浙科版(2019)生物必修1：3.5光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學能教案

1、光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學能【教學目標分析】1知識與技能：說明光反應和碳反應過程及相互聯(lián)系；概述光合作用的意 義；說出綠葉中色素的種類和作用。2過程與方法：培養(yǎng)處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解 決問題的能力；訓練語言表達能力、思維能力和掌握思維的方法。3情感態(tài)度與價值觀：通過光合作用發(fā)現(xiàn)史的學習，形成科學的精神和態(tài) 度，認同科學方法在科學發(fā)展上的重要性?！窘虒W重難點】重點：光反應和碳反應過程與意義；綠葉中色素的種類和作用難點：光反應和碳反應的過程與聯(lián)系教學流程設計】教師活動學生活動教學意圖一、創(chuàng)設情境，激發(fā)興趣思考 并回答 初中利用實物，導教師出示一個盛有清水的學過的有入新課，引起

2、學生燒杯并提問：什么方法能利用關光合作用知識：的興趣。燒杯中的水釋放氧氣？原料、并根據(jù)學生的描述進行引產(chǎn)物 、條件 及場導，書寫板書光6H 2O 6CO2C4H 2O2 6O2葉綠體所。二、搭建支架，學習新知觀察圖片, 回憶舊PPT中對于（一）出示葉綠體圖，說知：思考并回答學過結(jié)構(gòu)名稱采取先出各結(jié)構(gòu)名稱葉綠體的具體結(jié)構(gòu)。隱去后逐步呈現(xiàn)（二）以資料的形式展示通過資料內(nèi)容推的方法激起了學葉綠體中色素的種類、顏色、斷葉綠體中含量最多生的挑戰(zhàn)欲望，含量及功能的色素為葉綠素 a（藍從而積極提取已綠色），從而根據(jù)葉有知識。簡單介1. 問： 葉綠體中含量最多 的色素種類和顏色分別是什 么？2. 問： 推測色

3、素位于葉綠 體的哪個結(jié)構(gòu)上？3. 告知學生 ：與光合作用 有關的酶位于類囊體薄膜和葉 綠體基質(zhì)中。綠體的結(jié)構(gòu)圖推知色 素位于類囊體膜上。紹色素，確定色 素及酶的具體場 所，為光反應和 碳反應具體場 所、條件的推導 埋下伏筆。三、展現(xiàn)科學史，體會探究樂 趣（一）探究光合作用產(chǎn)生 的O2中 O 的來源1. 分組討論： 光合作用釋 放的 O2 是來自同是氣體的CO2 ，還是 H2O ，還是兩者兼 有？如何用實驗證明？2. 在副板上根據(jù)學生描述 畫出實驗簡圖。3. PPT 展示經(jīng)典實驗及實 驗結(jié)果，請學生說出實驗結(jié) 論：（二）借助科學史探究光 反應過程1. 探究光反應的物質(zhì)變化（1）光反應中除了水的分

4、 解之外，是否還存在其他物質(zhì) 變化？以音頻的形式配合圖片展 示科學史 資料 1：美國科學 家阿爾農(nóng)將葉綠體從植物中分開展合作學習： 學生四人一組就實驗 方法和具體實驗操作 步驟展開討論。小組代表發(fā)言： 可以利用同位素標 記法進行實驗證明 O2 中的 O 的來源。 O 的同位素為 18O 。描 述實驗思路：取兩支 試管，編號為 A 和 B。A 試管加入 C18O2 和H2O，B 試管加入 CO2 和H2 18 O 。觀察產(chǎn) 生的 O2 是否帶有標 記。實驗結(jié)論：光合 作用釋放的氧全部來 自參加反應的水。根據(jù)資料 1 推斷學生通過分 組討論，鍛煉了 實驗設計的能 力，也明白了光 合作用產(chǎn)生的氧 氣

5、全部是來自 水。引出了本課 第一個重點內(nèi) 容：光反應。經(jīng)典實驗的 展示，也是科學 史的展示，驗證 了學生的探究， 使學生體會到了 探究的樂趣。給學生再現(xiàn) 了光反應過程研 究的科學史，在 短時間內(nèi)直觀、 形象地顯現(xiàn)出探離出來，加到添加了 ADP 、Pi出光反應中的物質(zhì)變究的全過程，突和 NADP+的水溶液中，在沒有化：水的分解、 ATP出體現(xiàn)了科學研CO2的的條件下給予光照，發(fā)的合成、 NADPH 的合究的精密、嚴謹現(xiàn)葉綠體中有氧氣放出，并且 會有 ATP 和 NADPH 產(chǎn)生。成。和巧妙，充分培養(yǎng)了學生的思維（2）引導學生根據(jù)音頻資在教師的引導能力和創(chuàng)新能料、已學知識及物質(zhì)守恒定律下，說出光反

