高中生物-光合作用的原理教學設(shè)計學情分析教材分析課后反思

教學內(nèi)容教師活動學生活動

課前準①完成學情調(diào)查，了解學生初中階段有關(guān)光合作用復習捕獲光能

備：的知識儲備。的色素和結(jié)構(gòu)

的有關(guān)內(nèi)容，為

②制備概念模型，設(shè)計學案。

本節(jié)課做好知

識的儲備。

創(chuàng)設(shè)情板書:光合作用的原理及光合作用的反應式生看觀看視頻

光能

景，導入

CO2+H2O>（CH2O）+02

葉綠體

新課

導入：

師：聽說過人造綠葉嗎？

下面借助視頻，我們了解一下并注意屏幕上的兩個

生：釋放02制造

問題。

糧食降低溫室

現(xiàn)在就第一個問題說說你的看法。效應

那人造綠葉的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是什么？為什么？生：葉綠體

什么是光合作用呢？生：因為能夠進

行光合作用

教師分析光合作用的反應式，并指出（CH2。）表示

光合作用制造的糖類生：光合作用是

指綠色植物通

人們對光合作用的探究，經(jīng)歷了一個漫長的階

段，從1642年海爾蒙特得出植物生長主要靠水分，過葉綠體，利用

到1881年恩格爾曼證明光合作用的場所是葉綠光能，將二氧化

體，前后將近240年，恩格爾曼之后，科學家們迫碳和水轉(zhuǎn)化成

切想知道:葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學能？又是儲存著能量的

如何將化學能儲存在糖等有機物中？葉綠體釋放有機物，并且釋

的02來自原料中的水還是二氧化碳？本節(jié)課，讓放出氧氣的過

我們帶著這些問題，重走科學家們的探索之路，看程。

看這些謎團是如何一一被解開的。這就是本節(jié)課的

學習內(nèi)容，請看學習目標：

1.結(jié)合光合作用科學史資料，小組合作探究，

構(gòu)建光合作用原理的物理模型。

2.借助構(gòu)建的物理模型，能準確說出光合作用

過程中物質(zhì)與能量變化的過程。

3.通過對比光反應和暗反應，能夠用概念圖的

形式正確表示出光合作用過程。

探究活動師：從反應式來看，不管是水，還是二氧化碳，都

含有氧，那么光合作用釋放的。2,是來自乩0還是

C02?這是本節(jié)課第一個探究活動

光合作用

釋放出的早在19世紀末，科學界普通認為，在光合作用

中，分子的和。被分開，。被釋放，與乩

02中的氧C02C2C0

原子是來結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。到了1928

自C02還年，科學家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛

是40?不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。

不能證明，甲醛

提出問題：能否證明光合作用釋放的02不是

有毒，無法縮合

來自co2?

