光合作用教案.doc

光合作用 第三节 光合作用 一、素质教育目标 (一)知识教学点 1.了解叶绿体中色素的种类及作用、光合作用的实质和意义。 2.理解光合作用的概念、总反应式。 3.掌握光合作用的过程及图解。 (二)能力训练点 1.通过多媒体投影,对光合作用过程图解的分步展示,运用化学知识理解物质和能量变化,理顺所学知识的逻辑顺序,启迪学生的形象思维,培养学生观察联想、归纳综合、灵活应用知识的能力。 2.通过读书和师生的讨论活动,培养学生自学和主动探索新知识的技能、技巧。 (三)德育渗透点 1.通过生物结构和生理功能相统一,物质代谢和能量代谢相联系等生物科学知识的学习和理解,帮助学生树立辩证唯物主义的观点。 2.通过科学家研究光合作用暗反应的科研成果的介绍,对学生进行热爱科学,献身科学的思想教育。 (四)学科方法训练点 1.学会使用图和表的形象思维方法,用抽象的生物语言,按逻辑思维顺序表达其内涵,初步掌握理解新知识的记忆方法。 2.运用化学基础理解光反应和暗反应的过程,实质上就是氧化还原过程的知识迁移。 二、教学重点、难点、疑点及解决办法 1.教学重点及解决办法 教学重点是光反应和暗反应的生理过程。 解决办法 通过读书、思考、讨论、讲述、多媒体连环图解和课堂练习,反复强化来突出重点。 2.教学难点及解决办法 (1)光反应和暗反应的场所与条件、物质与能量转换的关系。 (2)光反应和暗反应的区别和联系。 解决办法 (1)指导学生读书、思考、理解光合作用连环图,学习写分步反应式时,必须有场和条件,物质与能量的变化总是同时发生,才能表达其完整性和科学性。 (2)通过列表比较光反应和暗反应,启发学生归纳总结二者在物质和能量上的联系。 3.教学疑点及解决办法 (1)为什么光合作用是自然界最基本的物质代谢和能量代谢? (2)为什么暗反应的第二阶段叫“还原”? 解决办法 (1)根据光合作用的生理意义,植物通过光合作用将无机物变成有机物,将光能转变为有机物内的化学能,而且还将这些物质和能量供给其他生物,没有光合作用,生物体内的物质代谢和能量代谢都无法进行。 (2)在暗反应中,C3化合物转变成C6H12O6,C3是一个得到氢的过程,所以,第二阶段叫“还原”。 三、课时安排:2课时。 四、教学方法 启发式讨论为主、兼用比较分析小结式讲述法。 五、教具准备 1.多媒体课件 (1)叶绿体亚显微结构图。 (2)叶绿体中色素分子图解。 (3)光反应和暗反应过程分步显示连环图。 (4)学生复习、思考、练习题及相关图表。 2.多媒体教学相关器材等。 六、学生活动设计 1.学生讨论回忆叶绿体在光下制造氧气和淀粉等光合作用的相关知识。 2.视图复习叶绿体的亚显微结构、化学成分和功能。 3.采取读书思考、讨论小结、练习校正等多种形式的学习活动。 七、教学步骤 (一)明确目标 1.了解叶绿体中色素的种类、颜色和作用。 2.理解光合作用的概念和图解。 3.掌握光合作用的生理过程。 (二)重点、难点的学习与目标完成过程 引言:同学们在初中已学过光合作用,你们还记得光合作用的概念吗?我们曾做过哪些与光合作用相关的实验?学生议论后,齐声朗读P61,光合作用概念一段。 (一)光合作用的概念 教师点评强化,光合作用是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水合成储存能量的有机物,并且释放氧的过程。其中的有机物通常是葡萄糖,进而可以合成蔗糖或淀粉(即单糖可以合成二糖或多糖)等。 (二)叶绿体中色素的种类、颜色和作用 绿色植物的光合作用是在叶绿体中进行,请大家注视屏幕,回忆叶绿体的亚显微结构,用鼠标依次点击叶绿体的各个结构,让同学回忆叶绿体是由外膜、内膜、基质和基粒几部分组成,同时启发学生进一步联想,叶绿体中“色素分子”和“多种酶”分布的位置。再点击鼠标,画面上依次显示基粒及片层结构和基质的闪动,反映色素分子和酶的分布位置。这些色素分子和酶与叶绿体的光合作用有密切的关系。通过叶绿体中色素提取和分离实验可知,叶绿体中的色素有两类四种(荧屏显示): 提 问:既然叶绿体中有四种色素,为什么生物的叶片大都呈绿色? 学生讨论后小结:(略) 让白色的自然光通过叶绿体色素的酒精提取液,将透过的光用三棱镜散射,发现光栅上红光和蓝紫光处呈暗带,请同学们想一想,这是为什么? 