光合作用的过程教学设计

发布时间:2017-07-03   来源:   作者:

光合作用是生物必修一《分子与细胞》中的一个重要知识点。如何引导学生学习这一知识点?以下是学习啦小编为你整理的光合作用的过程教学设计,希望能帮到你。

光合作用的过程教学设计

一、教学内容分析

1.教材分析:

光合作用的过程和机理是一个比较复杂的问题,从表面上看,光合作用的总反应式似乎是一个简单的氧化还原过程(二氧化碳被还原成糖类,水被氧化成氧气)。但实质上包括一系列的光化学步骤和物质、能量的转变问题。光反应和暗反应过程的物质变化和能量转化比较抽象,又是理解光合作用实质、探究影响光合作用强度的环境因素的基础。因此,光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系是教学的重点和难点。

2.教学重点、难点

重点:光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。

难点:光反应、暗反应的过程。

3.教学策略

通过呈现科学史上科学家的一些实验资料,通过问题驱动,引导学生深度参与学习,思考光合作用的具体过程中的物质变化和能量转换,最终得出光合作用是光反应和暗反应的综合过程。

二、学情分析

学生对光合作用的过程和机理从未涉及过,尤其是其中很多的化学变化。高一年级的学生在“有机化学知识”方面是近乎空白的,同时在物理的“能量转换和守衡”知识方面也没学过,要求我们授课时能够尽量运用浅显的语言、直观的图解、恰当的设问引导学生分析和解决问题,降低理解这部分知识的难度。通过学习不仅要让学生掌握光合作用的光反应和暗反应的机理,更重要的是培养学生善于思考的品质,在比较两个过程的学习中认识到光合作用是光反应和暗反应的综合过程。

三、教学目标设计

知识目标

1.掌握光合作用光反应和暗反应的具体物质变化 和能量转换的过程,并对其进行比较。

2.更深入理解光合作用的总反应式与实质。

能力目标

在有关实验资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中,运用语言表达的能力及分享信息的能力。

情感目标

通过本过程的学习,让学生逐步认识到生命世界是永恒变化与发展的。进一步提高学生科学思维的能力,为“认识辨证唯物主义”的自然观、科学观和世界观打下基础。

四、教学媒体设计

PPT课件、板书

五、教学过程设计

温故知新,引出课题:

写一写:光合作用的总反应式。

说一说:依据总反应式说说光合作用的概念与实质。

投影:叶绿体结构模式图。复习:叶绿体的结构。

提问:色素存在于叶绿体的什么部位?酶呢?

过渡:在叶绿体这个细胞器上是如何完成这样一个看似简单的氧化还原反应的呢?叶绿体中的色素在光合作用过程中有没有作用?有何作用?光如何起作用?物质如何转变?能量为何这么转变?……带着这些问题,我们一起来学习光合作用的过程。

问题驱动,深度参与:

问题1:叶绿体中的色素与光合作用有没有关系?

投影资料1:1913年,德国的威尔斯泰特对叶绿素分子进行了研究。在阐明了它的化学性质之后,研究了叶绿素与光合作用的关系。他发现:在光下,叶绿素的含量较高时,CO2转化为糖类的反应速率较快。

推论:叶绿素在光合作用中有重要作用。

追问:叶绿素等色素在光合作用过程中有何作用呢?

引导学生观察教材P64页恩吉尔曼实验及P65页叶绿素的吸收光谱图,分析得出叶绿体中的色素可以吸收光能。

过渡:色素吸收的光能可以干嘛呢?

问题2:光在光合作用过程中如何起作用?

投影资料2:1937年,英国剑桥大学的希尔用离体的叶绿体做实验。他将离体的叶绿体加到具有H受体的水溶液中,在无CO2的条件下给予光照,发现叶绿体中有O2放出。(教师简介离体的叶绿体和H受体)

结论:在光下,叶绿体能将水分解成O2和[H]。

投影资料3:1954年,美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验。在给叶绿体照光时发现,当向反应体系中供给ADP、Pi和H受体时,体系中就会有ATP和[H]产生。

结论:在光下,叶绿体中生成了ATP和[H]。

问题3:在光下,叶绿体能发生哪些反应?能量如何转变?

总结:在光下,叶绿体中发生的2个反应:水在光下裂解、ATP的形成。

分析:这两个反应的场所在哪?推断原因?整个过程中能量如何转变?形成的ATP和[H]有什么作用呢?

问题4:在光下叶绿体反应产生的ATP和[H]有什么用呢?

投影资料4:1954年,美国阿尔农等用离体的叶绿体继续做实验。在黑暗条件下,只要供给了ATP和[H],叶绿体就能将CO2转变为糖。

结论:在黑暗条件下,ATP和[H]是CO2转化为糖的必要条件。

问题5:CO2转变成糖类等有机物的反应究竟如何进行?

