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能量之源—光与光合作用靖江市刘国钧中学薛晓燕一、教学目标*光合作用以及对它的认识过程光合作用的认识过程光合作用的过程*影响光合作用速率的环境因素环境因素对光合作用速率的影响农业生产以及温室中提高农作物产量的方法2、能力训练点*通过学生构建光合作用过程图解，启迪学生的形象思维，培养学生观察联想、归纳综合、灵活分析和应用知识的能力。*通过师生互动教学，培养学生自主分析和主动探索的技能、技巧。3、德育渗透点通过与光合作用过程相联系等生物科学知识的学习和理解，帮助学生树立辨证唯物主义的观点。二、教学重点、难点分析：1、教学重点：①光合作用的发现及研究历史②光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系③影响光合作用强度的环境因素了解叶绿体中色素的种类和作用，有助于理解光合作用过程中能量的捕获和转化。光反应和暗反应是光合作用相互联系、相互影响的两个过程，弄清其中物质和能量的转化，才能算是真正理解了光合作用的原理，才能分析和讨论哪些环境因素将对光合作用产生什么样的影响。分析前人的研究历程，评价他们的研究方法，得出对科学研究的一般规律性的认识，结合当代科学研究的成果，将所学的知识运用于对实际问题的探索和讨论，对于巩固所学的知识，培养理论联系实际的能力有重要的意义。2、教学难点：①光反应和暗反应的过程。②探究影响光合作用强度的环境因素。光反应和暗反应过程中物质和能量的变化，以及光照强度、温度、大气中CO2含量、植物体内H2O的含量、叶龄、矿质元素、呼吸作用、蒸腾作用等等因素综合在一起，都将对光合作用产生影响，要引导学生理解这其中的知识，并进行相关的讨论，是教学中的一大难点。三、教学方法、学生学法教学方法：启发、探究、讨论为主，兼用比较、分析、小结、讲述等方法，采用多媒体授课学生学法：自主探究、分组讨论、比较归纳四、教学设计：一、光合作用的认识过程【教师引导】大家通过阅读课本有关光合作用探索历程的资料，可以看出最初的探究在现在看起来是低层次的，但是人类对科学的探索正是从看似简单的问题入手，层层深入，发现本质。下面请大家以小组形式讨论这样几个问题，汇报你们的讨论成果。（学生自己总结比较，让学生体验前人的探索历程和方法，感悟科学探索的一般方法。）【学生归纳】①直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水分是植物构建自身的原料②1771年，普利斯特利的实验验证：植物可以更新空气③1779年，英格豪斯证明了_绿叶_和__光在更新空气中不可缺少④1864年，萨克斯的实验证实了光合作用的产物有__淀粉⑤1880年，恩格尔曼的实验证明了光合作用的场所是叶绿体⑥1939年，美国的鲁宾和卡门利用_同位素标记法_证明光合作用释放的氧气来自水20实际40年代，美国的卡尔文，利用同位素示踪技术最终证明了_CO2_在光合作用中转化成有机物中碳_的途径。阅读资料：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？【学生活动】通过小组合作探究，锻炼学生的合作交流能力和语言组织能力。讨论：1、萨克斯实验“验证光合作用生成淀粉”要注意的问题：（1）实验前应黑暗处理的目的是什么？（2）这个实验是对照实验吗？实验中控制的单一变量是什么？2、鲁宾和卡门用同位素标记法标记的是什么元素？最终证明了光合作用释放的O2来自于什么物质？【随堂检测】如图为水绵结构模式，恩格尔曼进行光合作用实验时，把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用白光束对水绵细胞的不同部位(如a处)做点状投射，发现水中的好氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；若将装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。此实验证明了（）A．氧气是由水分解来的B．叶绿体是光合作用的场所C．光合作用能产生淀粉D．光合作用需以二氧化碳作原料【教师引言】太阳的光线中有能量，绿色植物要捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？【学生回答】色素【教师引导】那么这些色素究竟在哪里呢？叶绿体的结构【教师引导】我们认识到，光合作用应该在一定的结构中进行，这一结构必须保持完好，色素按一定的方式存在，能量按一定的途径传递，反应按一定的顺序进行，才能合成最终的有机产物。这一结构就是叶绿体。