關(guān)資料。回答：吸收CO2，放出O

8、2。利用網(wǎng)絡(luò)資源自行查找梅耶的相關(guān)資料。思考結(jié)合Flash，小組討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象。小組討論回答，得出結(jié)論：光合作用的產(chǎn)物除了氧氣，還有淀粉。了解同位素標(biāo)記法,得出結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來(lái)自水。思考，預(yù)習(xí)。感興趣的可自行查找資料了解。主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極參與，使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解，在學(xué)習(xí)中明確方向。PowerPoint、Flash結(jié)合。學(xué)習(xí)他敏銳的科學(xué)目光，堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。大膽創(chuàng)新。為下節(jié)課做準(zhǔn)備激發(fā)學(xué)生興趣，拓寬知識(shí)面。 三、總結(jié)條件結(jié)合課件引導(dǎo)歸納每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并同步板書：場(chǎng)所光能葉綠體原料產(chǎn)物H2O +CO2 （CH20）+O2歸納，參與小結(jié)，進(jìn)一步強(qiáng)化光合作用的概

9、念及其要點(diǎn)。鍛煉學(xué)生歸納、總結(jié)的能力，使他們總體把握知識(shí)的結(jié)構(gòu)。PowerPoin課件四、課堂練習(xí)（見(jiàn)附頁(yè)）及自主探究做課堂練習(xí)來(lái)鞏固這節(jié)課的知識(shí)所學(xué)提供材料,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)探究的一般步驟，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：證明C O2是綠色植物光合作用的原料。師生共同分析、交流、評(píng)價(jià)。提問(wèn)回答。小組合作交流，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)資源，查找相關(guān)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，共同完成。學(xué)以致用，訓(xùn)練學(xué)生以科學(xué)探究的思維去解決問(wèn)題，培養(yǎng)他們團(tuán)結(jié)合作的意識(shí)。五、作業(yè)完成第103頁(yè)思考與討論獨(dú)立完成。知識(shí)鞏固,自我評(píng)價(jià)。六、板書設(shè)計(jì)：光合作用的發(fā)現(xiàn)一、定義： 綠色植物通過(guò)葉綠體, 利用吸收的光能, 把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物, 并且釋

10、放出氧氣。二、發(fā)現(xiàn)：作用：更新空氣條件：光、綠葉物質(zhì)變化：吸收CO2、放出O2能量變化：光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（淀粉）（H2OO2） （CO2(CH2O)） 葉綠體三、反應(yīng)式：光CO2+H2O (CH2O)+O2 七、教師反思：1.使用多媒體課件作為輔助教學(xué)的工具。多媒體教學(xué)可使實(shí)驗(yàn)形象化、動(dòng)態(tài)化，便于觀察和總結(jié)，激發(fā)學(xué)生興趣并加深知識(shí)的理解和印象，從而使學(xué)生不僅體會(huì)了科學(xué)探究的過(guò)程和研究方法，而且順理成章地了解了光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。2.使用以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法。教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生合作探究主動(dòng)學(xué)習(xí)，由學(xué)生觀察、討論、分析、總結(jié)得出結(jié)論，并積極的參與，進(jìn)而體驗(yàn)知識(shí)獲得過(guò)程中的快感和成就感，

11、融樂(lè)學(xué)、會(huì)學(xué)、學(xué)會(huì)于一體。八、補(bǔ)充材料：1.光合作用的新進(jìn)展：教師提出新概念，讓感興趣的學(xué)生課下自行進(jìn)一步了解，擴(kuò)展知識(shí)如下： 光合細(xì)菌是一類在光照條件下可進(jìn)行不產(chǎn)氧的高效光合作用的原核微生物, 可消耗小分子有機(jī)物( 有機(jī)酸、氨基酸、氨和糖類等) 、氨態(tài)氮和硫化物等環(huán)境中的污染物而生長(zhǎng)繁殖, 含有較高濃度的類胡蘿卜素和細(xì)菌葉綠素等光合色素,可以作為天然提取番茄紅素（屬類胡蘿卜素的一種，自然界中最強(qiáng)抗氧化劑，廣泛存在于番茄、燈籠大紅辣椒、薔薇果、西瓜、柿子的果肉、葡萄柚的果實(shí)以及紅色細(xì)菌中, 其中含量最高的是番茄）的原料。故光合細(xì)菌作為重要的微生物資源, 其開發(fā)應(yīng)用的前景是廣闊的, 具有不可替代

