人教版高中生物必修1分子与细胞《光合作用的原理和应用》教学设计.docx
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人教版高中生物必修1分子与细胞《光合作用的原理和应用》教学设计
生物必修1分子与细胞
第五章细胞的能量供应和利用
第四节能量之源——光与光合作用
教学设计
二光合作用的原理和应用
一、教学设计
（一）、教学思想
本节课的设计紧贴课程标准强调的宗旨：
培养学生的科学素养；结合探究实验，使得学生对知识的认识从感性过渡到理性；充分发挥学生的自主性学习，通过自主学习完成对知识的初步认识和理解，充分体现了学生在课堂中的主体地位；充分发挥教师的主导作用，通过教师的重点指引和难点突破，帮助学生完成从对知识的初步认识和理解升华到对知识的综合理解和应用，从而真正转化为能力和素养。
由于本节课的知识侧重在理解水平，所以在课堂练习的选择上也应侧重于知识的应用，在选题上应同时侧重知识的发展和学生的发展。
（二）、学情分析
本节的授课对象是高一的学生
1、他们在初中的生物学学习中已具备了一定的关于光合作用的基础知识，也做过“绿叶在光下制造淀粉”这个实验。
2、他们具备物质转变和能量变化等相关的化学知识。
3、在前面的《降低化学反应活化能的酶》一节的学习中已经学习过简单的对照实验和相关的实验设计原则，使本节对于光合作用的探索历程阶段的实验分析可以顺利进行。
4、他们具有一定的分析问题的能力，实施问题探究教学是可行的。
（三）、教材分析
光合作用的原理和应用一课，主要介绍了光合作用的探究历程，光合作用的过程和应用等知识。
教材介绍的与光合作用有关的几个经典实验，有利于培养学生的科学精神和严谨的科学态度，培养学生掌握生物科学的研究方法。
光合作用的过程介绍了光反应和暗反应过程中物质和能量的变化，光合作用原理的应用通过学习光合作用强度，引导学生探究环境因素对光合作用的影响，使知识得到迁移和应用。
知识结构：
（四）、教学目标
1.知识目标。
了解光合作用的发现过程，并能简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所和化能合成作用。
2.能力目标。
学习各位科学家的发现过程，帮助学生学会运用探究的手段发现问题、解决问题。
3.情感目标。
（1）通过光合作用发现过程的学习，认识到科学发现的艰辛、科学研究方法的重要性，进而说明学习方法的重要性，领悟自然界生命活动的复杂性和有序性。
（2）学生通过体验科学探究一般过程，了解科学研究的一般方法、养成勇于实践的科学精神，培养学生严谨的科学态度，激发创新意识和创新精神。
（五）、教学方法
自主性学习；自主探究和合作探究；评价学习。
（六）、课前准备
苍山县第四届国际蔬菜产业博览会巨型南瓜，郁金香花田，百亩油菜园图片；多媒体课件（演示光合作用的探究历程和光合作用过程）；光合作用过程教具。
（七）、课时按排
一课时
（八）、教学流程
过程设计
教学内容
设计意图
教师指导（主要包括问题的设置和学习任务的布置）
学生活动
导入新课
多媒体展示苍山县第四届国际蔬菜产业博览会巨型南瓜，郁金香花田，百亩油菜园图片；
美丽的植物装点了我们的世界，植物要想茁壮成长，能量之源是—光合作用
欣赏图片，认同光合作用是能量之源。
创设富有人文气息的情境，激发兴探究兴趣，导入新课。
光
合
作
用
的
探
究
历
程
（一）光合作用的探究历程：
学生通读课本光合作用的探究历程，同桌合作完成导学案相关表格，梳理各个科学家的实验内容以及结论。
多媒体展示下面资料
1、公元前3世纪古希腊学者亚里士多德的结论：
植物的物质积累来源于土壤。
2、1648年比利时医生VanHelmont的柳树实验。
将一株2.3重的柳树苗种在90.8㎏的干土中，只用纯净的雨水浇灌，5年后柳树的质量增加了80㎏多，而土壤减少了不到100g。
VanHelmon的结论是什么?
