光合作用2.doc

第3节 光合作用的过程与意义
一、教学目标
知识目标
1.描述光合作用的过程
2.说出光合作用的意义
能力目标
1.通过运用物理和化学知识理解光合作用过程中物质与能量的变化过程，培养学生知识迁移能力和学科间知识的综合能力
2.通过光合作用过程中光反应和暗反应阶段的学习，培养学生运用比较法进行学习，形成良好的思维习惯
情感目标
12.学习光合作用的过程中，渗透物质与能量、光反应与暗反应之间的辩证关系，使学生树立科学的辩证观点
2.通过光合作用的意义来理解当今世界面临的一些重大问题，如：粮食、能源、环境等，从而引起学生对世界未来的关注
三、教学重点
1.光合作用的光反应和暗反应过程及相互关系
2.光合作用的意义
[解决方法]
通过启发式教学法，环环相扣，引导学生步步升入分析。
通过直观教学法，利用多媒体等辅助教学手段，化静为动，化抽象为具体，增强了教学内容的直观性、启发性，使学生从感性的认识上升到理想认识。
通过简明的图解，把复杂、微观的化学变化形象化，使学生的形象思维和抽象思维相结合，形成深刻的表象。
组织画示意图，梳理构建知识体系。
引导学生列表比较光反应和暗反应，通过类比，增强记忆。
通过比较教学法让学生从化学反应的角度看光合作用的过程，明确每一个物质变化的来龙去脉和相应的能量转化的过程。

四、教学难点
光合作用中物质与能量的转换
[解决方法]
通过由浅入深的讲解，让学生理解光反应和暗反应的过程，区别和联系。
组织学生以小组为单位，讨论分析并且画出光合作用示意图，通过画示意图引导学生梳理知识点，学生在讨论分析动手画的过程中能够理清光反应、暗反应的区别与联系以及物质与能量的转化。
五、教法设计：
按照以学生为主体、教师为主导、训练为主线的“三主”教学原则，在教学过程中，采用教师讲授与学生自学相结合，教师的启发与学生的分析、讨论、归纳相结合，师生共同探究的方法，突出重点、突破难点。
六、学法指导：
观察对比法：对光合作用的过程，采用先观察CAI 课件，再比较该过程中光反应与暗反应的区别和联系。
归纳教学法：由光合作用过程归纳出它的实质和意义。

七、学生活动
1.教师提供预习提纲，指导学生课前预习，找出需了解的知识点。
2.让学生观看光合作用过程的动态演示，引导学生回答问题，学生画示意图梳理知识点，构建知识体系。

八、教学过程设计

课 前 准 备
流程图：

CAI
组 织 教 学

导 入 新 课

光合作用的概念、反应式

纵观光合作用的全过程（一个联系的、运动的过程），让学生对其有初步的认识，引导学生回答光合作用分为哪几个阶段？

CAI
展示暗反应阶段，学生分步讨论条件、场所、物质变化、能量变化

CAI
展示光反应阶段，学生分步讨论条件、场所、物质变化、能量变化

CAI
教师分步详细地讲解光反应和暗反应

纵观光合作用的全过程，比较分析光暗反应的区别与联系，学生对光合作用有整体的认识。

组织学生画示意图，梳理知识点，构建知识体系。

列表比较光反应、暗反应

讨论、归纳光合作用的实质

讨论：绿色植物的光合作用对自然界、对人类的意义

CAI
相关链接 拓展知识
关注社会 应用创新

CAI
说明： 媒体辅助师生活动 教学内容或教师活动
学生活动 师生共同进行逻辑判断

2. 教学双边活动与指导思想
教学程序
教师行为
学生活动及目标
设计意图
激发兴趣
展示“阳光下最大的魔术”图，出示一组数据让学生明白为什么说光合作用是世界上最大的魔术。
感性认识光合作用
通过创设情境，让学生体会光合作用的神奇，激发学生的兴趣，对光合作用产生进一步学习探究的欲望。
复习旧知识

1.上节课我们学习科学家对光合作用探究历程，谁能说出光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？引导学生写出光合作用的化学反应式。
2.请同学思考光合作用反应式，从反应式中能获得哪些信息?
反应式表示出光合作用条件、场所、反应物、生成物各是什么，它并不能表达光合作用具体过程，那么光合作用的具体过程怎样？

