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2019-2020年高一生物光合作用教學(xué)設(shè)計(jì)二 新課標(biāo) 蘇教版必修 教學(xué)目標(biāo)： 1、使學(xué)生了解光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。 2、使學(xué)生了解葉綠體中色素的種類(lèi)、顏色及其吸收的光譜；初步學(xué)習(xí)光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布。 3、掌握光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過(guò)程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義。 4、應(yīng)用所學(xué)的光合作用的知識(shí)，了解植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。 教學(xué)重點(diǎn)：1、說(shuō)出光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程 2、解釋發(fā)現(xiàn)光合作用實(shí)驗(yàn)的原理 3、說(shuō)明光合作用發(fā)現(xiàn)的意義 4、光合作用的過(guò)程 教學(xué)難點(diǎn)：闡明發(fā)現(xiàn)光合作用實(shí)驗(yàn)的原理 光合作用的過(guò)程 教學(xué)過(guò)程： 引言：通過(guò)初中生物課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道，光合作用與我們的日常生活聯(lián)系非常密切。請(qǐng)同學(xué)們觀察以下圖片，說(shuō)說(shuō)看光合作用與我們的哪些生活有密切聯(lián)系？ 　　提問(wèn)：那么，什么是光合作用呢？ 　?。ù穑汗夂献饔檬侵妇G色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過(guò)程。） 　　提問(wèn)：那么，如果我們將綠葉比喻為綠色工廠，其中的廠房、動(dòng)力、原料和產(chǎn)物各是什么？ 　?。ù穑簭S房是葉綠體，動(dòng)力是光能，原料是二氧化碳和水，產(chǎn)物是有機(jī)物和氧。） 　　講述：我們可以將光合作用的生理過(guò)程總結(jié)成這樣一個(gè)化學(xué)反應(yīng)式（板書(shū)化學(xué)式）。同學(xué)們是否想過(guò)，這個(gè)生理過(guò)程到底是怎樣進(jìn)行的呢？這就是我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。 　　在自然界中綠色植物隨處可見(jiàn)，但是哪位同學(xué)曾觀察到光合作用是怎樣進(jìn)行的呢？沒(méi)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(guò)程的呢？ 這要追溯到很久很久以前。過(guò)去，人們一直以為，小小的種子之所以能夠長(zhǎng)成參天大樹(shù)，完全依靠于土壤。事情果真是這樣？1648年，一位比利時(shí)的科學(xué)家海爾蒙特對(duì)此產(chǎn)生了懷疑，于是他設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他把一棵重2．5kg的柳樹(shù)苗栽種到一個(gè)木桶里，木桶里盛有事先稱過(guò)重量的土壤。以后，他每天只用純凈的雨水澆灌樹(shù)苗。為防止灰塵落入，他還專門(mén)制作了桶蓋。五年以后，柳樹(shù)增重80多千克，而土壤卻只減少了100g，你認(rèn)為植物增重的主要原因是什么？海爾蒙特的觀點(diǎn)正確嗎？為什么？（海爾蒙特為此提出了建造植物體的原料是水分這一觀點(diǎn)，但是當(dāng)時(shí)他卻沒(méi)有考慮到空氣的作用。） 是誰(shuí)首先想到植物的生長(zhǎng)與空氣的作用有關(guān)的呢？是一位英國(guó)科學(xué)家普利斯特利。介紹普利斯特利小白鼠實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 　　提問(wèn)：很好，請(qǐng)同學(xué)們思考一下，蠟燭燃燒和小白鼠呼吸需要的是什么氣體呢？