6、應中物力，激發(fā)了學生推斷光反應物質(zhì)變化的具體過質(zhì)變化的三條反應的求知欲，培養(yǎng)程并展示在板書上。式。了學生學習的主ADP Pi 能量 酶 ATP根據(jù)已學知識（ATP）和新學的知動性。+ + 酶NADP + H+ 2e 酶 NADPH識（ NADPH ）及光反光1H 2O 光 2H 2eO2應的物質(zhì)變化推斷出2光反應中的能量變2. PPT 展示光反應的產(chǎn)物 NADPH 的相關資料，引導學化：光能轉(zhuǎn)化為 ATP 、NADPH 中活躍生推斷光反應中的能量變化的化學能。3. 請學生歸納光反應的條根據(jù)音頻資料 1借助科學件推斷光反應的條件：史，學生自己歸4. 請學生推測光反應的具光、色素、酶。納出光反應的

7、場體場所根據(jù)光反應的條所、條件、物質(zhì)（三）借助科學史探究碳件推斷光反應的場變化及能量變反應過程所：葉綠體的類囊體化，解決了本節(jié)1. 引出“碳反應”薄膜。課的第一個重點提出問題： ATP 和 NADPH學生經(jīng)過思考，及難點，充分調(diào)作為光反應的產(chǎn)物，并沒有出認識到 ATP 和動了學生的積極現(xiàn)在總方程式中，說明它們在NADPH 可能既是光反性，發(fā)揮了學生光合作用過程中可能有什么作應的產(chǎn)物，又是下一的主體地位。用？個階段的反應物。通過對科學2. 探究碳反應的物質(zhì)變化學生明確了“下史的分析，培養(yǎng)（1）以音頻的形式配合圖片展示科學史 資料 2：美國一個階段”的名稱為了學生處理科學科學家阿爾農(nóng)繼續(xù)用離體葉綠

8、“碳反應”，光合作信息的能力、獲體做實驗，在黑暗條件下，供用的直接產(chǎn)物為“三取新知識的能給二氧化碳、 ATP 和 NADPH ，碳糖”，而不是總方力、分析和解決發(fā)現(xiàn)葉綠體能將二氧化碳轉(zhuǎn)變程式中的“葡萄問題的能力等。為三碳糖， ATP 和 NADPH 含糖”。課件中聲、量急劇下降。這個過程因為不像、圖、文并茂需要光，以前被稱為暗反應，學生經(jīng)過思考回地展示科學史的后改為碳反應。答：同位素標記法，發(fā)展，學生仿佛（2）提出問題：可以用什標記 C 元素。置身當時環(huán)境，么方法來研究碳反應過程中感受到濃濃的學CO2是如何轉(zhuǎn)化為三碳糖的？學生根據(jù)音頻資術研究氛圍，為（3）音頻配合展示科學史 資料 3：美國科學

9、家卡爾文料回答：三碳酸。自主研究和討論根據(jù)物質(zhì)守恒，奠定基礎。利用同位素標記法進行了探究學生回答 :3 份。實驗，研究小球藻在光合作用時學生根據(jù)科學家通過討論，卡爾文的研究結(jié)果，學生的思路更開CO2轉(zhuǎn)化為三碳糖的路線。卡爾明確了碳反應過程闊、更靈活、更14文將 C 標記的 CO2通入到盛有中，首先是 CO2 與五深刻、更新穎。小球藻的玻璃器皿中， 給予充足碳化合物反應生成三在討論過程中，的光照，每隔一段時間取樣，并碳酸，三碳酸再經(jīng)過訓練學生的語言立即殺死小球藻。 將小球藻中被反應生成三碳糖。表達能力，訓練14C標記的化合物提取出來。實學生根據(jù)前面的了學生的思維能驗發(fā)現(xiàn)：光照 30 s后檢測產(chǎn)物

10、，NADPH 的知識，意識力和掌握思維的14發(fā)現(xiàn)有多種帶 C 標記的化合物到 NADPH 為還原方法。（三碳酸、三碳糖等）；若將光劑，并且由于產(chǎn)物三照時間逐漸縮短至幾分之一秒碳糖中含有大量能時發(fā)現(xiàn)， 90%的放射性出現(xiàn)在三量，故 ATP 也參與了碳酸中。這一步的反應。（4）提出問題：說明在碳反學生回答：由于應過程中， CO2 首先轉(zhuǎn)化成什么五碳化合物的含量是物質(zhì)？有限的，所以為了保追問：可能是由幾份 CO2 參與反應形成一份三碳酸？（5）以音頻的形式展示科 學史 資料 4：實驗證明，事 實并非如此。當卡爾文對這種 三碳化合物分子結(jié)構(gòu)進行分析 時發(fā)現(xiàn)，只有一個 C 有放射 性，而另外兩個 C 沒