亚里士多德的结论只是一个经验的推测，并没有进行相应的科学实验。
然后科学家又做了相关的实验。
请学生评价：
你同意他们的结论吗？
（A、亚里士多德的观点缺少科学依据；B、柳树实验则体现了比较科学的研究方法。
）
科学的方法体现在那些方面？
（对照原则）
你对VanHelmont的实验结论认同吗？
（不认同）
为什么？
从实验设计的过程看是不是有不严密之处？
（没有对实验中某些因素（无关变量）严格控制）
植物生长所需的物质从哪里来的呢？
先请生物活动小组一组同学介绍一下他们模拟普利斯特利和英格豪斯所作的实验过程并展示一下实验结果。
同学可以向他们提问：
投影展示实验结果
蜡烛熄灭时间（分钟）
试验次数
放天竺葵的玻璃罩
不放天竺葵的玻璃罩
1
5.2
0.5
2
6.1
0.4
3
6.5
0.3
4
5.8
0.4
思考一下实验组蜡烛熄灭时间的长短与玻璃罩内植株的大小、数量和光照强度有关吗？
如有关系，有兴趣的同学课下可以去实验室做某一因素的探究实验。
多媒体课件依次演示光合作用的几个经典实验过程。
1、1771年普利斯特利的实验：
点燃的蜡烛与绿色植物，密闭，蜡烛不熄灭。
小鼠与绿色植物，密闭，小鼠不易窒息
老师质疑：
（大屏幕）
（1）、该实验的结论是什么？
（2）、为什么有人认为植物也能使空气变浑浊？
他们忽略了什么条件？
2、1779年英格豪斯的实验：
植物更新空气
老师质疑：
（大屏幕）
（1）、普利斯特利的实验为什么在光下才能成功？
（2）、为什么植物只有具有绿叶才能更新空气？
（3）、植物吸收了空气中的什么气体？
放出的气体是什么？
（4）、在这个过程中光能转变成了什么能？
讲述：
直到1785年人们才明确绿叶在光下放出氧气，吸收二氧化碳，1845年，梅耶根据能量转换和守恒定律指出，在植物进行光合作用时把光能转换成化学能储存起来。
过渡：
那么光能变成化学能储存于什么物质呢？
吸收的二氧化碳转变成了什么物质？
3、1864年萨克斯的实验
碘
黑暗一半暴光深蓝
绿叶碘
24小时一半遮光无变化
老师质疑：
（大屏幕）
（1）、为什么要把绿叶放在暗处几小时？
（2）、该实验的巧妙之处是什么？
（3）、这个实验是否设置了对照组？
哪组是？
（4）、实验中所需控制的单一变量是什么？
（5）、实验中哪些处理用于排除干扰？
（6）、这个实验可以得出什么结论？
（7）、如果遮光部位也变蓝，可能的结果？
过渡：
知识的拓宽与延伸
光合作用的原料有水和二氧化碳，那么光合作用释放的氧气来自水还是二氧化碳？
建议：
阅读课本同位素标记法
4、1880年，恩格尔曼的实验
把载有水绵和好氧细菌的装片放在没有空气的黑暗环境中，人后用极细的光束照射水绵。
如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。
老师质疑：
（大屏幕）
（1）恩格尔曼的结论是什么？
（2）恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
5、1939年鲁宾和卡门用放射性同位素示踪法证明这一问题
H2O和C18O2O2
向植物提供
H218O和CO218O2
提问：
（大屏幕）
（1）、用18O分别标记什么物质？
（2）、该实验的结论是什么？
学生相互讨论、交流、评价。
学生可以讨论。
展示实验结果
积极思维，回答教师提出的问题。
仔细阅读资料，观察课件演示。
让各小组把观察到的经典实验过程用语言表达出来。
学生形成新的质疑，对老师的设疑进行讨论探究。
学生讨论过程中人人参与，生生互动，学生相互启发，共同探究，学会学习。
学生分组讨论交流，回答老师的提问并思考污浊的空气指哪种成分？
光被植物的哪种结构吸收？
该结构含有哪些色素？
作用是什么？
引导学生思考萨克斯的实验假设是什么？
利用萨克斯的装置还可以探究什么问题？
学生主动展示学习成果，阐明自己的观点和见解，交流合作，形成最佳答案，达到对知识的深入理解和拓宽。
各小组成员对老师的质疑进行自评和互评。
培养学生从资料中获取信息的能力，对实验的评价能力。
培养学生动手能力，感悟成功的喜悦。
深化教材资源，引导学生思维，激发学生探索意识。
设计的目的和策略：
通过多媒体课件展示，学生能够直观地感受科学家的探究历程，同时深刻体验科学家们科学的探究方法和思想，即：
发现问题——做出假设——实验验证——分析得出结论的探究思路。
通过经典实验，进一步理解实验设计中的实验变量、实验遵循的原则。
教与学的方法：