（答：氧氣。）僅用一組實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明問(wèn)題嗎？一定要用玻璃罩嗎？那么，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題呢？ 　　（答：綠色植物在光照下吸收了二氧化碳，產(chǎn)生了氧氣。） 講述：很好，但是當(dāng)時(shí)由于科學(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(méi)有認(rèn)識(shí)到光在其中的關(guān)鍵作用。 1779年，荷蘭的英格豪斯把帶葉的枝條放到水里。這些葉在陽(yáng)光下產(chǎn)生氧氣，在暗處并不產(chǎn)生氧氣。請(qǐng)同學(xué)們思考：將帶葉枝條放到水里的目的是什么？該實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明什么？ 1884年，薩克斯實(shí)驗(yàn)：將盆栽天竺葵放到黑暗處一晝夜，然后讓一個(gè)葉片一半暴光，另一半遮光。過(guò)一段時(shí)間后，把這個(gè)葉片放入盛有酒精的小燒杯里，隔水加熱，除去葉片含有的葉綠素，再滴加碘酒，發(fā)現(xiàn)遮光部分無(wú)顏色變化，暴光一半則呈深藍(lán)色。 　　提問(wèn)：很好，同學(xué)們思考三個(gè)問(wèn)題：1．為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行暗處理？ 2．為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？ 3．這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明什么問(wèn)題？ 　?。ù?。1．暗處理是為了將葉片內(nèi)原有的淀粉運(yùn)走耗盡。2．部分遮光部分曝光，是為了進(jìn)行對(duì)照。3．碘遇淀粉變藍(lán)，結(jié)果證明綠葉在光下制造了淀粉。） 講述：這一實(shí)驗(yàn)成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。 　光合作用釋放的氧氣究竟來(lái)自水，還是二氧化碳,還是兩者兼而有之？ 　　20世紀(jì)30年代，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)，利用同位素標(biāo)記去成功地進(jìn)行了另一個(gè)光合作用的實(shí)驗(yàn)。介紹同位素標(biāo)記法。這個(gè)實(shí)險(xiǎn)的目的是為了弄清楚在光合作用中產(chǎn)生的氧到底是來(lái)自水還是二氧化碳？同學(xué)們考慮一下，應(yīng)標(biāo)記哪一種元素？如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀? 　　（引導(dǎo)學(xué)生討論，與學(xué)生共同完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)演示幻燈片?；脽羝@示：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(jìn)行兩組光合作用的實(shí)驗(yàn)：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(duì)兩組光合作用實(shí)驗(yàn)釋放出的氧進(jìn)行分析，結(jié)果表明，第一組釋放的氧全部是18O2，第二組釋效的氧全部是O2。） 這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了光合作用中釋放的氧全部來(lái)自水。 1948年，卡爾文實(shí)驗(yàn)。 學(xué)生活動(dòng)：1、把幾位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)按時(shí)間先后順序排列。2、講一講每個(gè)實(shí)驗(yàn)各自得出的結(jié)論。3、綜合各結(jié)論，想一想你知道了關(guān)于光合作用的哪些知識(shí)。4、由光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程，你還想到了什么？ 由此可以看到。