生物案例设计.docx

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生物案例设计

生物案例设计

细胞呼吸和光合作用

单元概述（简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果）

本单元是必修1的重要的、难度系数较大的细胞代谢的过程，是生物学的主干知识。

内容包括细胞呼吸和光合作用两大方面的知识。

前面第三章细胞结构中学的线粒体和叶绿体是本单元的结构基础，在本单元学习中，让学生明白这两种细胞器与能量转换的关系，从而体现了结构与功能相适应的生物学观点。

细胞呼吸是分解有机物释放能量的过程，光合作用是合成有机物储存能量的过程，它们是相互依存，在必修3生态系统的物质循环和能量流动中将涉及此内容。

所以它们在高中学习中起到重要作用。

专题一：

你完成各项生命活动、维持体温所需的能量从哪里来？

通过实验、多媒体展示及画概念图等活动，掌握酵母菌的呼吸方式、有氧呼吸及无氧呼吸过程中物质和能量的转变过程，及在生活中的应用；专题二：

太阳能是怎样进入植物体转化成生物可利用的能量？

通过实验、多媒体展示及画概念图等活动，掌握光合作用过程中物质和能量的转变过程，及在生产实际中的应用；这两个专题适当地进行了拓展，使学生达到学以致用的目的。

学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标）

知识与技能：

1、简述线粒体的结构和功能，说明细胞呼吸的方式、实质，阅读课文理解有氧呼吸的全过程，查找有氧呼吸的过程及各阶段发生场所、原料、产物

2、收集资料，进行分析，探讨细胞呼吸原理的具体应用，能运用细胞呼吸的原理解释一些有关的生活现象

3、简述叶绿体的结构和功能，说明光合作用的原理和应用及科学家对光合作用原理的认识过程，阅读课文理解光合作用的全过程，熟记光合作用条件、场所、原料、产物，及各阶段的物质变化和能量变化

4、收集资料和实验操作，进行分析，探究影响光合作用强度的环境因素，并能解释生产实际中的相关问题

过程与方法：

1、完成有关的探究实验，学会提取、分离绿叶中的色素及检测酒精、二氧化碳等细胞呼吸产物的方法，培养学生规范的实验操作能力

2、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。

情感态度与价值观：

1、通过研究科学家对光合作用原理的探究历程，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的。

2、认同科学家不仅要继承前人的研究成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。

专题一细胞呼吸

——你完成各项生命活动、维持正常体温所需的能量从哪里来？

专题一概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）

“细胞呼吸”是人教版高中课程标准实验教科书《生物1·分子与细胞》第五章第三节的内容。

本节介绍了生物异化作用的一个重要过程，细胞呼吸是生物界中所有生物每时每刻都在进行的生命活动。

教材首先简要概括地介绍了细胞呼吸的概念，然后重点讲述了细胞呼吸的方式、有氧呼吸、无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用四大部分内容，为学生了解不同生物生命活动的过程奠定了基础。

