光合作用教案公開課

PAGE能量之源——光與光合作用第2課時一、教學(xué)目標(biāo)1．知識目標(biāo)（1）知道光合作用被發(fā)現(xiàn)的基本過程。（2）簡述出光合作用的原料、產(chǎn)物、條件和反應(yīng)場所。2．能力目標(biāo)（1）重新走進科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光合作用的有關(guān)實驗，學(xué)會運用科學(xué)探究的手段發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，發(fā)展科學(xué)探究能力。（2）在實驗探究中掌握科學(xué)探究的一般原則，重點是對照原則和單因子變量原則。（3）通過讀書和師生的討論活動，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和主動探索新知識的技能、技巧。3．情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)（1）體驗科學(xué)探究歷程，體會科學(xué)概念是在不斷觀察、實驗、探索和爭論中形成。（2）認(rèn)同科學(xué)家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同學(xué)科中的有關(guān)知識，還要具有質(zhì)疑、創(chuàng)新及勇于實踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。（3）學(xué)會參與、合作和交流探究的內(nèi)容和結(jié)果。（4）認(rèn)識到技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，尊重科學(xué)且用發(fā)展的觀點看待科學(xué)、樹立辨證的科學(xué)觀。二、教學(xué)重點難點重點：光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史過程中的各實驗設(shè)計、優(yōu)缺點和結(jié)論；光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史。難點：光合作用的發(fā)現(xiàn)過程中各實驗如何巧妙地連接起來，如何過渡，如何引導(dǎo)學(xué)生進行思考探究從而得出正確結(jié)論。三、教學(xué)方法探究式教學(xué)，結(jié)合問題、討論、比較、歸納多種教學(xué)方法，并配以多媒體輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生再現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，并進行分析、討論、歸納和總結(jié)。四、課前準(zhǔn)備1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備學(xué)生收集了解關(guān)于光合作用研究歷史。興趣小組做關(guān)于光合作用的探究實驗。2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)教材、收集了解關(guān)于光合作用研究歷史；制作的多媒體課件；準(zhǔn)備實物投影等課堂用品。3．教學(xué)用具的設(shè)計和準(zhǔn)備多媒體課件。五、課時安排：1課時六、教學(xué)過程：（一）課前預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)?！径嗝襟w】展示一組優(yōu)美的配樂風(fēng)景圖片。植物的每一片綠葉就好像是一個“綠色工廠”源源不斷地生產(chǎn)著有機物。在自然界中綠色植物隨處可見，你看到過植物正在進行光合作用嗎？沒有。那么，科學(xué)家們到底是怎樣發(fā)現(xiàn)光合作用這一生理過程的呢？（創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究興趣，導(dǎo)入新課）（三）合作探究、精講點撥。1．植物為什么會生長的探究（1）亞里士多德的觀點公元前3世紀(jì)，古希臘學(xué)者亞里士多德以為，小小的種子之所以能夠長成參天大樹，完全依靠于土壤。果真是來自土壤嗎？我們要分析是怎樣得出此結(jié)論的。亞里士多德的結(jié)論實際上只是一個經(jīng)驗上的推測，并沒有進行相應(yīng)的科學(xué)實驗。（使學(xué)生認(rèn)識科學(xué)的生物學(xué)結(jié)論的得出需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)每茖W(xué)實驗位基礎(chǔ)。）