成糖類，但是C

那么光合作用釋放的到底來自誰呢？或許可以通過

途徑合成糖類。

請看1937年希爾的發(fā)現(xiàn)，

生集體回答

1.希爾的實驗證明光合作用釋放的氧氣來自于？

指明把此反應叫做水的光解

1.1120

能否說明02亡的。只能來自于水，與CO?無關(guān)？2.不能，沒有驗

證CO?能否產(chǎn)生

你有沒有更好的實驗設(shè)計思路？

氧氣

但是無H20,葉綠體無法存活。既然無法排除水的存

3.應該增加一

在。那么我們就必須考慮在CO?和水同時存在的情

組有CO2而無水

況下，能將CO?和水中的氧各自區(qū)分開，觀察那他

的對照組。

們各自的去向。我們可以采用什么樣的技術(shù)手段

呢？（結(jié)合分泌蛋白讓學生明確要使用同位素示蹤

技術(shù)），對，我們來看一下魯賓和卡門的實驗（然

后微課視頻播放魯賓卡門實驗）

通過實驗可知光合作用釋放的氧氣全部來自于

反應物中的水?？茖W的發(fā)現(xiàn)除了科學家的努力和智

慧外，還與科學技術(shù)的發(fā)展密切有關(guān)。

水的光解產(chǎn)物只有嗎？

（板書，乩0—。2H那里去了）

生回答

請看繼續(xù)看希爾實驗：在離體的葉綠體的懸浮

液（有上0沒有C02）加入含有適當?shù)腘ADP'（氫受1.希爾的實驗

體）溶液中，給予光照會釋放出氧氣，同時生成還證明NAD，和

NADPHoIT結(jié)合形成

NADPH

1.希爾的實驗還證明了氫的去向是？

2推.測水的光解具體場所及所需要條件？2.類囊體光

八昭、、

總結(jié)出水的光解的過程

葉綠體中光合色素吸收的光能，可以將水分解為氧

和H+,氧直接以。2的形式釋放，H+與氧化型輔酶

II（NADPD結(jié)合，形成還原型輔酶H（NADPH）o

那么在類囊體薄膜上只發(fā)生水的光解這一變化

嗎？

請看阿爾農(nóng)的發(fā)現(xiàn)

阿爾農(nóng)的實驗證明水的光解同時還發(fā)生了？合成生：在水的光解

的同時還發(fā)生

由于這些反應都必須要有光照才能進行，因此我們

ADP+Pi-ATP

稱它為光反應，那么光反應的條件、場所、物質(zhì)的

變化各是什么？生：ATP的合成

1.在導學案上完成模塊一光反應的相關(guān)問題。學生動手構(gòu)建

光反應的物理

2.在此基礎(chǔ)上，取出光反應信封內(nèi)的卡片，小組合

模型

作，在紙板左側(cè)，構(gòu)建光反應的物理模型，并用筆

描繪出相應的反應。生：條件：光照

3.討論光反應階段的物質(zhì)變化和能量變化。場所：類囊體

4.討論完后，將模型放在空桌上，不要隨意擺動。物質(zhì)變化：水的

光解、NADPH的

小組到黑板構(gòu)建，并解釋模型含義。

合成、ATP的合

教師對模型進行重建，使之美觀、清晰。成。

探究活動一學習效果測評：

①根據(jù)學生光反應模型構(gòu)建的完整度與準確度測

評學生學習目標1的達成度。

②根據(jù)學生對模型的解釋以及對該過程物質(zhì)和能

量變化的分析測評學生學習目標1的達成度。

探究活動從我們構(gòu)建光反應的物理模型可以看出，C02

二：C02、并沒有參與光反應。而且ATP和NADPH在光合作用

NADPH、總反應式中并未出現(xiàn)，他們都去哪里了呢？

ATP的去

接下來我們進行探究活動二：CO2、NADPH、ATP

向？

的去向？

請看資料5.阿爾農(nóng)繼續(xù)用離體的葉綠體做實

驗。在黑暗條件下，只要供給CO?、NADPH、ATP,

葉綠體就能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，且葉綠體中NADPH、

ATP含量急劇下降。

你從阿爾農(nóng)的實驗中獲取哪些信息？

教師黑板板書)

NADPHATP

CO2.CCH2O)

黑暗

生：同位素標記

那么C02是如何一步一步轉(zhuǎn)化為糖，我們需要

技術(shù)

用到什么生物學技術(shù)？

請看資料6

資料6：1946年卡爾文將,4C標記的,4C02通入到小

球藻中，給予充足的光照。實驗發(fā)現(xiàn)：放射性只在

葉綠體基質(zhì)中檢測到，且放射性首先出現(xiàn)在一種三

碳化合物(C3)中，一段時間之后檢測到了含有放

射性的糖類(CBO)。

根據(jù)卡爾文的實驗現(xiàn)象，寫出C02在葉綠體

生：

內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑。

CO2-C3—(CfW)

那么CO?如何形成C3呢？

資料：7.卡爾文在實驗中發(fā)現(xiàn)一種五碳化合物(C5)

也存在放射性，且C5的變化很有規(guī)律：

①當增加C02供應時，C3的濃度快速升高，C5的濃

度快速降低

思考：該過程的反應物是？生成物是？

生：C02和C5是

此反應叫C02的固定反應物，C3是生

成物

②研究還發(fā)現(xiàn)，C5的放射性出現(xiàn)在C3之后，

生：a再生出C5

思考：這又說明了什么？

一部分C3經(jīng)過變化，又形成C5,這樣C5不斷地

消耗，同時又不斷地再生，這樣光合作用可以長時

間順利制造糖類，那么一些C3經(jīng)過一系列反應轉(zhuǎn)