它与前面所学的线粒体的结构和功能、主动运输、酶、ATP、光合作用等内容有密切的联系，也为今后学习其他生命活动及规律奠定基础。

本节课的重点有4个：

 1、关于酵母菌细胞呼吸方式的探究实验。

 2、细胞有氧呼吸和无氧呼吸的过程。

 3、细胞有氧呼吸和无氧呼吸的联系和区别。

 4、细胞呼吸原理的应用。

 其中对酵母菌细胞呼吸方式的探究，要学生感性了解不同呼吸类型的条件和产物，并熟知对比实验在科学探究中的作用和设置条件。

通过实验、多媒体展示及画概念图等活动，掌握酵母菌的呼吸方式、有氧呼吸及无氧呼吸过程中物质和能量的转变过程，及在生活中的应用。

学习目标（描述本专题学习所要达到的主要目标）

1.、学生通过对酵母菌细胞呼吸方式的探究，感性了解不同呼吸类型的条件和产物，并熟知对比实验在科学探究中的作用和设置条件。

2、理解有氧呼吸的全过程，掌握有氧呼吸的过程及各阶段发生场所、原料、产物。

3、构建有氧呼吸图解，记忆反应式，熟知产物中氧元素的来源

4、理解并记忆无氧呼吸过程各阶段场所、原料、产物，并能总结无氧呼吸的反应式。

5、能准确比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同点。

6、收集资料，进行分析，探讨细胞呼吸原理的具体应用，能运用细胞呼吸的原理解释一些有关的生活现象。

教学材料和资源准备

电脑、实物投影及原件；实验材料：

20g新鲜的食用酵母粉，500mL锥形瓶2个，5%的葡萄糖液，石灰水、溴麝香草酚蓝水溶液、重铬酸钾溶液。

学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）

第一课时：

探究酵母菌细胞呼吸的方式（实验）

第一步：

明确目标，创设问题情境

有关酵母菌应用的知识，酿葡萄酒等；提出问题酵母菌为什么有时能酿酒，有时却不能？

学生活动一：

复习酵母菌的相关知识。

1、分小组说一说你了解哪些有关酵母菌的知识（家酿葡萄酒、发面等），记录下来，小组代表在班级上交流。

2、提出要探究的问题——“酵母菌为什么有时能酿酒，有时却不能？

”，在小组讨论、交流，有位同学说他知道酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精，但不清楚这一过程是在有氧条件下还是在无氧条件下进行的；另一位同学说他知道酵母菌的细胞会产生CO2，但不知道不同条件下产生的CO2是否一样多。