12、的應(yīng)用市場(chǎng), 在人類活動(dòng)中必將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 據(jù)最新報(bào)道，效仿光合作用中葉綠素吸光水解的原理，成功的開發(fā)了一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)行水電解的新型太陽(yáng)能制氫系統(tǒng)。白天，捕獲太陽(yáng)能將水分解為氫氣和氧氣儲(chǔ)存起來(lái)；晚上，課用氫氣和氧氣燃料發(fā)電，也可將多余的燃料運(yùn)輸?shù)狡渌枰牡胤?。這為開發(fā)新能源和解決溫室效應(yīng)取得了重大突破。2.課后練習(xí)： 下圖中甲、乙、丙是放在陽(yáng)光下的大小一樣、密閉的玻璃裝置。乙、丙中各放一盤發(fā)育階段相同、生長(zhǎng)良好的花，甲、丙中各放一只同樣年齡、相同性別和體質(zhì)的小白鼠。 圖_中的小白鼠比另一只生活的時(shí)間長(zhǎng)，因?yàn)榇藞D中的植物通過(guò)_產(chǎn)生了_，從而使這只小白鼠能獲得較多的_。 圖_中的花

13、比另一盆花生活的時(shí)間短，因?yàn)檫@盆花把密封罩內(nèi)的_用盡，植物體就不能進(jìn)行_了。 1864年，德國(guó)科學(xué)家薩克斯把綠葉放在暗處幾小時(shí)，然后將其一半曝光，一半遮光，過(guò)一段時(shí)間后，用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)只有曝光的那一半葉片呈深藍(lán)色，這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明光合作用（ ） 需要水 需要光 需要葉綠素 放出氧 制造淀粉 A、 B、 C、 D、 下圖是利用小球藻進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)的示意圖，圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量比是（ ）A12 B21 C89 D98答案： 丙 光合作用 氧氣 氧氣 乙 二氧化碳 光合作用 C C課時(shí)二 光合作用的過(guò)程一、教學(xué)目標(biāo)：1.闡明光和作用的過(guò)程和意義，描述化能合成作用的概念；2.運(yùn)用已有

14、知識(shí)進(jìn)行邏輯推理來(lái)探究問(wèn)題，列出影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素，收集資料，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)；3.關(guān)注植物光合作用對(duì)地球生命的意義,自覺(jué)保護(hù)生態(tài)環(huán)境；關(guān)注現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)技術(shù)，參與社會(huì)活動(dòng)，形成學(xué)以致用的意識(shí)。二、教學(xué)策略： 采用總分總的教學(xué)思路。首先復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)為教學(xué)做鋪墊，展示動(dòng)畫觀察總的過(guò)程，使學(xué)生對(duì)光合作用產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)；然后，分別展示光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段的變化以加深印象，輔以講解使學(xué)生更清楚明白；再用比較歸納法將光合作用整個(gè)過(guò)程貫穿一氣。最后，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)光合作用的意義，并自主討論交流影響其強(qiáng)度的因素。通過(guò)這個(gè)過(guò)程可以讓學(xué)生用觀察、比較并聯(lián)系實(shí)際的方法對(duì)問(wèn)題加深理解，這樣由現(xiàn)象到本質(zhì)總結(jié)出規(guī)律才能使學(xué)