化為糖類，另一些C3經(jīng)過一系列變化，又形成C5,

叫C3還原。

③當停止光照，ATP、NADPH濃度快速降低，C3濃

度升高，C5濃度降低

思考:ATP、NADPH參與了CO?固定還是C3的還原？

生：ATP、NADPH

總結(jié)出ATP,NADPH的作用C3的還原。參與了C3的還

原

由于這些反應在光照和黑暗都能進行所以叫暗反

應，也叫碳反應。這個過程卡爾文用了十年的時間

研究發(fā)現(xiàn)的，也叫卡爾文循環(huán)。任何的發(fā)現(xiàn)，都是

科學家不懈努力的結(jié)果，希望同學們在學習中也要

有這種精神。下面就總結(jié)暗反應的條件場所物

質(zhì)的變化。

模型建構(gòu)：

1.在導學案上完成模塊二暗反應的相關(guān)問題。

2.在此基礎(chǔ)上，取出暗反應信封內(nèi)的卡片，小組合

作，在紙板右側(cè)，構(gòu)建暗反應的物理模型，并用筆

描繪出相應的反應。

3討.論暗反應階段的物質(zhì)變化和能量變化。

小組到黑板構(gòu)建，并解釋模型含義

教師根據(jù)整理卡片，使之美觀。

請同學們針對于自己建構(gòu)的光合作用完整的物理

模型，在導學案上完成光合作用的概念模型。

探究活動二學習效果測評：

①根據(jù)學生暗反應模型構(gòu)建的完整度與準確度測

評學生學習目標1的達成度。

②根據(jù)學生對模型的解釋以及對該過程物質(zhì)和能

量變化的分析測評學生學習目標2的達成度。

③根據(jù)學生對構(gòu)建光合作用概念模型的完整度與

正確度測評學生學習目標3的達成度。

本節(jié)課我們重走希爾、魯賓卡門、卡爾文、阿爾農(nóng)

發(fā)現(xiàn)之旅，明確葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學能，

又是如何將化學能儲存在糖等有機物中。葉綠體釋

放的來自原料中的水。但是否意味著可以做出

了“人造葉綠體”，不是，光合作用的機理并沒有

研究清楚其探究還在繼續(xù)，如2004年我國中科院

發(fā)現(xiàn)捕獲光晶體的結(jié)構(gòu)，老師更希望大家在不久的

將來能制造出真正“人造葉綠體”為人類謀福，在

光合作用的探究時間軸上留下你的名字。

《光合作用的原理》學情分析

從學生學習相關(guān)課程教學內(nèi)容的知識基礎(chǔ)分析：學生通過初中的學習對光合作用已有

了初步的認識，這在新版教材中將光合作用的探究歷程給刪掉就可以說明。在此基礎(chǔ)上，就

很容易引入本節(jié)內(nèi)容學習，對深入的學習也打下基礎(chǔ)。

從生活經(jīng)驗準備分析：學生在分泌蛋白的合成與分泌過程中已經(jīng)學過同位素標記法，對

其作用、原理已有深刻認識，在本節(jié)的推理研究過程梢加引導，即可想到和使用該實驗方法，

完成學習任務(wù)。

不同學習基礎(chǔ)的學生學習相關(guān)內(nèi)容的難度分析：在設(shè)計實驗思路驗證光合作用釋放的

氯氣全部來自水，對于基礎(chǔ)差的同學有一定的難度。但經(jīng)過指點學生可以想到，這樣就能順

利引到魯賓和卡門的實驗。在探究碳反應的過程設(shè)計的問題基礎(chǔ)差的同學也不會感到很突兀。

探究碳反應設(shè)計的問題有一定的邏輯順序，需要學生具備一定的理解能力，需要小組合作才

能完成。

課前準備：

教師：硬紙板(50cmX30cm)共11組、寫有水、氧氣、NADP*NADPHADPPiATP

CO2C3Cs(CH2O)卡片共11組，供學生分組使用。寫有水、氧氣、NADP+NADPHADP

PiATPCO2C3C5(CH2CH磁力紙1組供學生在黑板演示使用。

學生:需要熟悉捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)的基本知識,尤其是葉綠體的結(jié)構(gòu)和色素的功能。