根据经验，针对提出的问题作出假设。

各组最终确定出本组要探究的问题

第二步：

合作探究，分组实验

学生活动二：

学生分组实验，连接实验装置。

1、交流后，请师生提出问题，待师生都认可后，分组实验。

请特别关注：

A、怎样控制有氧和无氧的条件？

B、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？

2、由于实验需时间较长，观察的项目和次数要事先计划好，并做好记录。

第三步：

成果展示，思考讨论

学生活动三：

展示交流、应用。

请特别关注：

怎样鉴定有无酒精产生？

怎样鉴定有无CO2产生？

如何比较CO2产生的多少？

1、学生分组展示实验装置根据实验结果得出本小组的结论

2、用简明而科学的语言在班级里交流，用表格的方式比较细胞呼吸的方式，每种方式的条件和产物有什么异同

3、重铬酸钾溶液可以检测有无酒精存在。

想一想，这一原理在日常生活中有何应用？

第四步：

评价反馈。

A、根据本小组要探究的问题，装置连接是否科学？

实验操作是否规范有序？

B、在实验探究中，是否得出预测的结论？

C、用简明而科学的语言在班级里交流，用表格的方式比较细胞呼吸的方式，每种方式的条件和产物有什么异同。

比较表格的制作是否规范全面，数据是否合理。

D、实验的秩序、配合的默契程度等。

E、在本实验中，对自己有何处不足，须待改进的地方等。

第五步：

总结归纳

第二课时：

ATP的主要来源——细胞呼吸

质疑讨论，提出问题

1、人体有机物中的能量是怎么释放出来的？

2、在反应过程中物质和能量是怎样转变的？

3、我们已经知道葡萄糖是细胞中的主要能源物质，细胞的生命活动离不开能量，绝大多数生化反应都需要耗能。

细胞在常温、常压下，不可能通过燃烧释放能量，然而在细胞内应该有一个类似葡萄糖燃烧的过程，可以将葡萄糖分子中的能量释放出来，但又不伤及细胞。

在不断持续的生命过程中，怎样才能将储存在葡萄糖中的能量逐步地、缓慢地释放并随时地被细胞利用呢？

合作探究，讨论分析

学生活动一：

复习线粒体的相关知识——细胞的“动力车间”是什么？

它的结构具有什么特点？

1、动物细胞中产生ATP的途径；植物细胞产生ATP的途径

2、线粒体的结构和功能

1）写出下列名称

①②

③，它存在的意义是

④

2）线粒体的功能是进行的主要场所。

学生活动二：

绝大多数生物的主要呼吸方式是什么？

为什么说线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所？

1、阅读课本93——94页，并参考P93图5--9，记忆有氧呼吸的过程及各阶段的发生场所、原料、产物。

目标检测2：

1）填写下面的表格

阶段

项目

第一阶段

第二阶段

第三阶段

场所

反应物

生成物

释放能量kJ/mol，转移到ATP中kJ/mol

大量/少量

（以下同）

是否需要氧参与

2）葡萄糖分解场所是？

线粒体分解的有机物是？

3）水、【H】、O2分别在第几阶段被消耗？

在第几阶段产生？

4）能量在哪个阶段生成？

在哪个阶段产生最多？

目标检测3：

5）总结有氧呼吸反应式

6）产物CO2中的O、H2O中的O分别来源？

用18O标记葡萄糖，则18O的转移途径是？

2、看课本P94记忆有氧呼吸与体外燃烧相比，具有的特点是？

学生活动三：

牛奶在什么条件下能变成酸奶？

葡萄糖酒酿制的机理、条件怎样？

你参加马拉松赛跑后肌肉为什么会酸痛？

阅读课本94—95页，记忆无氧呼吸的过程及各阶段的发生场所、原料、产物；区别有氧呼吸与无氧呼吸的概念。

目标检测4：

7）第一阶段：

与有氧呼吸的有氧呼吸完全相同

第二阶段：

丙酮酸在不同酶的催化作用下，产物是？

能量产生于哪个阶段？

8）无氧呼吸的场所是？

9）写出反应式并举出相关的例子

探究讨论：

1）为什么不同的器官和组织无氧呼吸的产物不同？

2）为什么无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量少？

其余的能量储存在哪里？

目标检测5：

10）有氧呼吸和无氧呼吸的异同点：

项目方式

有氧呼吸

无氧呼吸

不

同

场所

条件

多种呼吸酶，需要

多种呼吸酶，不需要

产物

能量多少

相

同

联系

从葡萄糖分解为丙酮酸（第一阶段）完全相同，以后阶段不同

实质

11）细胞呼吸过程中能量转化：

活动四：

皮肤被锈钉扎伤后处理不当为什么易患破伤风？

植物根长期生活在水中为什么易烂根？

参考P95——96资料分析，探讨细胞呼吸原理的具体应用，能运用细胞呼吸的原理解释一些有关的生活现象（学习小组课后收集更多细胞呼吸原理具体应用的有关实例）

目标检测6：

11）为什么花盆要及时松土，水稻要定期排水？

12）出现较深伤口的时候，要尊重医嘱进行什么疫苗的注射？

原因？

反思反馈：

学生活动：

完成相应的反馈练习，尝试构建细胞有氧呼吸的图解（投影学生构建的结果，总结构建图解的方法）。

课堂评价：

能正确画出有氧呼吸的概念图，规范写出细胞呼吸的三种反应式

评价方法：

有氧呼吸的概念图通过投影仪、细胞呼吸的三种反应式有学生在黑板上板书，对照范例学生进行互评自评并修改完善，完成课后检测题。

评价指标：

1.概念图规范合理，反应式全对者为优。

2.检测题得60分合格，80分为优

专题二：

光合作用

——太阳能是怎样进入植物体转化成生物可利用的能量？

专题二概述（介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果）

“光合作用”是新课标必修1《分子与细胞》（人教版）第五章第四节的内容。

本节介绍了捕获光能的色素和结构及光合作用的原理和应用，它与前面所学的叶绿体的结构和功能、主动运输、细胞的能量通货——ATP及呼吸作用等内容有着密切的联系，是将太阳能转化为化学能进入生物群落的生理过程，也为今后学习其它生命活动及规律奠定基础。

主要内容有：

捕获光能的色素和结构、光合作用的原理和应用。

学习活动：

1）课前指导学生开展“自制豆芽”活动，分两组进行。

一组黄豆黑暗中培养，另一组在光照中培养，注意及时更换水。

2）安排一组学生收集光合作用的探索历程的相关资料，撰写小论文，并制成多媒体课件，向同学们展示自己的成果。

3）教师借助板画、Flash多媒体课件帮助学生理解光合作用的光反应和暗反应过程。

4）引导学生尝试通过比较分析，总结出光反应和暗反应的区别和联系；构建光合作用图解。

5）探究影响光合作用强度的环境因素。

学习成果：

1）在绿叶色素提取分离实验中，观察比较各小组的滤纸条上出现了几条色素带以及每条色素带的颜色。

2）每人画出光合作用图解、规范写出光合作用反应总式。

3）在环境因素对光合作用强度影响实验中，通过小组讨论并实施本小组的实验方案，探索出提高农作物光合作用强度的有效而实用的措施。

学习目标（描述本专题学习所要达到的主要目标）

1、掌握叶绿体中色素的提取和分离实验的过程及其有关问题，识记叶绿体中色素的种类和颜色，能够识别叶绿体色素的吸收光谱。

2、以教材中展现的光合作用研究中的重要事件为线索，遵循科学家的探索思路，总结出光合作用的探究历程。

3、简述叶绿体的结构和功能，说明光合作用的原理和应用及科学家对光合作用原理的认识过程，阅读课文理解光合作用的全过程，熟记并理解光合作用条件、场所、原料、产物，及各阶段的物质变化和能量变化。