学生回答知识点
对学生评价，通过回忆旧知识导入新课

新课讲解
一、光合作用的过程

1.利用flash动态演示光合作用的全过程。引导学生回答光合作用分为哪几个阶段?
2.概述 人们常常根据反应过程是否需要光这个条件，将光合作用全过程分为光反应和暗反应两个阶段。
3.演示类囊体上光反应的动态变化过程，引导学生观察，并组织小组讨论：
(1)光反应阶段
1、光反应的部位在何处？
2、光反应的条件是什么？
3、色素吸收的光能有哪两个方面的用途？
4、光反应中物质变化和能量变化是怎样？
试用反应式写出物质变化。
5、光反应中产生的[H]和ATP到哪里去了？
6、结合学生的回答以及上节课学习的普利斯特利（植物可以更新空气）鲁宾、卡门（光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳）实验的结论详细地讲述以下知识点。

①发生部位:叶绿体片层结构薄膜上
②反应条件:光、水色素分子、酶
③水的光解和ATP的形成
④物质变化
水的光解:
H2O [H]|+O2
ATP形成:

⑤能量转变:
光能 活跃的化学能
⑥[H]和ATP用于暗反应

（2）暗反应又如何进行的呢？
演示叶绿体基质中暗反应的动态变化过程，引导学生观察，并组织小组讨论：
（2）暗反应阶段
1、暗反应的场所在何处？
2、暗反应的条件是什么？是否一定不能有光?
3、CO2发生了哪些变化？
4、暗反应中物质变化和能量变化是怎样？
试用反应式写出物质变化。
5.结合学生的回答以及上节课学习萨克斯的实验结论：
植物在光合作用中产生了淀粉。
①发生部位:叶绿体基质中
②反应条件:不需要光
③CO2被固定和还原
④物质变化
a.CO2固定:

b.C3化合物还原

⑤能量转变:ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能。

6.分析光合作用全过程，及时对光暗反应的联系总结归纳

7.组织学生画光合作用的示意图梳理知识点。

8.光反应与暗反应并非是两个完全独立的过程而它们之间有联系吗?
引导学生列表比较光反应和暗反应的区别和联系。
师生共同完成光反应阶段和暗反应阶段比较表格（见附表）

9.总结提升
师生共同完成光合作用完整的反应式6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体

引导学生回答光合作用的本质
把CO2和H2O转变成有机物
把光能转变成有机物中的化学能
物质上:
能量上:

由此归纳出光合作用的意义

学生通过观察回答问题

学生通过观察回答问题，讨论光反应的原料、条件、场所、产物

认识光反应的具体过程和相关知识点

学生通过观察回答问题，讨论暗反应的原料、条件、场所、产物

认识了暗反应的具体过程和相应的知识点

认识光合作用的整体过程

画光合作用示意图，梳理知识点，构建知识体系。

讨论完成表格

理性认识光合作用

通过多媒体动画的形式展现微观的生理动态，弥补学生三维空间想象能力的不足，突破了难点，还培养了学生的观察能力及分析归纳能力。

通过多媒体动画的形式展现微观的生理动态，弥补学生三维空间想象能力的不足，突破了难点，还培养了学生的观察能力及分析归纳能力。

方便我比较分析光暗反应的区别与联系，使学生对光合作用有整体的认识。
1.画示意图的方式比较新颖，学生易于接受也乐于参与。2.通过画示意图，学生理清物质变化与相应的能量转化

学会比较学习法

相关链接 拓展知识
《自然》 ：2007年德科学家发现无氧光合作用新方式 ——在实验上证实 “氮”光合作用的存在
利用亚硝酸盐为电子受体代替水，吸收光能合成有机物，副产品是硝酸盐
了解
拓展学生知识面，了解最新科学前沿
关注社会 应用创新
结合当今世界日趋严峻的能源问题，从植物的物质、能量代谢方式中思考解决问题的方案
思考
应用知识解决实际问题，科幻性的假想，培养创新思维能力。
归纳小结，复习巩固
总结主要内容，梳理知识，布置课后作业。
课后完成作业
加深对新知识的印象，巩固知识。
附表
比 较 项 目
光 反 应 阶 段
暗 反 应 阶 段
区 别
场 所
类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
条 件
需光、色素和酶
有或无光均可、需多种酶
物质变化

（略）
能量转化
光能转变为ATP中活泼的化学能
ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能
 联 系
1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H]和ATP
2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi
3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系