《光合作用的原理》效果分析

《光合作用的原理》這節(jié)課通過設(shè)計一系列的探究性的問題，日淺入深的讓學生認清

光反應和暗反應的過程以及光反應和暗反應是如何聯(lián)系而成為一個整體。

本著活用教材的目的，本節(jié)課將希爾的實驗拆分為兩部分，目的是降低難度以及更好

的過度到魯賓卡門的實驗。從實際的講課的效果來看，學生還是能夠想到并接受。緊接著又

回到希爾的實驗以問題探究的形式讓學生自己的出水的光解，然后以問題的形式引出光反應。

由于是問題引領(lǐng)，所以學生很有興趣，問題的理解也很到位。最后通過動手構(gòu)建光反應模型，

學生對光反應的過程的認識有了進一步的升華。

暗反應并沒有按照課本平鋪直敘的授課，而是結(jié)合史料分析得出的。依然是通過設(shè)置

問題引導學生得出暗反應的過程，在此過程學生的合作能力的到了極大的鍛煉。最后通過動

手構(gòu)建喑反應模型，學生對暗反應的過程的有了更深刻的理解。

通過學生將光反應和暗反應的物理模型轉(zhuǎn)化為導學案上的概念模型，這樣學生對整個

的光合作用有一個整體的認知。

在本節(jié)課中利用“人造綠葉”、魯賓卡門實驗、卡爾文實驗以及今后有關(guān)“人造葉綠

體”提出希望，對學生進行德育教育，不但獲得知識，同時對其價值觀的也有重大的提升。

《光合作用的原理》教材分析

1.在教材體系中的地位：木節(jié)課是新版人教版生物學必修1《分子與細胞》的第5章第

2節(jié)第1課時的學習內(nèi)容，經(jīng)過細胞呼吸的學習，學生已具備物質(zhì)觀和能量觀，再接觸本節(jié)

的內(nèi)容也就順理成章。

2.新舊版本不同的處理：舊的人教版增加光合作用的探究過程，因?qū)W生初中己學過，

所以新版教材將此部分刪除。本節(jié)課也就沒有這一內(nèi)容的學習。在光反應的內(nèi)容教材補充了

希爾實驗及阿爾農(nóng)的實驗，引導學生重走科學家的探究歷程，領(lǐng)悟科學的過程和方法，最終

得出科學的結(jié)論。因暗反應的探究難度比較大，教材為了減低難度，直接展示暗反應的過程，

這樣便于學生的理解。

3.課程教材內(nèi)容的整合：本節(jié)課在恩格爾曼實驗的基礎(chǔ)上開展教學，學生需要明確葉

綠體的結(jié)構(gòu)，色素分布的場所及其功能。這些知識的學習有利于學生的結(jié)構(gòu)決定功能觀的形

成。因本節(jié)課以學生探究發(fā)現(xiàn)為主要活動，耗時比較長，所以光合作月的應用留在下一節(jié)課

學習。

4.課程教學資源的取舍：①希爾的實驗分解為兩部分，使問題簡單明了，便于學生的

接受，更好的理解水的光解。②暗反應并沒按照教材的內(nèi)容直接告訴學生，而是以卡爾文的

發(fā)現(xiàn)的科學史呈現(xiàn)，但考慮學生的能力，故將科學史的內(nèi)容也做了適當?shù)恼{(diào)整。

5.教學的重點、難點

重點：光反應和喑反應的物質(zhì)和能量的變化。

難點：光反應和暗反應的物質(zhì)和能量的變化。

6.課型及課時安排：新授課、1課時

L光合作用的實質(zhì)是（）

A.把C02轉(zhuǎn)換成ATPB,把無機物轉(zhuǎn)化成有機物，把光能轉(zhuǎn)變成化

學能

C.把光能轉(zhuǎn)變成化學能，貯存在ATP中D.產(chǎn)生化學能貯存在有機

物中

CIXO；—―?ACO?—―?B

2.如圖是利用小球藻進行光合作用的實驗。圖中A

—光照射下的—

物質(zhì)和B物質(zhì)分別是（）色一小球藻懸液?臺

H2OWcr也

18,818

A.0202B.02Oz

18

C.0202D.O202

3..綠色植物通過光合作用制造的有機物幾乎養(yǎng)活了地球上所有的生

物。下列參與光合作用碳反應必需的物質(zhì)是（）

A.H20>C02>ADPB.CO2、NADPH、ATP

C.H2O、CO2、ATPD.NADPH、乩0、ADP

4..正常生長的綠藻，照光培養(yǎng)一段時間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩

上，此后綠藻細胞的葉綠