叶绿体中的色素能吸收太阳光,其中类胡萝卜素吸收蓝紫光,叶绿素吸收蓝紫光和红光。叶绿素分子比类胡萝卜素分子多吸收红光,它的吸光能力要强些,同时它还能利用光能使水分解。 光合作用包括一系列的物质转化和能量转化,它是怎样产生氧气、制造有机物的呢?下面,让我们共同来讨论光合作用的生理过程。 (三)光合作用的过程 请同学读书P62-P63,思考并总结第一阶段的相关知识。请学生回答: 屏幕显示,光合作用过程表解,表中各项答案空缺,待学生讨论回答后,教师对学生回答点拨、指正,屏幕再分步显示答案。 请按表格的要求比较光反应和暗反应的区别和联系: 1.光反应 (1)部位:叶绿体片层结构薄膜上。 (2)条件:需光、H2O、色素分子和酶。 (3)物质变化:水的光解:2H2O4H+O2 (4)能量转换:光能ATP中的活泼的化学能 教师小结性重述,并联系表中的知识,边讲边板画光反应连环图(教材P64图21)。 2.暗反应:学生再次读课文P65,依次回答以下四个知识点。屏幕显示方法同光反应。 (1)部位:叶绿体基质中。 (2)条件:需多种酶和CO2 (4)能量转换:ATP中的活泼的化学能有机物中的稳定的化学能。 教师小结性重述,仍密切联系表中有关暗反应的知识,边讲边板画暗反应连环图,强调暗反应的条件需多种酶催化,在有光或无光条件下都可以进行;同时简要说明C3得到氢叫还原。 此过程又叫卡尔文循环,是卡尔文用十年时间研究发现的,任何科学发现都是科学家经过不懈努力的结果,所以同学们对待学习要有不断努力、持之以恒的拼搏精神。 学生总结光反应和暗反应的联系,教师引导,主要把握:光反应为暗反应提供了还原剂H、能量ATP;暗反应是光反应的继续,最终完成了把无机物化合成有机物,把光能储存在有机物的过程。 此时,表内内容填写完成。 (三)布置作业 1.在正常条件下进行光合作用的植物,当突然改变某条件后,发现叶肉细胞内三碳化合物的含量突然上升,则改变的条件是 A.停止光照 B.停止光照并降低CO2的浓度 C.升高CO2的浓度 D.降低CO2的浓度 2.暗反应是否必须在夜间黑暗条件下进行? 参考答案:1.A; 2.不是,暗反应和光反应几乎是同时发生,暗反应中的“暗”的含义是不利用光,在有光条件下能够正常进行。 (四)板书设计 (一)光合作用的概念 (二)叶绿体中色素的种类、颜色及作用 (三)光合作用的生理过程:P64图21 七、教学步骤 (一)明确目标 屏幕显示本堂课应达到的教学目标: 1.了解光合作用的实质和意义。 2.理解光合作用的总反应式。 3.理解光反应和暗反应的区别和联系。 (二重点、难点的学习与目标完成过程 引言:上节课我们知道光的概念和过程,请同学们看屏幕回忆(示光合作用连环图),根据光合作用图解上的番号,请回答 1.(1)填写下列物质的名称: A_B_C_D_ E_F_G_H_ (2)上图中B存在于_的_薄膜上;B利用A将水分解,为暗反应提供C;C是_剂,参与暗反应;B还将A转变为_并存储在_。 (3)在H的参与下,暗反应才能正常进行,首先D与F结合形成E,这个过程叫做_;E接受光反应提供的能量,被_还原,形成G和_,光反应提供的能量存储在_中。 参考答案: (1)A.光能、B.叶绿体中色素、C.H、D.CO2、E.2C3、F.C5、G.C6H12O6、H.多种酶; (2)叶绿体、基粒片层结构、还原、化学能、ATP; (3)CO2的固定、H、H2O、C6H12O6; 2.光合作用的总反应式应怎样表达?学生思考后回答: 教师指向反应式,让学生再次口述光合作用的概念,理解总反应式与概念的关系,由此可知,6CO2+12H2O*是光合作用的原料,C6H12O6+6O2*+6H2O是光合作用的产物,光能和叶绿体是光合作用的条件和场所。 3.C6H12O6中的C、H、O分别来自哪些反应物?学生回答:H2O、CO2。 4.由于新陈代谢的实质是物质代谢和能量代谢,那么,光合作用的实质应该是什么?答:(略)。 5.通过以上学习的内容,我们应该怎样去认识光合作用的意义呢?请学生阅读教材P64-P65,讨论并小结:(1)光合作用是自然界中有机物的来源,为人和动物提供了食物;(2)光合作用使大气中O2和CO2的含量基本保持动态平衡,是地球上有氧呼吸型生物O2的来源;(3)光合作用把光能转变成化学能,阳光是生物能量的最终来源。 (三)总结、扩展 1.C6H12O6是有机物糖类中的单糖,自然界中的C6H12O6是由CO2和H2O通过光合作用合成的,在合成过程中,将太阳光能转变为化学能,稳定储存在分子结构复杂的C6H12O6化学键中,是储存能量的合成代谢。 2.从暗反应图中可知,此反应是在循环式的进行着,它不断地固定CO2,在还原碳产生C6H12O6的同进还产生C5,C5将固定新的CO2,这个循环周而复始,使暗反应得以持续进行。 3.ATP与ADP也是周而复始地循环着,二者的循环结果不断地将光能转变为有机物(C6H12O6)中稳定的化学能。 4.光反应在基粒及片层结构薄膜上进行,暗反应在基质中进行,故绿色植物光合作用过程在叶绿体中进行,所以光合作用总反应式的条件应该是叶绿体而不是叶绿素,同学们常常在书写总反应式时,把叶绿体错写为叶绿素,犯了概念上的错误。 5.从光合作用发生的生化反应可以看出,光合作用是一个氧化还原过程。在绿色植物体内,以叶绿素吸收光能作为反应的推动力,在生物酶的参与下,将水光解为O2和H,并用H去还原CO2,最终生成富含能量的有机物。这一系列反应,绿色植物是在常温常压下完成的,在其它情况下是无法实现的。但就其化学本质,光合作用过程是一系列化学反应过程,所以,化学知识是学习生物的基础,生物科学与各学科的结合带来美好的前景,是当今生物学发展的大方向,我们所学的各学科知识都是相互渗透、相互联系的,我们只有不偏科,才能全面发展。 6.为什么光合作用是生物界中最基本的物质代谢和能量代谢? 光合作用把无机物制造成有机物,为动物和人提供了食物和栖所,为有氧呼吸型的生物提供了氧气,保证了自然界中二氧化碳和氧气含量的动态平衡,保证了生物界和无机环境之间的物质循环;光合作用把光能转变成存储于有机物中的化学能,是生物界所需能量的最终来源,也是生态系统能量流动的前提,为生物的生存提供了能量。 我们珍爱大自然,关键在于保护绿色环境,其实质是发挥自然界光合作用的最大潜能,为人类的生存和发展提供最根本的条件。 (四)布置作业 教材P56练习题。 (五)板书设计 (三)光合作用的生理过程(见教材P64图22) (四)光合作用的总反应式 (五)光合作用的实质 (六)光合作用的意义 八、参考资料 1.光合作用产生氧气的量大约每年1000多亿吨,大气中的氧气总量约200多万亿吨,平均每隔2000年要经过植物光合作用循环更新一次。 2.枫叶、秋海棠等植物是红色叶片,因其细胞液中含有许多红色的花青素,所以叶子是红的,但是叶肉细胞里的叶绿体含有叶绿素,它们和其他植物一样,也能进行光合作用。秋天叶片变红,是因为叶绿素受低的温度刺激很快被分解,细胞里产生了大量的红色花青素的结果;叶片变黄,主要是因为叶绿体中叶黄素的含量相对增多的缘故。 3.海里生长的植物也含有叶绿素,但含量不多。一般浅海植物的叶绿素含量较多,深海植物的叶绿素含量较少。藻类植物还含有藻胆素,所以,藻类植物具有许多不同的颜色。 4.植物的嫩芽和新叶含叶绿素较少,一般呈浅绿色;老叶含叶绿素较多,颜色较深。教学目标一、知识方面1、使学生了解光合作用的发现过程。2、使学生了解叶绿体中色素的种类、颜色及其吸收的光谱；初步学习光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布。3、掌握光合作用的概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的具体过程、光反应与暗反应的区别与联系及光合作用的意义。4、应用所学的光合作用的知识，了解植物栽培与合理利用光能的关系。二、能力方面1、通过叶绿体色素的提取与分离实验，初步训练学生的实验室操作技能及相关仪器、药品的使用能力。2、通过探讨光合作用的氧来源，初步训练学生的实验设计能力。3、通过分析、讨论光合作用的光反应和暗反应具体过程，培养学生良好的思维品质。三、情感、态度、价值观方面1、通过学生对绿色植物的光合作用意义的理解，增强学生保护生态环境的意识。2、通过学生讨论“如何利用光合作用的原理提高作物产量”这一问题，加强对科学、技术、社会（STS）的关注。很多植物的叶片到秋天会变红，很多植物的花在一天的不同时间中也会呈现不同的颜色，学生知道这是什么的原因吗？本题涉及了植物细胞中色素及其比例变化的问题。一般来说，正常叶片的叶绿体中有两大类光合色素，其中叶绿素和类胡萝卜的分子比例为三比一，叶绿素a和叶绿素b也约三比一，叶黄素和胡萝卜的比为二比一。