4、收集资料和实验操作，进行分析，探究影响光合作用强度的环境因素，并能解释生产实际中的相关问题。

教学材料和资源准备：

电脑、实物投影及原件。

实验材料：

新鲜的菠菜绿叶若干、干燥的定性滤纸、试管、棉塞、试管架、尼龙布、毛细吸管、剪刀、药勺、量筒、天平等。

学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）：

第一课时绿叶中色素的提取和分离实验

提出问题，明确目标：

绿叶中的色素究竟有哪些不同种类？

它们分别又是什么颜色的？

以及各种色素在绿叶中的含量是否相同呢？

带着这些问题我们一起来完成《绿叶中色素的提取与分离》实验。

合作探究，进行实验

学生活动一：

研究叶绿体中的色素，我们首先要做的就是把色素从绿叶中提取出来，那我们应选择什么样的叶片作为实验材料呢？

如何提取呢？

学生分小组按照课本上的实验步骤完成——提取绿叶中的色素。

提出问题：

①加入SiO2、CaCO3的作用是什么？

②研磨时为什么要迅速而充分？

③将滤液收集到试管后，为什么要用棉塞将试管口塞严？

学生活动二：

制备滤纸条画滤液细线

提出问题：

①若滤纸条的一端不剪去两角，则实验结果如何？

②重复画滤液细线一两次的目的是什么？

学生活动三：

分离绿叶中的色素

提出问题：

①为什么不能让滤液细线触及层析液？

如滤液细线没入层析液中，实验结果如何？

②为什么要用棉塞塞紧试管口？

学生活动四：

观察与记录

观察试管内滤纸条上出现了几条色素带，以及每条色素带的颜色。

将观察结果记录下来。

填写好实验报告。

交流评价

A、评价本小组装置连接是否科学？

实验操作是否规范有序？

B、在实验结果的滤纸条上的色素带，是否清晰？

C、实验的秩序、配合的默契程度等

第二课时：

光合作用的探究历程和光合作用的过程

回顾知识，引入课堂

学生活动一：

复习叶绿体的相关知识——细胞光合作用的场所是什么？

它的结构具有什么特点？

1）写出下列结构的名称

①②

③④

2）叶绿体的功能_______________________________

3）叶绿体中色素的分布场所______________，酶分布的场所___________________

学生活动二：

初中时我们已经学习过光合作用，谁能为我们交流一下你所知道的光合作用呢？

人们对光合作用的认识经历了一个漫长的过程，下面我们将沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣——光合作用的探究历程

一、光合作用探究的前期实验：

自我阅读课本P．101页，思考并讨论问题：

实验1、普利斯特利实验。

①本实验可以得出什么结论？

②本实验的不足之处？

实验2、英格豪斯实验。

经过500次植物更新空气的实验，结果发现了什么？

到期1785年，发现了空气的组成，人们才明确了什么道理？

实验3、梅耶（德国）1845根据能量转化和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把_________转化成________________。

二、光合作用探究取得重大发现的相关实验：

实验4、萨克斯（德国）实验1864。

阅读课本P．102第一自然段，思考问题：

1）银边天竺葵的叶片边缘为什么是白色的？

2）为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？

3）叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？

4）酒精的作用是什么？

5）这个实验得出什么结论？

实验还可以说明什么？

实验5、1880年，恩格尔曼（G．Engelmann）实验。

阅读课本P．100“资料分析1”，并回答问题：

恩格尔曼实验方法的巧妙之处：

1）恩格尔曼实验的结论？

2）选用水绵为实验材料有什么好处？

3）为什么将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中？

4）为什么先用极细的光束照射，并用好氧细菌进行检测？

5）为什么要进行黑暗和曝光的处理？

实验6、鲁宾和卡门（美）实验1939。

 阅读课本P102页，第二、三自然段。

实验探究──用“同位素标记法”设计实验 （什么是同位素标记法？

课本P102）

提出问题：

探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？

思考讨论：

（1）需要标记什么元素？

（2）设计分组对照实验

第一组：

向植物提供        和        ； 

第二组：

向同种植物提供        和       。

（3）实验结果：

第一组释放的氧气全都是      ，第二组释放的氧气全都是       。

（4）实验结论：

光合作用释放的氧气来自 ______________。

实验8、卡尔文（美）实验20世纪40年代

 阅读课本P102最后一段。

卡尔文探明了什么问题？

总结归纳：

光合作用的原料__________________光合作用的产物__________________

光合作用的场所__________________光合作用的条件___________________

思考讨论：

1.尝试写出光合作用的反应式？

2.尝试用自己的话对光合作用的概念做一个概括？

学生活动三：

光合作用的能量从何而来？

光合作用是如何一步步发现的？

——光合作用的过程

1、阅读课本P103-104，思考回答。

1）光合作用的过程分几个阶段?

划分的依据是什么?

2）各阶段进行的场所在哪?

3）每个阶段进行的条件是什么?