（2）海爾蒙特的實驗【多媒體】展示材料（圖片和文字）：海爾蒙特的實驗過程。教師：如果亞里士多德的結(jié)論是正確的，你推測一下，5年后柳樹增加的重量與土壤減少的重量是怎樣的關(guān)系？學(xué)生推測后，教師展示海爾蒙特的實驗結(jié)果：柳樹重量增加了82kg而土壤只減少了約100g。推測可能的結(jié)論，并給出理由。（培養(yǎng)學(xué)生分析問題和交流的習(xí)慣和能力，以及面對現(xiàn)象提出合理假設(shè)的能力。）學(xué)生討論并回答：（1）海爾蒙特根據(jù)試驗得出的觀點：建造植物體的原料是水分。（2）當(dāng)時他沒有考慮到空氣的作用。2．植物放出氧氣之謎的探究教師：是誰首先想到植物的生長與空氣的作用有關(guān)的呢？1771—1777年，英國科學(xué)家約瑟夫·普利斯特利?！径嗝襟w】展示材料：普利斯特利的實驗圖示。由重復(fù)了普里斯特利實驗的部分興趣小組同學(xué)結(jié)合圖示講解實驗過程、實驗現(xiàn)象。教師這個實驗說明了什么問題呢？學(xué)生分析回答植物能夠凈化因燃燒或呼吸而變混濁的空氣?！径嗝襟w】展示材料：當(dāng)時又有多位科學(xué)家參照普利斯特利的實驗過程重復(fù)實驗，卻發(fā)現(xiàn)他們的實驗結(jié)果有時與普利斯特利相同，但也有很多時候與普利斯特利不同，甚至是完全相反的，即與植物同時放在密閉鐘罩中的蠟燭熄滅的時間比不與植物同時放在密閉鐘罩中的蠟燭熄滅得更快；與植物同時放在密閉鐘罩中的小鼠比不與植物同時放在密閉鐘罩中的小鼠存活時間更短。由此他們認(rèn)為植物也是能空氣變污濁的。教師：這又是什么原因？是誰發(fā)現(xiàn)了光在其中的關(guān)鍵作用？【多媒體】展示材料4：1779年，荷蘭的英格豪斯做了500多次植物更新空氣的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：普利斯特利的實驗只有在光下才能成功；植物體只有在光下才能更新污濁的空氣。由于當(dāng)時科學(xué)發(fā)展水平的限制，普利斯特利僅僅聯(lián)想到植物可以更新空氣，但不知道是空氣中的哪種成分在起作用，也沒有認(rèn)識到光在其中的關(guān)鍵作用。直到1785年，化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確植物在光下吸收的是CO2，放出的是O2。（使學(xué)生體會科學(xué)的研究需要不懈的努力，認(rèn)識科學(xué)是逐漸發(fā)展的過程，不同學(xué)科在科學(xué)發(fā)展過程中相互促進。）3．植物進行光合作用的條件、產(chǎn)物和場所的探究（1）光合作用的條件、產(chǎn)物探究光是植物光合作用的必要條件。那么在這個過程中光能到哪里去了？1845年，德國科學(xué)家梅耶指出：植物在進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來。光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中？部分興趣小組的同學(xué)進行了探究?！径嗝襟w】展示材料5：部分興趣小組的同學(xué)重復(fù)薩克斯實驗的錄像。為什么對天竺葵先進行暗處理？為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？這個實驗的說明什么問題？學(xué)生回答暗處理是為了將葉片內(nèi)原有的淀粉耗盡。部分遮光部分曝光，遮光部分是實驗組，曝光部分為對照組。碘蒸氣處理綠葉前，用酒精脫色，結(jié)果證明綠葉在光下制造了淀粉。（進行實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)。）（2）光合作用場所的探究1880年，德國的又一位科學(xué)家恩吉爾曼也進行了一個光合作用的實驗?！径嗝襟w】展示材料6（圖片和文字結(jié)合）：恩吉爾曼的水綿實驗過程和現(xiàn)象。簡介水綿和好氧型細(xì)菌的特點。提問：①為什么選用水綿作為實驗材料？②為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？③為什么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全曝露在光下？④好氧細(xì)菌集中于葉綠體所有受光部位的周圍，這說明了什么問題呢？學(xué)生分析資料討論回答：①選用水綿作為實驗材料，是因為水綿不僅有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且螺旋分布于細(xì)胞中，便于進行觀察和分析研究。