幾代科學(xué)家歷經(jīng)二百多年，才對(duì)光合作用的生理過(guò)程有了比較清楚的認(rèn)識(shí)?？梢?jiàn)，科學(xué)的發(fā)展道路是很艱難，這里不僅包含著科學(xué)家們的艱辛勞動(dòng)與智慧，還與社會(huì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展密切相關(guān)。 　　過(guò)渡：前面我們已經(jīng)了解了光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，那么，在綠葉這個(gè)“綠色工廠”中，光合作用這一生理過(guò)程，到底是怎樣進(jìn)廳的呢？ 　　在學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題以前，我們還是先來(lái)認(rèn)識(shí)一下它的“廠房”——葉綠體。 　　提問(wèn)：我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)葉綠體的有關(guān)知識(shí)，同學(xué)們回憶一下，葉綠體存在于植物的哪一個(gè)部位？它有什么功能？ 　?。ù穑褐饕嬖谟诰G色植物的葉肉細(xì)胞中，是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器。）” 　　我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)葉綠體的結(jié)構(gòu)，哪位同學(xué)能說(shuō)一下葉綠體的結(jié)構(gòu)是怎樣的？教師出示葉綠體結(jié)構(gòu)投影片，引導(dǎo)同學(xué)復(fù)習(xí)。 　?。ù穑汗忡R下，葉綠體呈扁平的棉球形或球形。電鏡下觀察有雙層膜，使葉綠體與細(xì)胞基質(zhì)隔開(kāi)，葉綠體的膜還可以控制物質(zhì)的進(jìn)出。葉綠體內(nèi)部充滿了基質(zhì)和綠色的基粒。） 　　我們?cè)陔娮语@微鏡下觀察葉綠體的超薄切片，看到的葉綠體的基粒，是不是一個(gè)單純的圓柱體呢？（答：不是，是由一層一層的結(jié)構(gòu)重疊而成的。） 　　講述：很好，這個(gè)圓柱體是由一個(gè)個(gè)囊狀的結(jié)構(gòu)垛疊而成的。（取出一硬幣。）假如這就是一個(gè)由膜圍成的囊狀結(jié)構(gòu)；將其一個(gè)個(gè)垛疊起來(lái)，就形成了一個(gè)圓柱體，也就是一個(gè)基粒。葉綠體內(nèi)含有的幾個(gè)到幾十個(gè)基粒擴(kuò)大了葉綠體內(nèi)的膜面積，同學(xué)試想一想，這有什么作用呢？（答：有利于光合作用的一系列化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。） 出示葉綠體色素提取濾紙帶，思考： 1、四種色素中含量最多和最少的分別是哪種？在濾紙條上擴(kuò)散最快的是哪種？ 2、如果植物在缺鎂的土壤中生長(zhǎng)，葉片顏色會(huì)有何變化？為什么？ 小結(jié)：葉綠體中的色素分為兩大類(lèi)：葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素。葉綠素又分為兩類(lèi)：葉綠素a，呈藍(lán)綠色；葉綠素b，呈黃綠色。類(lèi)胡蘿卜素也分為兩類(lèi)：胡蘿卜素，呈橙黃色；葉黃素，呈黃色。 　　由于葉綠素含量約占總量的四分之三，而類(lèi)胡蘿卜素僅占四分之一，所以通常植物的葉子總是翠綠醉人的。這是由于葉綠素掩蓋了類(lèi)胡蘿卜素顏色的緣故。 　　但是，葉綠素很容易被破壞。秋天葉綠素會(huì)因?yàn)椤叭淌堋辈涣藲鉁叵陆档纫蛩氐挠绊懚纸庀В缓}卜素和葉黃素則比較穩(wěn)定，終于在沒(méi)有葉綠素干擾時(shí)“重見(jiàn)天日”。（教師在這里可簡(jiǎn)要介紹黃櫨、楓樹(shù)“霜葉紅于二月花”的原因，指出是由于葉綠素分解時(shí)，葉中的糖分大量轉(zhuǎn)變成紅色的花青素造成的。） 囊狀結(jié)構(gòu)上存在的這些色素有什么作用呢？可以吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能。 你知道光是什么嗎？光是一種電磁波?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)范圍，大約是390－760ｎｍ。不同波長(zhǎng)的光，顏色不同。波長(zhǎng)小于390nm的光是紫外光；波長(zhǎng)大于760nm的光是紅外光。