具体的教学过程
【课前准备】
1. 制作多媒体课件
2. 课前教师提供一份预习提纲，布置学生预习课本P103-P104的内容。
预习提纲
（1） 什么是光反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？
（2） 什么是暗反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？
（3） 光合作用的意义是什么？

【新课导入】
定向激趣，引入课题 ：
教师：首先用多媒体播放一段歌曲，（“大海航行靠舵手，万物生长靠太阳……”）并出示阳光下最大的魔术图片：

1988年，又一项有关光合作用的研究成果获得了诺贝尔奖。得奖的评语中称“光合作用是地球上最重要的化学反应”
教师：为什么说“光合作用是阳光下最大的魔术”呢？让我们再来看一组数据：
①地球表面上的绿色植物每年通过光合作用大约制造4400亿吨有机物；
②地球表面上的绿色植物每年通过光合作用储存的能量约为7．11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需要的能量的100倍。
（设计意图：通过创设情境，让学生体会光合作用的神奇，激发学生的兴趣，对光合作用产生进一步学习探究的欲望。）
教师：（复习提问）光合作用的场所在哪里？光合作用需要什么条件？产物是什么？并由此归纳出光合作用的概念，实现了知识的正迁移，以达到推陈出新的目的。让同学写出光合作用的反应式。

【新课内容】
鼓励提问，启发思维
教师指出：反应式表示出光合作用条件、场所、反应物、生成物各是什么，它并不能表达光合作用具体过程，那么光合作用的具体过程怎样？自然引入光合作用的过程的教学。

一、光合作用的过程（显示板书：光合作用的过程）
教师：下面先让我们来看看在叶绿体中光合作用的动态过程，并且根据观察思考光合作用过程分为哪几个阶段？（教师用flash演示光合作用的全过程）
教师：根据刚才的观察，你们说光合作用分为哪几个阶段呢？
学生：光反应和暗反应两个阶段。
教师：很好，光合作用的过程是十分复杂的，它包括一系列的化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括得分为光反应和暗反应。下面我们先来具体观察一下光反应阶段，并且要认真观察光反应过程的场所、原料、产物和条件。（设计意图：通过多媒体动画的形式展现微观的生理动态，弥补学生三维空间想象能力的不足，引导启发学生通过自己的观察回答知识点还培养了学生的观察能力及分析归纳能力。）（显示板书：光反应阶段）
教师：根据刚才的观察和你们的课前预习，光反应在哪里进行？
学生：类囊体薄膜上。
教师：利用到了哪种原料？
学生：水。
教师：水在光反应阶段发生了怎样的变化？
学生：水被分解为[H]和氧气。
教师“回答得很好。那同学们有没有想过水是化学性质非常稳定的化合物，它为什么会在常温下分解呢？
学生：……（或者回答得不全）
教师：（引导学生回答，接着解释）原来是一方面有色素吸收的光能做“动力“；另一方面类囊体薄膜上分布有相应的酶做催化剂。
教师：我们再仔细观察一下，色素吸收的光能除了使水分解以外，还发生了什么变化？
学生：光能把ADP和Pi合成为ATP。
教师：刚才的一系列变化搜需要什么参与？
学生：光。
教师：对啦。所以我们把发生在叶绿体类囊体薄膜上的这一变化称为光反应。在这个过程中，从物质变化的角度来看，一是把水分解成了氧气和具有强还原性的[H]，二是把ADP和Pi合成为ATP；从能量的角度来看，把光能转化成了ATP中活跃的化学能。光反应一共产生了三种产物，氧直接以分子的形式释放出去，而还原性很强的[H]和储存有活跃化学能的ATP又到哪里去了呢？
学生：提供给暗反应利用。
教师：下面我们就继续看看暗反应是怎样进行的，在观看的过程中，同样思考暗反应是产所、原料、产物和条件是什么？（教师用flash演示光合作用暗反应过程的动态变化，并指导学生观察）（显示板书：暗反应阶段）
教师：根据你们的观察和预习，暗反应在哪里进行？
学生：在叶绿体基质中。
教师：利用了那些原料？
学生：二氧化碳。
教师：在暗反应过程中，首先是CO2与一个C5结合形成两个C3，这一步称为“CO2的固定“（显示板书：CO2的固定）同学们也许会有这样的疑问： CO2的化学性质是非常稳定的，在空气中很难与其他化合物反应，为什么在叶绿体基质中可以顺利地与C5结合形成两个C3呢？
学生：因为有酶。
教师：没错。因为在叶绿体基质中存在着催化暗反应的酶。请大家再仔细地观察，经CO2固定的C3又发生了什么变化呢?（教师用flash演示光合作用暗反应过程的动态变化，并指导学生观察）
学生：生成（CH2O）和C5。
教师：很好。C3经过一系列变化转变成了（CH2O），这一步称为“三碳化合物的还原“，C5作为一种中间产物，在暗反应的固定阶段用到，同时在暗反应的还原阶段又产生，这样保证暗反应不会缺乏原料，能够持续进行下去。
教师：还原阶段需要相应的酶催化，还需要光反应提供的哪些条件呢？
学生：ATP和[H]。
教师：刚才的一系列反应需不需要光？
学生：不需要。
教师：那是不是一定要在黑暗中进行呢？
学生：不是，有光无光都可以。
教师：对。“暗“并不是指暗反应一定要在黑暗中进行，而是相对于光反应来说，这一阶段不需要光，故我们把光合作用第二阶段所发生的、在有光无光条件下都可以进行的化学反应称为暗反应。暗反应从物质变化的角度来看， CO2经过”固定“和”还原“两个过程，最终被还原成（CH2O）和C5；从能量转变的角度来看，ATP中活跃的化学能变成了稳定的化学能储存在糖类等有机物中。
教师：综合我们讨论的光反应和暗反应，我们可以把光合作用过程用下面的示意图表示。（并做适当的讲解）

