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高二《生物学》“光合作用”一节教学设计
教材分析：
光合作用与当今世界面临的粮食问题、环境问题等关系十分密切；光合作用总的反应方程式的确立历经了科学家们多年的艰辛探索，渗透着科学思维和科学方法；光合作用整个生理过程复杂而抽象，它包含发生在叶绿体中的一系列的化学反应，蕴含着物质转变、能量转化，涉及到较复杂的概念、原理、规律。因此，一般的教学媒体、方法，难以使绝大部分学生准确、全面、高效地掌握知识、发展能力和培养情感，借助CAI、优化教学过程，充分激活学生较高层次的思维，引导学生主动地学、合作地学，达到提高学生的生物科学素养的目的。
教学重点:
（1）理解光合作用的反应式和概念；
（2）掌握光合作用连续的全过程图解和实质、构建植物代谢知识结构体系；
（3）掌握生命科学研究的一些基本方法，着力培养初步的研究和创造能力；
（4）分析光合作用的意义和影响因素，深刻理解生命科学的价值。
教学难点：
（1）科学实验方法的教育
（2）完整知识结构的构造
（2）光合作用在生产实际中的应用
学生情况分析：
1.知识层次:高二学生初中曾经学习过光合作用的知识,但是由于初中学生大多不重视生物学的学习,因此学生基础差。
2.能力层次:所教班级学生学习能力较强,善于发现问题,探讨问题,有合作学习的习惯。
教学目标：
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知识目标：
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1. 了解光合作用的结构和物质基础；
2. 理解光合作用的发现、反应方程式、概念、过程、意义；
3. 掌握光合作用的过程、图解和实质及在实际中的应用。 |
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智能目标：
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1. 自学研究史，了解科学家的科学思维和科学方法；
2. 通过试验（含设计）及相关科学方法的学习，培养初步的研究能力和运用相关学科知识解决生物学问题的能力；
3. 运用原理分析影响光合作用的因素，加强理论联系实际的能力 |
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德育目标：
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1. 通过研究史的学习及实验设计与实施，培养科学态度及创新、合作等科学精神；
2. 借助光合作用的物质和结构及动态变化全过程的分析，认识普遍联系、运动变化、内因与外因等辨证唯物主义观点和结构与功能相统一的观点；
3. 借助光合作用意义分析，渗透生物学进化观点、生态学观点、生命科学价值观等的教育。 |
教学方法:
学生自主型与师生共同探究型相结合（含自学、实验、谈话、讨论、讲授等）
教学手段：
（1）CAI课件：
a.设计实验，证明植物可以更新空气,进行光合作用的场所、条件、原料和产物。
b.动画演示光反应过程、暗反应过程
（2）表示叶绿体的细胞挂图
（3）分组实验：色素的提取和分离
课型：新授课
课时：2课时
知识结构：
光合作用的发现
叶绿体中的色素
光反应阶段
暗反应阶段
光合作用的意义
疑点和解决办法：
[疑点]
(1)为什么说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C3转变成C6H12O6是还原反应?
[解决办法]
(1)光合作用将无机物变成有机物，将光能转变成有机物中化学能。动物和人则直接或间接以绿色植物为食，若没有光合作用，生物体内物质代谢和能量代谢都无法进行。
(2)因氧为氧化剂，而氢则为还原剂，所以物质去氧或加氢则是发生了还原反应，由C3转变成C6H12O6是一个得到氢的过程。所以称之发生了还原反应。
教学过程：
第一课时
(一)明确目标
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
学生活动：小组讨论。
一、光合作用概念
教师在学生讨论后归纳出:
光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并且释放氧气。
(问:光合作用是怎样被人们发现的?)
二、光合作用的发现
学生活动：教师指导学生看书，要每个同学对几个著名实验的实验年代、科学家人名、国籍、实验过程、实验结论逐一整理。
让同学们根据自己体会讲如何自己设计实验证明植物可以更新空气,进行光合作用的场所、条件、原料和产物。
为加深印象，教师通过CAI演示植物可以更新空气,进行光合作用的场所、条件、原料和产物并归纳实验结果。
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1864年法国科学家萨克斯的实验证明了绿叶在光合作用中产生淀粉；
1880年恩吉尔曼的实验证明氧是叶绿体释放出来的，故叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所；
20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门实验证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。 |
从光合作用发现过程我们看到科学工作者对科学事业执着追求，严谨的科学态度，巧妙的思维方法值得我们很好学习，我们更需要学习科学家们科研方法、科学思想、科学精神。
问:我们刚刚学习过了德国科学家恩吉尔曼1880年实验证明光合作用场所是叶绿体。那么同学们回忆第二章学习过叶绿体亚显微结构，分析比较叶绿体中哪些结构与光合作用功能相适应?
学生活动：请一学生上台对着细胞挂图讲述细胞中叶绿体的结构
三、叶绿体中色素
教师展示叶绿体亚显微结构图帮助同学回忆，用几分钟讲述实验六“叶绿体中色素的提取和分离”的实验原理、实验结果。
学生活动:学生4人一组完成叶绿体中色素的提取和分离实验。
叶绿体的每个基粒都是由一个个囊状结构垛叠而成，在囊状结构的薄膜上，有进行光合作用的四种色素，这些色素的功能是可以吸收、传递、转化光能。而在叶绿体的基粒上和基质中含有许多进行光合作用的酶。
教师强调，由此可见叶绿体为光合作用的场所与它的结构相关联。
(教师稍停顿，让同学静思)
学生活动：教师引导学生阅读课文P55叶绿体中叶绿素吸收光谱图，引导学生得出叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光并用于光合作用，关于光合作用的过程将在下一个课时学习。请同学回忆本节课所学内容回答以下问题:
（三）课堂练习
1.恩吉尔曼实验在设计上有什么巧妙之处?