一般情況下，光合作用所利用的光都是可見(jiàn)光。 葉綠體中色素接受何種波長(zhǎng)的光?介紹恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)。 　　葉綠體中4種色素的顏色是與它們吸收光的情況相關(guān)的，這可以通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明。我們可將提取出的葉綠體中的4種色素溶液分別放在可見(jiàn)光與三棱鏡之間，可以看到連續(xù)光譜中有些波長(zhǎng)的光被吸收了。（演示色素吸收光譜幻燈片。） 　　提問(wèn)：同學(xué)們觀察哪些波長(zhǎng)的光吸收量大，哪些波長(zhǎng)的光吸收量最少？ 　?。ù穑褐饕占t橙光和藍(lán)紫光，而對(duì)綠光吸收量最少。） 　　講述：色素吸收的光，都能用于光合作用。由于色素對(duì)綠光的吸收量最少，綠光會(huì)被反射出來(lái)，所以葉綠體才呈現(xiàn)出綠色。 　　很好，通過(guò)以上學(xué)習(xí)我們可以看到，葉綠體這個(gè)廠房，不僅為光合作用的進(jìn)行在結(jié)構(gòu)方面做好了準(zhǔn)備，同時(shí)也為光合作用的進(jìn)行做好了物質(zhì)上的準(zhǔn)備。當(dāng)我們了解這一切時(shí)，不得不贊嘆大自然的神奇！ 　　今天這節(jié)課里，我們首先介紹了光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程。對(duì)于這部分內(nèi)容，同學(xué)們不要只記住結(jié)論，更重要的是理解科學(xué)家們的設(shè)計(jì)思想。同時(shí)，同學(xué)們應(yīng)該從結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)出發(fā)，掌握第二個(gè)大問(wèn)題——葉綠體和其中的色素。 第二、三課時(shí)教學(xué)過(guò)程： 引入新課：前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道：綠色植物可以利用光，通過(guò)光合作用將二氧化碳和水合成糖類(lèi)等有機(jī)物，同時(shí)釋放出氧氣。 設(shè)疑：糖類(lèi)是能源物質(zhì)，而二氧化碳幾乎不含能量，這能量從何而來(lái)？水又為何能分解形成氧氣呢？ 帶著這些疑問(wèn)，我們來(lái)學(xué)習(xí)光合作用的過(guò)程。 新課教學(xué)： 自主構(gòu)建：學(xué)生自學(xué)課本63到64頁(yè)，帶著以下問(wèn)題（10分鐘） 光合作用分為哪兩個(gè)階段？ 水為什么會(huì)裂解放出氧？氧和[H]的去向如何？ ATP被比為生物體細(xì)胞中的能量“通貨”，形成ATP的能量從哪兒來(lái)？這步反應(yīng)需要酶嗎？如果需要，你認(rèn)為有關(guān)酶存在于什么部位？ 三碳化合物是怎么形成的？這個(gè)過(guò)程需要酶嗎？如果需要，你認(rèn)為有關(guān)酶存在于什么部位？ 三碳化合物的去向如何？在形成糖類(lèi)的過(guò)程中除酶外還需要什么條件？這些條件由誰(shuí)提供？ 光合作用形成的有機(jī)物僅為糖類(lèi)嗎?這些物質(zhì)內(nèi)的能量究竟從哪兒來(lái)? 光合作用的兩個(gè)階段具體如何劃分? 共同探究：出示光合作用的過(guò)程動(dòng)畫(huà)，一起對(duì)光合作用的過(guò)程進(jìn)行探究。（針對(duì)以上問(wèn)題） 體驗(yàn)成功：出示光合作用的過(guò)程箭頭圖，填出其中的方框。 積極思維：光反應(yīng)與暗反應(yīng)是否一個(gè)在光下進(jìn)行,一個(gè)在暗處進(jìn)行? 光反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所是哪里?需要哪些條件?主要發(fā)生了哪些變化? 暗反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所是哪里?需要哪些條件?主要發(fā)生了哪些變化? （列表比較） 夜晚植物能進(jìn)行光反應(yīng)、暗反應(yīng)嗎？為什么? 白天放在無(wú)CO2的密閉玻璃罩內(nèi)的植物能長(zhǎng)期進(jìn)行光反應(yīng)、暗反應(yīng)嗎？為什么？ 