（接着组织学生以小组为单位讨论分析并且画出光合作用过程的示意图，梳理知识点，构建知识体系，时间为5min，突破重难点。）

教师：结合光合作用过程示意图和刚刚的学习，我们一起来完成以下表格。

联 系

能量变化

产 物

物质变化

场 所

条 件
暗反应
光反应

教师：从光合作用的整体角度看，光合作用完成了怎样的物质变化和能量变化？（引导学生回答）
学生：物质变化：把CO2和H2O等无机物转变成了糖类等有机物。
能量变化：把光能转变为化学能储存在糖类等有机物中。
教师：好。我们已经学习了整个光合作用的具体过程，同学们能否用一个化学式来表示？（显示板书：光合作用的反应式）
请一位同学在黑板写下：

教师：同学们，光合作用是自然界中最基本的物质代谢和能量代谢。“万物生长靠太阳“也说明了光合作用的重要性，那光合作用的意义是什么呢？请同学们看下面的表。
光合作用的意义

物质转变和能量转变
在自然界中所起的作用
物质合成
全球自养植物每年可以生产(4～5)×1011吨有机物
“绿色工厂”
能量转化
每年转化太阳能3×1018千焦
“巨型能量转化站”
环境保护
每年释放氧气5.35×1011吨
“自动空气净化器”
教师：同学们，今天我们学学习了光合作用的过程与意义，指导绿色植物通过光合作用制造有机物，可以提供给地球上的其他生物和人类所利用。因此，我们应该保护环境。

【拓展知识】
相关链接 拓展知识
绿色植物是地球上唯一可以进行光合作用的生物吗？光合作用一定会释放氧气吗？

光合作用 无氧光合作用 （高于教材，拓展学生知识面）
有氧光合作用

最新研究进展：《自然》 ：2007年德科学家发现无氧光合作用新方式 ——在实验上证实 “氮”光合作用的存在利用亚硝酸盐为电子受体代替水，吸收光能合成有机物，副产品是硝酸盐。（紧密连接最新科学前沿）

关注社会 应用创新
结合当今世界日趋严峻的能源问题，从植物的物质、能量代谢方式中思考解决问题的方案？
(应用知识解决实际问题，培养创新思维能力)

板书设计
光合作用的过程与意义
一.光合作用的过程
光反应阶段

1.过程
暗反应阶段

2.实质

3.总反应式

4.意义

教学预测：这样的教学过程，通过问题创设导入，利用多媒体等辅助教学手段，刺激学生的多种感官活动，引起学生的有意注意。通过比较归纳，画示意图，让学生在观察分析中培养良好的思维习惯和对知识的迁移能力，而我的分析总结不仅统一了认识，也较好的解决了教学的重难点。
12