引导学生联系初中已有知识，对材料进行分析，表达交流释疑质疑并学会概括总结分析归纳得出结论。
培养学生分析问题和语言表达能力。
启发学生学会思考,使学生认识生物学的发展与物理化学密切相关，解相关学科之间的相互促进作用。
体会科学技术进步是科学发展的推动力，培养学生知识迁移能力。
培养学生严谨的探究精神和科学态度，提高学生生物学素养。
养学生团结协作勇敢有为，探索创新的精神，共同分享学习成果。
通过观察图像增加学生的感性认识，有利于学生掌握光合作用的过程，培养学生的观察能力和将图像转化成文字语言的能力。
通过层层设疑，学生对知识的理解逐步加深加宽，为学习光合作用的过程奠定了基础。
知识点小结
这节课我们共同学习光合作用的探究历程的经典实验，大家学习后都有什么感悟？
请交流。
学生积极思考，互相交流。
通过光合作用发现过程的学习，认识到科学发现的艰辛、科学研究方法的重要性。
光合作用的过程
科学家通过艰辛的努力，最终一步步探究出光合作用的过程，总结出光合作用的反应式:
（
）
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？
（二）光合作用的过程
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。
学生结合图5-15通读光合作用的过程，小组合作，通过移动教具加深熟悉记忆光合作用的过程。
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？
【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
a.水的光解:
b.ATP形成:
能量转变:
[H]和ATP用于暗反应】
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。
【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:
。
能量转变:
ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能。
】
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。
幻灯片展示光反应阶段和暗反应阶段比较表格
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
学生总结光合作用反应式并熟记。
学生自学课本，通过转移道具，记忆光合作用两个阶段的过程，强化记忆，并给与评价。
在已有的知识背景下让学生主动构建新的知识体系，然后回答老师提出的问题。
归纳整理出本课的重要知识点，在此过程中全面掌握光合作用的全过程，注重反应式。
对照板书适时巩固，对较难理解的寻求老师帮助。
以组为单位展示交流自学成果。
学生讨论后小组合作填写表格。
（见附表1）
对学生评价，通过总结刚刚学过的知识导入新知识点。
引导学生观察的方法。
通过观察图像增加学生的感性认识，有利于学生掌握光合作用的过程，培养学生的观察能力和将图像转化成文字语言的能力。
培养了学生归纳和类比的能力。
培养学生自主探究的生物学素养，培养学生动手操作的能力以及团结协作的精神。
课堂小结
引导学生回顾分享学完本节的收获。
结合书本P103图5-15光合作用过程的图解，全班同学复述光合作用的过程，老师作适当的补充。
让学生多动口以加深印象。
随堂测评、高考链接
精选习题，并筛选有层次和梯度的高考题，根据课堂需要和学生层次对高考题适当改编。
结合本节所学，积极完成题目。
（见附表1）
学练结合，查漏补缺。
提高教学的实效性。
附表1
《光合作用的原理和应用》导学案
5.4能量之源——光与光合作用
（2）
光合作用的原理和应用
【课标预览】
1.分析人类对光合作用的探究历程，形成光合作用的概念。
2.阐述光合作用的基本过程，比较光反应和暗反应的异同。
【合作探究】
问题探讨一、光合作用的探究历程
结合课本P101至P102光合作用的探索历程，填写表格
发现者
实验
结论
普利斯特利
小白鼠与绿色植物放在同一个玻璃罩内，小白鼠没有窒息死亡。
植物可以__________。
英格豪斯
500多次植物更新空气的实验。
绿色植物只有__________下，才能更新污浊的空气。
梅耶
根据能量转化与守恒定律
光合作用把光能转化成__________储存起来。
萨克斯
