光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換

1、第二章 第一節(jié) 一 光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換 教學(xué)過程教學(xué)目標 1知識方面 學(xué)生運用高二已學(xué)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(guān)資料，知道光能在葉綠體中如何轉(zhuǎn)換成電能，進而轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能的過程，進一步了解NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能，在暗反應(yīng)中轉(zhuǎn)換為儲存在糖類等有機物中穩(wěn)定化學(xué)能的過程。 2態(tài)度觀念方面 通過學(xué)生對示意圖的觀察、分析與討論，提高學(xué)生的合作精神和認真探索知識的嚴謹科學(xué)態(tài)度，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)的興趣及熱情。 3能力方面 （1）通過光合作用過程中能量轉(zhuǎn)換的示意圖，學(xué)會利用圖文資料進一步理解和獲取生物科學(xué)基礎(chǔ)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(xué)生的科學(xué)判斷、推理等思維能力和觀察力。 （3）學(xué)生通過示意圖對光合作用過程中能量在葉綠體中轉(zhuǎn)換的三個步驟的敘述，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達能力。 （4）在學(xué)習(xí)光合作用中的能量轉(zhuǎn)換過程后，學(xué)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(zhuǎn)換成電能，再由電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能，是教學(xué)中的重點。 光合作用過程中的能量在葉綠體中的轉(zhuǎn)換是一個非常復(fù)雜、抽象、快速的過程，并蘊含著許多物理、化學(xué)變化和原理，在教學(xué)中思考如何把這個過程直觀形象地呈現(xiàn)

3、，以幫助學(xué)生理解，是教師在教學(xué)中需要解決的難點。 教學(xué)模式 針對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標，選擇教學(xué)模式為：提出問題觀察現(xiàn)象分析探索交流討論得出結(jié)論。 教學(xué)手段 大屏幕和實物投影，計算機課件（光能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換全過程的示意圖。 課時安排 一課時。 設(shè)計思路 本節(jié)教學(xué)設(shè)計內(nèi)容光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換，是以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用作為理念，利用學(xué)生已有的知識，采用直觀的教學(xué)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(guān)的資料和材料（如多媒體動畫課件），通過不同問題的引導(dǎo)，讓學(xué)

4、生獨立觀察發(fā)現(xiàn)、探索交流并歸納總結(jié)，從而獲得新知，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和觀察能力，強化學(xué)生求知意識。 教學(xué)過程 一、創(chuàng)設(shè)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(zhuǎn)換和物質(zhì)變化進行深入研究的必要，從而導(dǎo)入本節(jié)的研究內(nèi)容光合作用。 二、學(xué)生展示材料，教師引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)問題 （一）光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換 光能轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換步驟是本課時教學(xué)內(nèi)容中的重點和難點。把這一抽象微觀的變化轉(zhuǎn)變成直觀的現(xiàn)象，更易于學(xué)生的理解和進一步深入探索。先引導(dǎo)學(xué)生從對一位中學(xué)生所作的生物科學(xué)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(zhuǎn)變成電能的事實，進而總結(jié)出光能在葉綠體中的能量轉(zhuǎn)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(xué)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(diào)查媒體對生物科技發(fā)展的報道”的研究性學(xué)習(xí)中所搜集到的一份資料。（一篇獲得中學(xué)生物百項論文一等獎中的生物小實驗。具體內(nèi)容是：利用一臺正負電荷檢驗器，貼近在室內(nèi)生長的花卉以及在室外生長的植物的莖、葉后，檢驗結(jié)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(nèi)花卉進行暗處理后做對照檢測，結(jié)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(zhuǎn)換變成了具體化的實驗現(xiàn)象，學(xué)生在對資料簡單分析的基礎(chǔ)上得出植物在光合作用過程中能夠把光能轉(zhuǎn)換成電能的結(jié)論。教師再啟發(fā)學(xué)生回憶在高二學(xué)習(xí)中已知的能量轉(zhuǎn)換過程，與新獲得的結(jié)論結(jié)合思考，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出光能在葉綠體中轉(zhuǎn)換的三個步驟的發(fā)生部位及反應(yīng)階段。并進入下面的三個研究主題。 1光能轉(zhuǎn)換成電能。 觀察探索 圍繞學(xué)生得出的結(jié)論“光能轉(zhuǎn)換成電能”，教師提醒學(xué)生復(fù)習(xí)回憶葉綠體結(jié)構(gòu)，特別是與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換有關(guān)的色素的種類、功能和位置以及與光合作用有關(guān)的酶的位置，在學(xué)生閱讀教材中有關(guān)色素內(nèi)容的基礎(chǔ)上