学生活动：让学生相互讨论，作答。
师生归纳,恩吉尔曼实验设计上巧妙有四个方面:
(1)选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。
(2)将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实验正常进行。
(3)选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。
2.请按时间先后顺序排列下列文件
①德国科学家萨克斯证明了绿叶在光合作用中产生了淀粉。
②美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明，光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
③英国科学家普里斯特利指出植物可以更新空气。
④德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验证明:氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
A.①②③④ B.④③②① C.③①④② D.①③②④
学生活动：学生讨论作答。
(四)布置作业：教材P57.一
(五)板书设计：
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第三节 光合作用 |
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一、光合作用的概念
二、光合作用的发现
1.1771年英国科学家普里斯特利实验:指出植物可以更新空气。
2.1864年德国科学家萨克斯实验:证明了绿叶在光合作用中产生了淀粉。
3.1880年德国科学家恩格尔曼用水绵做实验证明:氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
4.20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明:光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。 |
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三三、叶绿体中的色素三三叶绿体中 |
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种类 |
颜色 |
功能 |
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叶
绿
素 |
叶绿素a |
蓝绿色 |
主要吸收蓝紫光、红橙光 |
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叶绿素b |
黄绿色 |
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类
胡
卜
素 |
胡萝卜素 |
橙黄色 |
主要吸收蓝紫光 |
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叶黄素 |
黄色 |
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第二课时
(一)明确目标
(二)重点、难点学习与目标完成过程
四、光合作用过程
师生归纳: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。从单质 生成来看它属于“氧化-还原反应”。整个过程包括许多化学反应，而且都需要酶催化才能实现，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大的阶段。
CAI动画演示光反应过程：
学生活动：指导学生通过观察回答：
①发生部位:叶绿体囊状结构薄膜上
②反应条件:光/水/色素分子/酶
③物质变化
a.水的光解: ；
b.ATP形成:
④能量转变:
CAI动画演示暗反应过程：
学生活动：指导学生通过观察回答：
①发生部位:叶绿体基质中
②反应条件:
③物质变化
a.CO2固定: ；
b.C3化合物还原: 。
④能量转变:ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能。
师: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?
(3)光反应与暗反应联系、区别
师生归纳联系:光反应与暗反应共同构建成光合作用的完整统一体。两者紧密联系。光反应为暗反应提供能量(ATP)、还原剂([H])，光反应是暗反应的前提和基础；暗反应过程中产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,是光反应的继续和最后归宿。两者相辅相成，相互影响，相互制约，缺一不可。
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区别(列表) |
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项日 |
光反应 |
暗反应 |
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实质 |
光能→化学能，放出O2 |
同化还原CO2为(CH2O) |
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条件 |
需叶绿素、光、酶 |
需多种酶催化 |
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场所 |
类囊体的薄膜上 |
叶绿体的基质中 |
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物质变化 |
a.水的光解:
；
b.ATP形成:
。 |
a.CO2固定:
；
b.C3化合物还原:
。 |
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能量变化 |
叶绿素把光能转变成活跃化学能并储存在ATP中。 |
ATP中的活跃化学能转变成储存在有机物中的稳定的化学能。 |
(教师停息片刻、让学生理顺回忆)
课堂练习：
几分钟后，教师在屏幕上打出下面题目：
1. 填空
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。
2.将单细胞绿藻置于25℃，适宜光照和充足CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升，这是由于( )
①暗反应停止，由于没有[H]和ATP供应，三碳化合物不能形成糖类等有机物，因而积累了许多三碳化合物。
②暗反应仍进行，CO2与五碳化合物结合，继续形成三碳化合物。
③光反应停止，不能形成ATP。
④光反应仍进行，形成ATP
A.④③② B.③②① C.④② D.③②
学生活动：学生拿出作业本回答。
参考答案:1.(1)A.光能 B.叶绿体中色素 C.[H] D.CO2 E.2C3 F.C5 G.（CH2O）、H多种酶， (2)叶绿体、基粒囊状结构、还原、化学能、ATP；(3)C02的固定、[H]、H2O、C6H12O6 2、B.
五、光合作用重要意义
学生活动:指导学生阅读P57
师生归纳:
1.光合作用是生物界最根本的物质代谢和能量代谢。光合作用是自然界有机物的来源。因为光合作用产物是糖类，还有一部分氨基酸和脂肪(合成氨基酸还需含N化合物)，这些有机物为异养生物人和动物提供了食物。
2.光合作用释放出氧气。它使大气中CO2和02含量基本保持稳定。为地球上需氧型生物的呼吸提供了O2来源。
3.光合作用将太阳能转变为化学能并储存于所合成有机物中。为生物生命活动提供了能量。
4.为生物进化起了重要推动作用。
距今30亿～20亿年前，蓝藻在地球上出现以后，地球的大气中才逐渐含氧，使得有氧呼吸型生物得以生存和发展。大气中一部分02转化为臭氧(O3)，使大气中形成臭氧层，它能有效地滤去太阳辐射光中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水生生物开始在陆地上生活。经过长期进化过程，最后才出现了广泛分布于自然界的各种动、植物。
教师可以将教学参考书中光合作用量化表通过屏幕介绍给学生，可以更深刻理解光合作用意义。用下表表述如下:
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