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，占优势，所以正常叶子总是呈现绿色。秋天、条件不正常或叶衰老时，由于叶绿素较易被破坏或先降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。至于红叶，不是叶片中叶绿体的色素造成的，而是由细胞液泡中的花色素引起的。因秋天温度降低，植物体内积累较多糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花色素储存于液泡中。而花色素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变，具体而言是，pH=78 时呈淡紫色；pH11则呈蓝色。由于秋天时液泡中花色素增多，且细胞液pH值又偏酸性，因此叶子就变红了。不仅如此，花色素的颜色也会随环境中存在的不同的金属离子而改变，所以同一种花色素在不同的花中，或是同一种花由于种植的土壤不同，都能显出不同的颜色。学生可以回家做一个小实验，找一朵开红花的牵牛花，用手把花瓣使劲揉一揉，使花瓣细胞的液泡破裂，然后把这朵花放到洗衣粉水中（碱性环境），花瓣的颜色会由红色变为蓝色。这样学生就可以理解其中的原因了。第二课时1、引言教学时可从光合作用的总反应式入手，或从与初中阶段的光合作用总反应式的比较入手，可采用老师讲授，或学生讨论，或学生根据总反应式提出光合作用氧来源假设，即水中的氧是来源于水还是二氧化碳，还是共同来源于二者，条件好的班还可让学生想办法证明这些假设，以训练学生的实验设计能力。在搞清楚光合作用中的全部氧气来自于水中的氧后，让学生回忆初中生物学课本中的光合总反应式，并让学生对该反应式配平，要求尤其要求反应式左右氧原子的配平，通过这个工作，可使学生深切认识到，光合作用的反应物与产物中都需要水这一重要生物学事实。2、光合作用的具体过程可以教师讲解为主，可用板图、挂图、或多媒体课件的形式尽量把微观的物质变化形象化。在讲清楚光合作用光反应与暗反应的过程后，应把重点放在光反应与暗反应的区别和联系上，可利用表解的形式让学生分析讨论：光反应暗反应区别反应性质光化学反应酶促反应与光的关系必须在光下进行与光无直接关系，在光下和暗处都能进行与温度的关系与温度无直接关系与温度关系密切场所叶绿体基粒片层结构的薄膜上叶绿体的基质中必要条件光、叶绿体光合色素、酶多种酶物质变化水光解为还原性氢和氧气；由ADP合成ATP二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生能量变化光能转变ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳定的化学能联系准备阶段：为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ATP完成阶段：在多种酶的作用下，接受光反应提供的还原性氢和ATP，最终将二氧化碳还原为葡萄糖。之后，还可提出一些综合性的问题，加深学生对光合作用的理解，例如可以提出下面的问题：“当光合作用的光反应过程被人为阻断，你认为暗反应会停止吗？反过来，当暗反应过程被人为阻断，你认为光反应会怎样变化？”通过以上的分析可以看出，光合作用的光反应与暗反应是相互联系的，而它们之间的联系纽带是还原力，即ATP和还原性氢。当光反应停止时（如植物在黑暗条件下），暗反应的ATP和还原性氢的来源被阻断，暗反应会停止；而反过来，当暗反应停止时（如植物在气孔完全关闭，或无二氧化碳），光反应是不是也受到影响呢？答案是肯定的，暗反应停止，光反应也会随之停止，因为光反应产生的ATP和还原性氢没有被暗反应消耗，根据化学平衡的原理，相当于光反应的产物浓度升高，化学平衡会向反向进行，从而光反应就停止了。时间允许的话，还可引导学生讨论影响光合作用的因素，进而讨论“如何提高光合效率的途径”，“采取哪些措施提高农业产量？”等问题，使学生体会到学习生物学理论的实际价值，强化学生学以致用、理论联系的理念。例如，可提出下面的问题供学生讨论：“你能利用光合作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？”