11、有。那么 這兩個碳只能來自小球藻細胞 本身。那小球藻細胞中是不是 存在二碳化合物呢？卡爾文及 其同事通過改變實驗條件來搜 尋二碳化合物，但卻始終沒有 找到。然后在研究中卻發(fā)現(xiàn)有 一種五碳化合物呈現(xiàn)規(guī)律性變 化。（6）與學生一起歸納碳反 應的物質(zhì)變化： CO2 的固定及三碳酸的 還原。請學生推測三碳酸的還原 中的還原劑。 請學生思考：若碳反應 只有這兩步反應，碳反應能否 長時間順利進行？證碳反應的順利進 行，還應有五碳化合 物的再生。推斷出碳反應能 量變化： ATP、 NADPH 中活躍的化學 能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn) 定的化學能。歸納出碳反應的 條件為：需要 CO2 ， 不需要光直接參與。根據(jù)與光合

12、作用 有關的酶在葉綠體中 的分布，推測出碳反 應的場所為：葉綠體 基質(zhì)。學生四人一組就 該問題展開討論。小組代表 1 發(fā) 言： CO2 濃度。理由 是當 CO2濃度升高 時， CO2 的固定反應 速率加快，而短時間 內(nèi)五碳化合物的再生 反應速率不變，所以 五碳化合物含量會降 低。小組代表 2 發(fā)言： 光照強度。理由是當光 照強度增強時，以音頻形式 結(jié)合圖片，展現(xiàn) 科學史 科學 家對碳反應的研 究過程，從而讓 學生探究出碳反 應過程中的物質(zhì) 變化。引導學生探 究出完整的卡爾 文循環(huán)過程。借助信息技 術，還原科學家 的實驗過程，讓 學生真切地感受 到科學的嚴密 性，體會到了探 究學習的快樂。 并解

13、決本節(jié)課的 又一重點和難 點。學生通過對 該問題的探討，有 說明碳反應中的物質(zhì)變 化過程： CO2 的固定、三碳酸 的還原、五碳化合物的再生， 所有反應都需要酶的催化。由 于科學家卡爾文在該過程的研究中的卓越貢獻，碳反應也被 稱為卡爾文循環(huán)，卡爾文也因 此獲得了 1961 年的諾貝爾化學 獎。3. 請學生推斷碳反應中的 能量變化4. 請學生歸納碳反應的條 件5請學生推測碳反應的具 體場所6. 展示科學史資料 4， 請學生分小組討論：卡爾文當 時可能通過改變什么實驗條件 使得 C5 化合物含量出現(xiàn)相應的 變化？展示科學史 資料 4：卡 爾文及其同事通過改變實驗條 件來搜尋二碳化合物， 但卻始終

14、沒有找到。然后在研究中卻發(fā)現(xiàn) 有一種五碳化合物呈現(xiàn)規(guī)律性 變化。由此提出上述問題。光反應速率加快， 產(chǎn)物 ATP 和 NADPH 增加，三碳酸的還原反 應速率加快，產(chǎn)生的三 碳糖增加，所以五碳化 合物的再生反應速率 加快。而短時間內(nèi)， CO2 的 固定反應 速率 不變，所以五碳化合物 的含量會升高。了外界因素能改 變光合作用速率 的初步意識，并且 明確了光反應速 率能影響碳反應 速率。提出光合速率， 表光光合速率，真正光合速率的概念提出影響光合作用的環(huán)境 因素并分析其在生產(chǎn)上的應用復習 呼吸作 用和 光合作用分析它們的 反應式，并通過細胞呼 吸一節(jié)中提到的呼吸 速率引出光合率； 再通 過分析反

15、應式， 提出表 光光合速率，真正光合 速率的概念。書寫 光合作 用反復習呼吸作 用和光合作用的 要點，并提出光合 速率等概念為下 面的學習做鋪墊。復習已有知 識，學以致用；在 原有知識基礎上 引導歸納、繪圖、應方程式，分析反應 式，學生小組合作總結(jié) 歸納影響光合作用的 環(huán)境因素，教師做適當 補充和總結(jié)；準確表達。繪制 光照強 度對 光合作用速率的影響 曲線并準確描述； 并分 析其在生產(chǎn)上的應用讓學 生自己 繪制 CO2 、溫度對光合作用 速率的影響曲線并準 確描述，并分析其在生 產(chǎn)上的應用，教師點 評。四、小結(jié)延伸利用信息技（一）借助多媒體，展示術形象模擬呈現(xiàn)光合作用全過程光合作用時葉綠借助圖片的動態(tài)過程復習體內(nèi)部的物質(zhì)變光合作用的光反應和碳反應過化，既加深理程解，又增強記（二）展示三碳糖的去路與老師一起描述憶。在總反應式中，光合作用光合作用的過程，對歸納復習本的產(chǎn)物是葡萄糖，那三碳糖除整節(jié)課的重點知識進課的重點：光反了合成葡萄糖之外，還能合成行及時的回顧。應和碳反應的過其他物質(zhì)么？程，并且引到碳借助動態(tài)過程學習三碳糖反應的產(chǎn)物三碳的去路。根據(jù) O2中的 O 全糖。（三）總反應式的拓展部都來自反應物中的明確光合作根據(jù)光反應和碳反應的過H 2 O ，可知產(chǎn)生 6 份用的產(chǎn)物除了糖程