暗处理，让一张叶片一半曝光一半遮光，用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。
植物叶片在光合作用中产生了__________。
恩格尔曼
利用水绵在不同光照条件下对好氧细菌分布的影响
氧气是__________释放出来的，__________是光合作用的场所。
鲁宾、卡门
C18O2+H2O→O2
CO2+H218O→18O2
光合作用释放的氧气全部来自于__________
卡尔文
用14C标记的CO2
探明了CO2转化成有机物的途径，即__________。
结合课本102页图5-13萨克斯实验及鲁宾和卡门的实验图解，思考下列问题：
1.实验处理
（1）萨克斯实验中暗处理叶片的目的是什么？
（2）恩格尔曼的实验设计有何巧妙之处？
请从选材，实验对照的设计方面加以说明。
2.对照原则
（1）萨克斯实验中是怎样设计对照的？
其中的自变量是什么
（2）鲁宾和卡门在实验中对照实验类型是什么？
自变量是什么？
3.实验结论
（1）萨克斯实验结果能够证明光合作用的产物除了淀粉外，还能说明什么问题？
（2）鲁宾和卡门实验得到的实验结论是什么？
问题探讨二、光合作用的过程
光反应阶段与暗反应阶段的比较
项目
光反应阶段
暗反应阶段
区
别
场所
条件
物质变化
能量转化
联系
【随堂测评】
1．光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，下列叙述正确的是（ ）
A．光反应不需要酶，暗反应需要多种酶B．光反应消耗水，暗反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，暗反应还原CO2D．光反应储存能量，暗反应释放能量
2.对某植株作如下处理：
①持续光照10分钟，再黑暗10分钟；②光照5秒后再黑暗处理5秒，连续交替进行20分钟。
若其他条件不变，则①②两种情况下，植物所能制造的有机物总量相比（）
A．①多于②B．①少于②C．①和②相等D．无法确定
3.某植物（其叶片如图一所示）放在黑暗中两天后，根据图二所示，处理其中一块叶片。
然后将整株植物置于阳光下4h，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液（棕黄色）显色，下列有关该实验结果和现象的描述正确的是（）
①X和Y两部分对照实验能证明光合作用需要CO2②W和Y两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素③显色后X为蓝色，Y为棕黄色④木塞处所显颜色与前期暗处理无关
A．①②B．①③C．②④D．③④
4.有关C5化合物的叙述中错误的是（）
A．C5与CO2的结合叫做CO2的固定 B．一部分C3经过复杂的变化可形成C5
C．形成C5的反应发生在细胞质基质中 D．消耗五碳化合物的反应发生在囊状结构薄膜上
5．下图是光合作用过程的图解。
请根据图回答下面的问题。
（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，这些色素的作用是____________。
（2）光合作用的过程可以分为两个阶段，A表示____________阶段，B表示____________阶段。
（3）C和D的化学过程分别是____________、____________。
（4）当环境中④的含量突然降至极低水平时，C3和C5含量的变化情况分别是___________、____________。
（5）植物由强光环境转移到弱光环境时，C3含量变化____________，C5含量变化____________。
【高考链接】
1．（2009·江苏高考）某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。
实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如图所示。
下列有关分析正确的有（多选）（ ）
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
2．（2011·江西模拟）根据下面光合作用图解，判断下列说法不正确的是（ ）
A．⑥过程发生于叶绿体基质中
B．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上