【学生归纳】（1）分布：主要分布在绿色植物的叶肉细胞（2）形状：一般呈扁平的__椭球形或___球形（3）结构：叶绿体表面有__双层__膜，内部有许多__基粒_，基粒之间充满了__基质_（4）类囊体与色素分布：基粒由囊状结构的_类囊体_堆叠而成，吸收光能的色素就分布在__类囊体___的薄膜上（5）功能：叶绿体是绿色植物进行光和作用的场所二：光合作用的过程【教师引导】至此，人们对光合作用的研究似乎已经很深入了，但仍然有悬而未决的问题，是什么呢？那就是光合作用的具体过程是如何进行的，有机物是如何合成的。通过以上的总结比较，我们不难得出这样一个认识，技术手段的进步能够促进科学的发展，而发展了的科学理论又能进一步指导技术手段的更新，两者相互促进。同样，科学的各门学科之间也是相辅相成的，互相促进，共同发展。光合作用的过程是十分复杂的，根据是否需要光能，将这些化学反应概括地分为光反应和暗反应两个阶段。1、光合作用概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水等无机物合成存储能量的有机物，并且释放出氧气的过程。【学生活动】A.请某些小组派代表展示学习所得，介绍光反应和暗反应的过程。B.请某些小组派代表阐述光反应和暗反应的联系。2、根据是否需要光能可以概括地分为两个阶段：项目光反应暗反应区别条件光、色素、酶不需要色素和光，需要多种酶场所类囊体薄膜叶绿体基质物质变化(1)水的光解(2)ATP的形成(1)CO2固定(2)C3的还原能量变化光能→ATP中的活泼的化学能ATP中的活泼的化学能→糖类中稳定的化学能实质把CO2和水转变成有机物，同时把光能转变为化学能储存在有机物中联系（1）光反应为暗反应提供氢、ATP，（2）暗反应为光反应提供Pi、ADP，没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。3、反应式：2222)(CHOOOHCO【学生活动】分析下列情况：①如果光照强度减弱，②如果CO2的摄入量减少，③如果光照过强、温度过高导致植物气孔关闭，④如果植物体内H2O的供应量减少，（其他条件不变的情况下），短时间内下表中各物质的量将如何变化？（↑表示增加，↓表示减少）条件[H]ATPADPC5C3①光强↓↓↓↑↓↑②CO2↓↑↑↓↑↓叶绿体光能③气孔关闭↑↑↓↑↓④H2O↓↓↑↓↓↑三、光合作用原理的应用（影响光合作用速率的环境因素）【教师提醒】提供一些思路供同学借鉴，当然还可以自己创出更有新意的实验。①光照强度的变化②不同波长的光（红光、绿光）③不同的温度（过度、适宜、过低）④水分对植物光合作用强度的影响讨论：影响光合作用速率的环境因素有哪些？【学生归纳】光照强度、CO2浓度、温度、H2O、矿质离子等。四、化能合成作用【学生归纳】除了绿色植物，少数的细菌如：硝化细菌，虽然不能进行光合作用，但能利用氧化无机物所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌属于自养生物。【课堂检测】1、科学家用14C标记二氧化碳，发现在光合作用中的转移途径是（）A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖B．二氧化碳→ATP→葡萄糖C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖2、在下列有关光合作用的叙述中，正确的是（）A．光反应不需要酶，暗反应需要多种酶B．光反应储存能量，暗反应释放能量C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2D．光反应消耗水，暗反应消耗ATP3、根据下面光合作用图解，请回答：（1）图中编号所代表的物质分别是：①_________②________③_______④_______。（2）暗反应中需要光反应提供的物质是______、__________。（3）图中5是________阶段，反应场所是叶绿体的，图中6是________阶段，反应场所是叶绿体的______________。【教学思考】“光合作用”一节是必修一中非常重要和关键的内容，是一个庞大的知识系统，我认为如果按照书本上的知识框架演绎整个过程，难免使本节课的重点与新课教学相重复，学生知识水平、解题技能难以提高。为了解决这一问题，我首先选择了教学目标，结合生产实际，把光合作用的过程、影响光合作用的因素作为重点，以培养学生科学精神和创新思维能力作为载体，利用现代教育技术手段，完整而高效的完成了教学任务；此外，在教学模式上，更注重认识的一般规律的体现，使学生完成由抽象到本质的自然的认识过程，注重过渡的技巧，建立自然流畅、逻辑清晰的教学过程。启发式教学贯穿教学全过程。另外，在每个知识点后都注重知识的总结，有利于学生整体思路的把握。并设计了一些思考题或练习题，有效解决了学生听课容易做题难的普遍问题。但课堂也存在一些困难，在45分钟内，教学容量过大，还需加强某些细节的处理。影响光合作用的因素我认为最好用光合作用的图解而不是反应式，这样就能引导学生分析出影响光合作用的所有限制因素，因此在今后的教学过程中需要注意这些问题。