15、生的認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。三、教具準(zhǔn)備： 多媒體課件( PowerPoint、Flash)。四、教學(xué)流程：聯(lián)系實(shí)際，引入新課動(dòng)畫展示光合作用探究光反應(yīng)階段探究暗激發(fā)興趣、主觀領(lǐng)會(huì) 主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、獲得知識(shí) 反應(yīng)階段對(duì)比總結(jié)全過(guò)程及意義 知識(shí)構(gòu)建及應(yīng)用五、教學(xué)過(guò)程：教學(xué)程序教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)舊知復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)：PPT展示葉綠體模型。 集體識(shí)別結(jié)構(gòu)。引起注意，新課導(dǎo)入提問(wèn)：1.當(dāng)今世界人類面臨的四個(gè)重大問(wèn)題是什么？2.那大家又知道糧食從哪來(lái)呢?環(huán)境問(wèn)題又怎樣解決?對(duì)學(xué)生回答總結(jié)：光合作用既可以制造糧食又可以保護(hù)環(huán)境，那它具體怎么進(jìn)行呢？從而引出這節(jié)課的主題。聯(lián)系實(shí)際生活及學(xué)習(xí)過(guò)的相關(guān)知識(shí)作出回答，積極思考與光合作

16、用有關(guān)的生活現(xiàn)象。展示動(dòng)畫播放Flash動(dòng)畫，要求學(xué)生在觀看過(guò)程中注意觀察箭頭指向、在什么部位、發(fā)生了哪些變化。看完后以小組為單位討論并寫出答案，教師指導(dǎo)并小結(jié)。從動(dòng)畫中初步了解光合作用全過(guò)程，小組討論物質(zhì)和能量的流動(dòng)，通過(guò)教師指導(dǎo)加深理解。探究光反應(yīng)階段結(jié)合Flash講解光反應(yīng)階段：1.物質(zhì)轉(zhuǎn)化：H2O H + O2 ADP + Pi ATP2.能量轉(zhuǎn)化：光能ATP中活躍的化學(xué)能光反應(yīng)必須有光參與, 同時(shí), 由于吸收光能的是色素, 色素存在于葉綠體的類囊體薄膜, 所以光反應(yīng)在類囊體薄膜上。根據(jù)教師講解觀察光反應(yīng)階段的場(chǎng)所、變化，加深印象。探究暗反應(yīng)階段結(jié)合Flash講解暗反應(yīng)階段：1.物質(zhì)轉(zhuǎn)

17、化：C5 + CO2 2 C3 + H CH2O + C52.能量轉(zhuǎn)化：ATP活躍化學(xué)能有機(jī)物穩(wěn)定的化學(xué)能提出問(wèn)題，小組討論： 暗反應(yīng)有光可以進(jìn)行嗎? H 和ATP 來(lái)自哪里? 反應(yīng)場(chǎng)所在哪里進(jìn)行?學(xué)生觀看Flash，討論問(wèn)題，加深印象。光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素、酶、水多種酶、CO2、ATP、NADPH物質(zhì)變化H2O H + O2ADP + Pi ATPNADP+H+eNADPHC5 + CO2 2C32C3 + H CH2O + C5能量變化光能ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H、ATP、NAD

18、PH，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、NADP、Pi由PPT展示空白表格，教師引導(dǎo)學(xué)生自行完成表格?？偨Y(jié)全過(guò)程教師PPT展示上圖，組織學(xué)生總體描述光合作用的全過(guò)程對(duì)展示的模具圖示分析，形成光和作用的整體概念，從而將瑣碎的知識(shí)點(diǎn)整理成完整的記憶鏈。光合作用原理的應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生思考生活中的實(shí)例，體會(huì)光合作用的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值：家中養(yǎng)殖的花草長(zhǎng)時(shí)間放在黑暗處會(huì)死亡；玉米灌溉時(shí)遇到長(zhǎng)時(shí)間的陰雨天會(huì)減產(chǎn)；大棚種植時(shí)，有時(shí)會(huì)填充二氧化碳，并且大棚式透明的。思考：綠色植物的光合作用對(duì)自然界和人類有什么重要的意義？如果沒(méi)有綠色植物，我們的世界會(huì)變成什么樣？學(xué)生以小組進(jìn)行討論、交流，讓學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，學(xué)以致用，提高環(huán)保意識(shí)。光合作用的影響因素根據(jù)生活中的事實(shí)，結(jié)合本節(jié)所學(xué)知識(shí)，自主探究影響光合作用強(qiáng)度的因素。課后小組搜集資料撰寫報(bào)告下節(jié)課全