光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能第一課時(shí)教案-高一上學(xué)期生物浙科版必修1

光反應(yīng)一、教材分析本節(jié)課選自浙科版高中生物必修1《分子與細(xì)胞》第3章第5節(jié)，是在完成了光合作用概述以及捕獲光能的色素之后的內(nèi)容，依據(jù)新課標(biāo)，光反應(yīng)是“植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)光中捕獲能量，這些能量在在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過(guò)程，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能”這一重要概念下的子概念，也可以具體表述為“光能在類囊體膜上轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能，并釋放氧氣”，本節(jié)課將重點(diǎn)介紹光能如何轉(zhuǎn)變成生物體能夠利用的化學(xué)能，使學(xué)生充分理解光反應(yīng)的過(guò)程是在特定的場(chǎng)所發(fā)生，需要部分條件的支撐，建構(gòu)結(jié)構(gòu)與功能觀，理解物質(zhì)是能量的載體，建構(gòu)物質(zhì)與能量觀。二、學(xué)情分析學(xué)生在初中階段已初步了解光合作用的原料、產(chǎn)物和發(fā)生場(chǎng)所，在本節(jié)課學(xué)習(xí)之前學(xué)生已完成光合色素提取和分離實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的學(xué)習(xí)，因此對(duì)光合作用的發(fā)生過(guò)程有一個(gè)模糊的了解。除此之外，學(xué)生已經(jīng)知道細(xì)胞中的能量形式有化學(xué)能、勢(shì)能、電能等、知道能量是可以轉(zhuǎn)化的，也知道生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源和細(xì)胞的儲(chǔ)能物質(zhì)、光和色素能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能等。但是不知道光能如何轉(zhuǎn)化成生物體能夠利用的化學(xué)能?氧氣是如何釋放的?這部分內(nèi)容可以由教師提供實(shí)驗(yàn)情境，通過(guò)學(xué)生的探究活動(dòng)來(lái)理解和強(qiáng)化概念，使學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)思維得到鍛煉與增強(qiáng)。對(duì)于高一學(xué)生來(lái)說(shuō)，其探究生活現(xiàn)象與規(guī)律的興趣很高，也具備一定的邏輯推理能力，使得探究活動(dòng)的開(kāi)展成為可能，但往往會(huì)對(duì)探究的目的性及過(guò)程和結(jié)論的形成缺乏理性的思考，這就需要教師的引導(dǎo)。三、教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，構(gòu)建光反應(yīng)的概念，認(rèn)識(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，體驗(yàn)物質(zhì)與能量觀。（生命觀念）2.通過(guò)對(duì)希爾反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，學(xué)生以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)操作、觀察現(xiàn)象并記錄，分析數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，在這過(guò)程中掌握科學(xué)探究的基本思路。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）3.通過(guò)探究活動(dòng)得出的結(jié)論，總結(jié)并闡明光反應(yīng)過(guò)程中伴隨的物質(zhì)和能量變化。（科學(xué)思維）四、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：光反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化2.教學(xué)難點(diǎn)：NADPH和ATP的形成；光能如何轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADPH和ATP中的化學(xué)能五、教學(xué)過(guò)程（一）復(fù)習(xí)導(dǎo)入，設(shè)疑激趣教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)光合作用總反應(yīng)式，認(rèn)識(shí)光合作用的本質(zhì)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)。教師提問(wèn):還原劑是什么?怎么來(lái)的?光能如何轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的呢?【設(shè)計(jì)意圖】簡(jiǎn)明扼要點(diǎn)題，突出學(xué)生的未知疑問(wèn)，使學(xué)生明晰本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)與探究目的，為后面的探究活動(dòng)留有充裕的時(shí)間。（二）合作探究，初構(gòu)概念教師在PPT上呈現(xiàn)希爾反應(yīng)的背景資料和實(shí)驗(yàn)原理：1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾（R.Hill）發(fā)現(xiàn)，用光照射加有氫受體的水溶液如草酸鐵（或其他氧化劑，如NADP+、NAD+、DCPIP等）的葉綠體懸浮液時(shí)，發(fā)現(xiàn)Fe3+還原成Fe2+，并放O2，懸浮液中有水，沒(méi)有CO2。