2、多媒体展示光反应的图解

提问：

1）色素吸收的光能有哪两个方面的用途？

2）光反应中物质变化和能量变化是怎样？

教师根据学生的回答做出订正总结，引导学生完整叙述光反应的过程。

在光合作用的终产物中没有光反应中产生的【H】和ATP，到哪里去了呢？

下面我们来共同观察

3、多媒体演示叶绿体基质中暗反应的动态变化过程，引导学生观察：

1）CO2发生了什么变化？

2）暗反应中物质变化和能量变化是怎样的？

教师根据学生的回答做出订正总结，引导学生完整叙述暗反应的过程。

教师引领学生回顾整个反应过程。

4、引导学生列表比较光反应和暗反应的区别和联系。

比较项目

光反应

暗反应

区

别

部位

条件

反应时间

反应原料

反应产物

与温度的关系

与光照的关系

反应性质

物质变化

能量变化

联系

⑴光反应的产物[H]是暗反应中CO2的

光反应形成的ATP为暗反应提供

⑵暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供反应物

问题讨论：

植物的光合作用可以为生物界提供有机物（一切生物的最终能量来源都是太阳能）；使大气中的氧气和二氧化碳的含量相对稳定；还可以把光能转换成化学能，所以我们可以说光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。

5.光反应与暗反应的相互影响

问题讨论：

假如将正常进行光合作用的某植物置于黑暗条件下，即停止光照，但二氧化碳持续供应，它的暗反应将如何变化呢？

（根据黑板图解，详细讲解。

）

问题讨论：

如果现在换成光照继续，而二氧化碳的供应停止，光反应如何变化呢?

C5和C3的含量又会如何变化呢？

反馈练习：

1.光合作用发生的部位是（）

A.叶绿素B.叶绿体C.类囊体的薄膜D.叶绿体的基质

2.下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24h后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验说明

①光合作用需要CO2    ②光合作用需要光   ③光合作用需要叶绿素 

④光合作用放出氧       ⑤光合作用制造淀粉

A．①②       B．③⑤    C．②⑤        D．①③

3.下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（　）

A．1：

2         B．2：

1  C．8：

9         D．9：

8

4．历经一个半世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述正确的是（　　）

A．普里斯特利指出了植物能更新空气，光在这个过程起关键作用

B．萨克斯的实验中，曝光的一半叶片与遮光的一半叶片形成对照

C．恩格尔曼的实验中，实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量

D．鲁宾和卡门的实验中，用18O2标记CO2，

5.叶绿体是进行光合作用的场所，下列有关叙述正确的是

A．提取绿叶中色素时加人少许二氧化硅的目的是防止研磨中色素被破坏

B．胡萝L素和叶黄素主要吸收红光

C．吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上

D．叶绿体的外膜、内膜、类囊体、基质中都含有多种与光合作用有关的酶

6.光合作用中形成ATP的过程和部位是

A．光反应，叶绿体外膜和内膜B．暗反应，叶绿体基

C．光反应，类囊体D．暗反应，叶绿体内膜

7.下图中是光合作用过程的图解，请根据图回答下面的问题：

（14分）

（1）绿色植物进行光合作用的细胞器是___________，参与光合作用的色素分布在该细胞器的____________上，这些色素主要是吸收________光和_________光。

（2）光合作用的过程可以分为两个阶段，A表示__________阶段，进行场所是，B表示_________阶段，进行的场所是。

（3）写出图中①----⑤所示物质名称：

①____________；②___________；③____________；④____________；⑤_____________

（4）C和D的化学过程分别是_______________________、______________________。

（5）写出光合作用的总反应式：

______________________________________________________________

（6）A为B提供的物质是[]和[]

（7）形成③的能量来源是。

学生活动四：

课堂小结：

尝试构建光合作用的图解（投影学生构建的结果，总结构建图解的方法）

评价反思：

能正确画出光合作用的概念图，规范写出光合作用反应式

光合作用的概念图通过投影仪、光合作用反应式有学生在黑板上板书，对照范例。

学生进行互评自评并修改完善，完成课后检测题。

评价指标：

1.概念图规范合理，反应式全对者为优。

2.检测题得60分合格，80分为优

第三课时：

光合作用的应用及影响因素

营造问题情景，提出问题。

有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。

用这种方法有什么好处？

不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？

为什么不使用发绿光的灯管作补充光源？

玉米田中的白化苗最终会死亡的原因是什么？

如何使植物高产？

在第二课时下课前教师布置作业：

请根据反应式，思考影响光合作用的因素有哪些？

这是影响光合作用的外界因素。

再仔细观察反应式，叶绿