②先選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境，是為了排除實驗前環(huán)境中光和氧的影響，確保實驗的準(zhǔn)確性。③先選極細(xì)光束，用好氧細(xì)菌檢測，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之作對照，從而證明了實驗結(jié)果完全是光照引起的，并且氧是由葉綠體釋放出來的。④氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。（培養(yǎng)學(xué)生分析問題和語言表達能力。）恩吉爾曼的實驗巧妙地證明了光合作用的場所是葉綠體。通過上述探究歷程，可以歸納光合作用是怎樣過程？學(xué)會討論歸納得出光合作用的概念、反應(yīng)式：4．釋放的O2來自于H2O還是CO2、有機物是如何合成的探究（1）釋放的O2來自于H2O還是CO2探究光合作用釋放出的氧氣到底來自水，還是二氧化碳？可以提示：在緒論中曾介紹的同位素示蹤法，應(yīng)標(biāo)記哪一種元素？如何設(shè)計這個實驗?zāi)?？學(xué)生討論設(shè)計用氧的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它分別成為H218O和C18O2，然后進行兩組光合作用的實驗：第一組向綠色植物提供H218O和CO2；第二組向同種綠色植物提供H2O和C18O2。在相同的條件下，對兩組光合作用實驗釋放出的氧進行分析?！径嗝襟w】展示實驗結(jié)果：第一組釋放的氧全部是18O2，第二組釋放的氧全部是O2。結(jié)論：光合作用中釋放的氧全部來自水。（2）有機物是如何合成的探究綠色植物能夠利用光能、以二氧化碳和水為原料合成有機物，有機物中儲存著由光能轉(zhuǎn)換來的化學(xué)能，以供自身利用，我們把這類生物稱為自養(yǎng)生物。請大家思考一下，人、動物與植物最大的區(qū)別是什么？由原先寫的光合作用的化學(xué)表達式，提問產(chǎn)物（CH2O）中C來自反應(yīng)物中的什么？怎樣研究其形成有機物的過程？借鑒魯賓和卡門的實驗，很快想到用同位素示蹤法?！径嗝襟w】展示材料7：20世紀(jì)40年代美國科學(xué)家卡爾文實驗的過程，最終探明了CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑，稱為卡爾文循環(huán)。5．近代科學(xué)家對光合作用的研究【多媒體】展示材料8：部分興趣小組學(xué)生收集的近代科學(xué)家對光合作用的研究、因光合作用的研究獲得諾貝爾獎的科學(xué)家，并由興趣小組學(xué)生進行簡單介紹。例如：德國科學(xué)家戴森霍弗、胡貝爾、米歇爾三位科學(xué)家測定了一光合反應(yīng)中心膜蛋白—色素的三維空間結(jié)構(gòu)，對闡明光合作用的光化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)做出了重要的貢獻，共同獲得1988年度的諾貝爾化學(xué)獎。引導(dǎo)學(xué)生分析預(yù)測光合作用的研究對農(nóng)業(yè)、能源、國防、軍事、航天等領(lǐng)域的重要作用，對人們生產(chǎn)、生活的影響。6．對科學(xué)家對光合作用探究歷程的歸納（1）在多媒體上對光合作用的探究歷程中主要科學(xué)家、年代、研究結(jié)論等內(nèi)容進行列表歸納。從1771年至今科學(xué)家們歷經(jīng)三百多年，才對光合作用的生理過程有了比較清楚的認(rèn)識?？梢姡茖W(xué)的發(fā)展道路很艱難，這里不僅包含著科學(xué)家們的艱辛勞動與智慧，還與社會科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展密切相關(guān)。科學(xué)的結(jié)論來源于長期科學(xué)的研究。（2）學(xué)生由上述實驗歸納光合作用的場所、動力、原料、產(chǎn)物，得出光合作用的反應(yīng)式。（四）光合作用有關(guān)問題的自主探究設(shè)計：教師請學(xué)生思考有關(guān)光合作用的場所、動力、原料、產(chǎn)物，是否還有需要研究的問題、如何研究，并以小組合作的方式討論、設(shè)計、匯報、修正實驗方案。學(xué)生以四人小組為單位，討論研究的問題，共同設(shè)計探究實驗，選擇四組學(xué)生代表在實物投影儀上展示探究問題及實驗方案。（例如探究光合作用需要CO2嗎？）其他小組可以提出問題進