7、，從色素的功能方面對各種色素進行分類總結(jié)。 引導(dǎo)學(xué)生觀察探索 教師提出問題“光能是如何轉(zhuǎn)換成電能的”后，組織學(xué)生進行探索。首先教師利用大屏幕多次展示光能轉(zhuǎn)換成電能的動畫示意圖，要求學(xué)生反復(fù)觀察，引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)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(zhì)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(zhì)？（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(zhì)中獲得電子，而恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)？該物質(zhì)發(fā)生了什么變化？并嘗試寫出物質(zhì)變化的反應(yīng)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(xué)角度，表示能量形式發(fā)生了什么變化？ （7）能量轉(zhuǎn)換的場所？（與高二知識內(nèi)容銜接，提示：葉綠體的囊狀結(jié)構(gòu)即類囊體。） 思維發(fā)散與開拓 學(xué)生自我探索解決光能轉(zhuǎn)換成電能的過程后，教師要求學(xué)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(lǐng)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(yīng)用和研究

9、前景。鼓勵學(xué)生各抒己見，用新的視角去看待和思考光合作用，把學(xué)生思維的積極性充分調(diào)動起來，這是拓寬學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維和學(xué)習(xí)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(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能。 2電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能 在葉綠體的囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換的兩個步驟，由光能轉(zhuǎn)換成電能，由電能進一步轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)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(zhuǎn)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(zhì)，并生成了什么物質(zhì)？反應(yīng)需何條件？嘗試寫出物質(zhì)變化的反應(yīng)式。 （4）在電子傳遞過程中還形成了什么物質(zhì)？寫出其反應(yīng)式。 （5）在物質(zhì)形成過程中，能量形式發(fā)生的變化情況。 （6）電能轉(zhuǎn)換成的活躍的化學(xué)能，貯存在什么物質(zhì)中？ （7）能量轉(zhuǎn)換的場所？ 要求學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上，判斷、推理、討論后得出結(jié)論。 3活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能 在暗反應(yīng)階段活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能這部分內(nèi)容是學(xué)生在高二階段已經(jīng)學(xué)到的知識，教師需要在學(xué)生原有的知識基礎(chǔ)上，通過教學(xué)過程，使學(xué)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(yīng)階段的什么過程的反應(yīng)？ （3）在此過程中能量形式發(fā)生的變化以及場所？ 使學(xué)生回憶ATP在細胞內(nèi)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(jié)合而被還原，在需要氫的反應(yīng)中，有很容易與氫分離的特性。教師通過提問的方式強調(diào)與高二學(xué)習(xí)中的有區(qū)別的知識內(nèi)容： （1）一個被還原的物質(zhì)再氧化時是吸收能量還是釋放能量？ （2） ATP和NADPH在暗反應(yīng)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(yīng)和暗反應(yīng)階段的聯(lián)系中所起的作用。

12、歸納總結(jié) 在分別學(xué)習(xí)探索光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換的三個步驟后，依據(jù)教材中圖2-2，要求學(xué)生完整敘述在光合作用中能量轉(zhuǎn)換的全過程，教師引導(dǎo)學(xué)生進行前后知識比較，發(fā)現(xiàn)光合作用中能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)變化的相互聯(lián)系、不可分割、同時進行的關(guān)系，以運動變化和聯(lián)系的觀點深入理解光合作用的實質(zhì)即能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)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(dǎo)學(xué)生將生物學(xué)知識遷移，形成一個再認識的深化過程。依據(jù)此原則，設(shè)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(nèi)，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(nèi)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(nèi)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(dǎo)分析乙罩內(nèi)的小鼠死亡的原因和光合作用中的暗反應(yīng)的聯(lián)系，深入