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣的反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)。為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材：臺(tái)燈一盞、2ml菠菜葉綠體懸浮液5支（1支破碎），2ml的DCPIP溶液3支，10ml試管4支，錫箔紙，試管架等，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案模擬希爾反應(yīng)，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行指正，并要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做好記錄和分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光照下，葉綠體中水分解產(chǎn)生氧氣，H+和電子?！驹O(shè)計(jì)意圖】教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)的、可現(xiàn)場(chǎng)操作的實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生親手操作，提升實(shí)驗(yàn)技能，親身體驗(yàn)科學(xué)探究的意義。對(duì)進(jìn)行希爾反應(yīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生除了充分理解光照下，葉綠體中水分解產(chǎn)生氧氣，H+和電子的過(guò)程，初步得出光反應(yīng)的發(fā)生的場(chǎng)所、條件，同時(shí)也生成了一些疑問(wèn)：如光能去了哪里？氧氣，H+和電子中有儲(chǔ)存能量嗎？等等，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過(guò)交流展示，學(xué)會(huì)用準(zhǔn)確的生物學(xué)術(shù)語(yǔ)闡明實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，提高了合作交流能力。（三）答疑解惑，鞏固概念引導(dǎo)學(xué)生對(duì)上一環(huán)節(jié)中生成的問(wèn)題進(jìn)行分析：1.光能去了哪里？2.氧氣，H+和電子中有儲(chǔ)存能量嗎？教師為學(xué)生提供資料—阿爾農(nóng)的實(shí)驗(yàn)：1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)（D.Arnon）用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)，在有光照和無(wú)CO2的條件下，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi和NADP+時(shí)，體系中會(huì)有ATP和NADPH產(chǎn)生。1957年他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。學(xué)生分析資料，得出結(jié)論：光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中的化學(xué)能，教師進(jìn)一步追問(wèn)：光能如何轉(zhuǎn)變成化學(xué)能？學(xué)生通過(guò)分析電子傳遞鏈中ATP的形成機(jī)理，推測(cè)出葉綠體中ATP形成的動(dòng)力是H+濃度差，隨后教師提供資料—賈格道夫的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證學(xué)生的推測(cè)，得出結(jié)論：葉綠體中中ATP形成的動(dòng)力是H+濃度差，反應(yīng)場(chǎng)所是類囊體。教師提出問(wèn)題串：（1）ATP合成的能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來(lái)（2）類囊體膜內(nèi)的H+滲透勢(shì)能由什么能量轉(zhuǎn)化而來(lái)？（3）高能電子的能量由什么能量轉(zhuǎn)化而來(lái)？（4）水在希爾反應(yīng)中的作用是？通過(guò)對(duì)問(wèn)題串的分析，學(xué)生構(gòu)建出光反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化概念圖?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)提供一系列資料，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)資料進(jìn)行分析，應(yīng)用之前學(xué)過(guò)的知識(shí)，大膽推測(cè)，分析證據(jù)得出結(jié)論，解答其在實(shí)驗(yàn)和研究過(guò)程中產(chǎn)生的疑問(wèn)，使學(xué)生更好地理解光反應(yīng)的作用機(jī)理，建構(gòu)并鞏固概念：光能在類囊體膜上轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并釋放氧氣。（四）運(yùn)用概念，解決問(wèn)題呈現(xiàn)阿爾農(nóng)的另一部分實(shí)驗(yàn)：在黑暗條件下，只要提供了ATP和NADPH，葉綠體也能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?。引?dǎo)學(xué)生對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論：ATP、NADPH是將CO2還原為糖的能源物質(zhì)，NADPH是還原劑?！驹O(shè)計(jì)意圖】使學(xué)生及時(shí)運(yùn)用所學(xué)，鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)展示阿爾農(nóng)的另一部分實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生明確NADPH的作用，回到課堂最開(kāi)始的問(wèn)題，有助于學(xué)