由此你可以看出光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間有何關(guān)系？ 總結(jié)歸納：光合作用總反應(yīng)式。 ?水是在 階段中裂解的。 ?氧氣是在 階段中形成的；氧氣中的O來(lái)自 。 ?二氧化碳和氧氣是通過(guò)葉片上的 結(jié)構(gòu)進(jìn)出植物體的。 ?葡萄糖是在 階段中形成的；糖類(lèi)中的C來(lái)自 ，其轉(zhuǎn)移途徑為 。 光合作用的實(shí)質(zhì)： ?將無(wú)機(jī)物合成為有機(jī)物并釋放O2 ?將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能 能力提升：將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足CO2條件下： Ⅰ當(dāng)CO2濃度突然降至極低水平時(shí)，植物葉片中的C5化合物含量會(huì)突然上升，這是為什么？ Ⅱ如果其它條件不變，突然停止光照，則植物葉片中的C5化合物含量會(huì)有什么變化？ 目標(biāo)鞏固：1、動(dòng)動(dòng)筆，寫(xiě)出光合作用的總反應(yīng)式。 2、同座之間互相說(shuō)一說(shuō)光合作用的完整過(guò)程，注意盡量準(zhǔn)確地使用生物學(xué)詞匯。 3、光合作用的暗反應(yīng)階段被氫直接還原的是 （ ） A. CO2 B. C3 化合物 C. C5 化合物 D. C6 化合物 4、給一株正在進(jìn)行光合作用的大豆供給 14 CO2 ，則一段時(shí)間后14 C存在于 （ ） A. 淀粉 B. 脂肪 C. 蛋白質(zhì) D. 以上三項(xiàng)都有 5、光合作用過(guò)程中，能量流動(dòng)的大致途徑是 （ ） A.光 色素 （CH2O） B.光 色素 ADP (CH2O) C.光 ATP (CH2O) D.光 ADP ATP (CH2O) 出示小資料：進(jìn)入21世紀(jì)，人類(lèi)正面臨著糧食、資源、和環(huán)境等迫切問(wèn)題。我國(guó)農(nóng)業(yè)也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。到2030年，我國(guó)的糧食總產(chǎn)量必須達(dá)到6.4億噸，才能滿足16億人口的需求。為了實(shí)現(xiàn)這一糧食總產(chǎn)量目標(biāo)，單產(chǎn)必須比現(xiàn)在增加30%-40%。如果再考慮到耕地面積將進(jìn)一步減少的不利因素，可能要求單產(chǎn)必須比現(xiàn)在增加50%左右。要實(shí)現(xiàn)糧食單產(chǎn)這樣大幅度的提高，必須充分挖掘農(nóng)作物的生產(chǎn)潛力，不斷選育產(chǎn)量更高、光合作用效率更高的農(nóng)作物新品種。這有賴于農(nóng)作物高產(chǎn)高效，特別是光合作用效率調(diào)節(jié)控制理論研究上的重大突破。這無(wú)疑是一個(gè)復(fù)雜而艱苦的任務(wù)。 請(qǐng)學(xué)生談看完資料的感想。 歸納：光合作用的意義。 完成了自然界巨大規(guī)模的物質(zhì)轉(zhuǎn)變：無(wú)機(jī)物有機(jī)物 完成了自然界巨大規(guī)模的能量轉(zhuǎn)變：光能化學(xué)能 維持大氣中二氧化碳含量的相對(duì)穩(wěn)定 對(duì)生物的進(jìn)化具有重要作用 過(guò)渡：光合作用如此重要，研究自然條件下影響光合作用效率的一些主要因素，有助于更好地考慮如何改善植物進(jìn)行光合作用的條件，增加農(nóng)作物產(chǎn)量。哪些環(huán)境因素影響光合作用呢？ 引導(dǎo)分析：課本p64的積極思維。 歸納小結(jié)：光照強(qiáng)度：光照弱時(shí)光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時(shí)光合作用隨之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。溫度：直接影響酶的活性，溫度過(guò)高，影響植物葉片氣孔開(kāi)度，影響CO2供應(yīng)。 CO2濃度：在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而增加，但達(dá)到一定程度時(shí)，再增加CO2濃度，光合速率不再增加。 小結(jié)：光合作用的過(guò)程、意義、影響因素。 習(xí)題鞏固。（p65）