C．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、（CH2O）
D.①产生的[H]和①不仅用于还原C3化合物，还可用于矿质离子吸收等
3．（2013·济南模拟）为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质和全部叶绿体。
然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照。
问哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程（ ）
4．（2010·威海模拟）如图是[H]随化合物在生物体内的转移过程，下列对其分析错误的是（ ）
A.［H］经①→②转移到葡萄糖，首先［H］与C3结合，该转变过程属于暗反应
B.［H］经②→①转移到水中，此过程需要氧气参与
C.［H］经②→④过程一般在缺氧条件下才能进行
D.②→①产生的［H］和①→②产生的［H］全部来自于水
二、教学反思
遵照教学设计，我实施了这节内容的教学活动，时间充沛，学生有思考的空间并取得了成功。
主要表现为：
课堂气氛活跃、学生的自主探究和合作探究都很深入、学生之间的互动评价学习得到充分的发展、学生真正成为了学习的主体、培养和提高了学生的学习能力，但在教学的实施过程中也发现了存在的问题和一些应该注意的地方，如果能够做好这些，课堂教学的效果会有进一步的提高。
一、指导思想明确
强调学生的自主学习，充分发挥学生的主体作用。
教师的主要任务就是帮助学生完成从对知识的初步理解深化到综合理解和应用上，把知识转化为能力，真正地发挥主导作用，这样就保证了课堂是学生的、学习是高效的、发展是实际的。
二、教学设计特色
体现了新课程理念，充分体现了自主探究和合作探究学习方式，学生由被动学习变为主动学习，真正改变了学生的学习方式，以探究性学习为主体来获取知识，强调了学习过程和方法的培养，光合作用的探究历程通过分组学习和讨论交流，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、分析和解决问题的能力，以及交流和合作的能力。
改变了以往以教师讲授为主的教学方式，这是本节的显著特色。
三、课前准备充分
使用自主探究和合作探究的教学模式完成导学案。
设计并制作教具激发学生学习兴趣。
例题贴近生活提高了学生学习的兴趣。
四、教学效果评价
光合作用的探究历程这一部分，让学生分组分配好任务，每一组负责一个科学家的发现过程及分析，先自学并查找有关资料，再小组讨论归纳，课堂用来展示归纳并解答疑难问题。
学生模拟了当时科学家的发现过程，兴趣浓厚，把自己置身于科学家的研究过程中，体会了科学家探索科学的方法，其他同学通过提问方式加深了对实验的理解和分析，培养了学生的科学精神和科学态度，提高了学生的兴趣，取得了好的教学效果。
光合作用的过程这部分相对比较难懂，学生学起来感到困难，先让学生自学，对这一部分有个大概的了解，再通过完成光反应和暗反应的比较，更进一步理解光反应和暗反应，再通过疑难解答掌握光反应和暗反应的关系，最后通过多媒体教学手段再现光合作用的整个过程，使课堂容量加大，教学进度加快，课堂效率提高、加深了学生的理解和体会。
让微观的生命过程直观化，有得于学生对光反应和暗反应的理解，这样的教学充分体现了以学生主体，学生自主学习为主，教师只是起到组织者和引领者的作用，这样提高了学生学习兴趣，提高了教学效果，又培养了学生多种能力，激发了学生主动学习的乐趣。
最后由学生畅所欲言，说说由光合作用过程联想到了什么，学生发挥联想、畅所欲言，培养学生的情感态度与价值观及科学的动态观，发挥学生的联想能力。
学生的学习兴趣再次激起，充分培养了学生的语言表达能力。
五、需改进的地方
教学中不能完全以学生为主体，教师为主导，忽视了学生的情感体验，始终担心教学任务的完成，教师的讲解、重复过多。
1、教具设计的略微粗糙，学生在展示时出现了氧气分子粘不上的情况，以后应注意改进。
2.学案与板书重复、精选例题少、只有课外练习来补、占用学生自由学习时间。
3.另外本节分2课时讲，总觉得知识体系不完整，不大连续。
因此，这就需要我不断更新教育理念，转变教学方法，不断加强新课程理论学习，力争把时间给学生多一点，引导学生讨论、探究，使课堂充满生机和活力。
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