投影资料5:从1946年开始,美国的卡尔文等研究了小球藻等植物进行光合作用时CO2转化为糖类的路线。他们向反应体系中充入一定量的14CO2 ,光照30秒后检测产物,检测到了多种带14C标记的化合物。将光照时间逐渐缩短至几分之一秒时发现, 90%的放射性出现在一种三碳化合物(C3)中。在5秒钟的光照后,卡尔文等同时检测到了含有放射性的五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)。

投影资料6:卡尔文及其同事们在实验过程中发现,在有光照和CO2供应的条件下,C3和C5的浓度很快达到饱和并保持稳定。但是,当改变其中一个实验条件后,二者的浓度迅速出现了规律性的变化:停止CO2供应时,C3的浓度急速降低,C5的浓度急速升高。停止光照时,C3的浓度急速升高,C5的浓度急速降低。

分析:C3、C5浓度变化的原因。推断ATP与[H]影响的具体反应。

总结:物质变化和能量变化。

问题6:CO2转变成糖类等有机物的反应在哪里进行?

投影资料7:用温和方法分离得到的叶绿体结构完整,这样的叶绿体能够完成整个光合作用,包括CO2的固定和糖类的生成。用剧烈方法分离得到的叶绿体含有很少或者根本没有叶绿体基质。这样的叶绿体能在光下产生O2、ATP、[H]、但是不能固定CO2。

结论:CO2的固定和糖类的生成场所在叶绿体基质。

分析:光反应与暗反应的划分依据、具体变化、场所,具体联系。再次点出总反应式和实质。

能力提升:将植物栽培在适宜的光照、温度和充足CO2条件下:

1.当CO2浓度突然降至极低水平时,植物叶片中的C5化合物含量会突然上升,这是为什么?

2.如果其它条件不变,突然停止光照,则植物叶片中的C5化合物含量会有什么变化?

光合作用的过程知识点归纳

一、光合作用的概念、反应式及其过程

1.概念及其反应式

光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。

总反应式:CO2+H2O───→(CH2O)+O2

反应式的书写应注意以下几点:(1)光合作用有水分解, 尽管反应式中生成物一方没有写出水,但实际有水生成;(2)“─→”不能写成“=”。

对光合作用的概念与反应式应该从光合作用的场所——叶绿体、条件——光能、原料——二氧化碳和水、产物——糖类等有机物和氧气来掌握。

2.光合作用的过程

①光反应阶段:a、水的光解:2H2O→4[H]+O2(为暗反应提供氢);b、ATP的形成:ADP+Pi+光能─→ATP(为暗反应提供能量)

②暗反应阶段:a、CO2的固定:CO2+C5→2C3;;b、C3化合物的还原:2 C3+[H]+ATP→(CH2O)+ C5

复习光合作用过程,应注意:一是光合作用两个阶段的划分依据——是否需要光能;二是应理清两个反应阶段在场所、条件、原料、结果、本质上的区别与联系(下表)。

项目
光反应
暗反应
区别
条件
需要叶绿素、光、酶和水
需要酶、ATP、[H](NADPH)、CO2
场所
在叶绿体类囊体薄膜上
在叶绿体基质中
物质
转化
1.水的光解:2H2O→4[H]+O2
2.ATP形成:ADP+Pi+能量→ATP
1.CO2的固定:CO2+C5→2 C3
2.C3的还原:C3→C5+(CH2O)+ H2O
能量
转化
光能→电能→储存于ATP中的活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能
实质
光能转变成活跃的化学能,并生成O2
同化CO2形成(CH2O)、储存能量
联系
⑴光反应为暗反应提供[H]、ATP;暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
⑵光反应为暗反应准备了物质和能量,没有光反应,暗反应无法进行;暗反应是光反应的继续,是形成有机物,并最终储存能量的过程,没有暗反应,有机物不能合成;因此,二者是一个整体,紧密联系、缺一不可。

二、光合作用的意义

1.生物进化方面:一是光合作用产生的O2为需氧型生物的出现提供了可能;二是O2在一定条件下形成的臭氧(O3)吸收紫外线,减弱太阳辐射对生物的影响为水生生物到达陆地提供了可能;三是光合作用产生的大量有机物为较高级异养型生物的出现提供了可能。

2.现实意义:提高光合作用效率,解决粮食短缺问题。主要应满足光合作用所需条件,内部条件——植物所需的各种矿质元素、光合作用的面积(适当密植),外部条件——充足的原料(CO2和H2O)、适宜的光照、较长的光合作用时间。

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