第五章 第4节 能量之源----- 光与光合作用
一、学情分析
学生在小学的《科学》和初中《生物》课中已学习过有关光合作用的知识，在生活实践中对光合作用也有所了解。这些知识、经验和技能是学好本节内容的重要基础。对于光合作用中的物质代谢和能量代谢过程的学习学生会有些困难。针对这种情况，在教学过程中教师可以多角度提出问题，引导学生围绕问题进行分析、推理，从而得出结论。
二、教学目标
1、知识目标：说明光合作用的原理和光合作用的过程。
2、能力目标：通过对光合作用探究历程的学习，培养学生分析、推理的思维能力；
通过对光合作用过程的学习，培养学生知识整合的能力。
3、情感目标：激发学生进行科学探究的兴趣；
感受科学家实事求是的科学态度、坚忍不拔的意志品质；
养成严谨的科学态度，树立创新的科学精神。
三、教学重点
光合作用的原理和光合作用的过程。
四、教学难点
光合作用的过程中物质变化和能量变化。
五、教学准备
多媒体课件。
六、教学方法
讨论法、探究法、分析法、讲授法等相结合。
七、教学策略
1.对多个实验进行有效的整合
光合作用的探究历程中有一系列的实验，学生学习这些探究实验的过程也就是学习光合作用原理的过程。有些实验学生在小学和初中时就有所接触，对于这些探究实验的学习采取以学生自学为主，教师从多角度提出问题，让学生带着问题去阅读、思考、讨论，在学生解答的基础上教师再加以适当的点拨，引导学生归纳出光合作用的反应式。通过对反应式中元素的来源和去向的探究把学生引入鲁宾、卡门实验和卡尔文实验的学习，这两个实验对大部分学生而言较为陌生，教师先讲授实验过程，再提出问题，接着引导学生分析实验现象，得出实验结论，让学生体验、感受科学家实验的科学性、严谨性。
2.对教材中的某些知识做了适当的调整
在讲授探究氧气来源的实验时穿插介绍光合作用光反应的内容；在讲授探究碳元素的转移途径的实验时穿插介绍暗反应的内容，这样处理不仅将光合作用的探究历程与光合作用的过程进行了有机的整合，便于学生把握它们的联系；还突出了教学中的重点、突破了教学中的难点。
3.师生共同总结光合作用的过程，不仅可以引导学生从整体上把握光合作用中的物质变化和能量变化，还可以培养了学生对知识归纳、整合的能力。总结过程中教师还逐步画出光反应、暗反应过程的板图，使教师对光合作用的过程教学变得更加完整，更有利于学生得掌握。
八、教学设计
教学程序
教 学 过 程
设计意图
教 师 活 动
学生活动
复习
旧课
，
引入
新课
投影：复习上一节课内容
过度：
通过前面的学习我们知道了叶绿体上不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还分布着许多进行光合作用所必需的酶。那么，这些色素吸收的光能将会转移到何处？这些酶催化了哪些生化反应？今天就让我们来共同学习这些内容。
板书： 第四节 能量之源——光与光合作用
二．光合作用的原理和应用
回忆上节课所学，期待新课的学习。
建立新旧知识的连接。
新课教学
1．1642年 比利时 海尔蒙特实验
2．1771年 英国 普利斯特利实验
3．1779年 荷兰 英格豪斯
4．1845年 德国 博耶
5．1864年 德国 萨克斯实验
6．1939年 美国 鲁宾、卡门实验
7．20世纪40年代 美国 卡尔文实验
总结
光合作用的探究历程
疑问：植物为什么长大？所需营养物质来自哪里？
课件展示背景资料
观点是否正确？怎样证实？
（课前已发给学生相关资料阅读，并要求将数据整理成表格）
投影1～2名学生设计的表格
实验前
实验后
重量变化
柳苗
土壤
此实验能得出什么结论呢？
通过实验，海尔蒙特推翻了亚里士多德的错误观点，那他的实验结论完全正确吗？
从植物生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？
引导提出问题：空气对植物的生长有影响吗？
投影图片实验过程，引导思考：
1.几组实验的现象是什么？
2.有无植物的两组实验装置起什么作用？
3.该实验装置中玻璃罩有什么作用？（引导分析，并指出实验设计中的基本原则：对照、单一变量等）
普利斯特利的实验看似简单，但后人做得实验很多不能成功，这是为什么呢？引导提出问题。
铺垫：简介荷兰科学家英格豪斯
直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确这一结果。可见生物科学的发展需要建立在其他学科的基础上。
在这一过程中，光能哪去了？
铺垫：简介德国科学家博耶
过渡：光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？
问题：植物光合作用除了释放氧气，还产生什么物质呢？
引导思考：
1．暗处理这一步是否可以省略？为什么？
2．本实验是否存在对照组？若有，请指出单一变量。
3．这个实验可得出什么结论？
（强化科学探究实验设计的基本方法、原则）
补充：除淀粉外，还可产生其他有机物，表示为（CH2O）。
结合课件引导归纳每个实验结论，并同步板书：
问题：应标记哪一元素？怎样设计实验？
点评学生的实验设计，肯定他们的优点，指出存在的不足。
课件简要展示实验过程，并引导得出结论。
问题：光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？
简述卡尔文循环
通过学习，我们可以看到几代科学家历经三百多年才对光合作用这一生理过程有了较清楚的认识，可见科学发展的道路是很艰难的，不仅包含了科学家们的艰辛和智慧，还与科学技术的进步发展密切相关。光合作用是个非常复杂的过程，仍有许多未知领域，对光合作用更深层次的探索，目前仍在进行，希望在以后的研究成果中能看到同学们的名字。
今天我们只是简单了解光合作用的生理过程，具体是如何进行的呢？
回忆所学，联系生活经验，畅谈对光合作用的认识。
学生自主学习并围绕问题进行思考、讨论。
在讨论、交流的基础上由学生提出不能很好解决的问题。
学生联系所学，写出光合作用的反应式。
学生尝试归纳概念。
学生观察反应式，思考后各抒己见。
学生观察课件，聆听老师讲授。
学生围绕问题积极思考、展开讨论。
学生思考。
学生认真听讲。
学生紧跟老师设问积极思考。
学生联系前面所学的同位素标记法，认真听课，积极思考。
引导回忆旧知，联系生活实际，激发学习兴趣。
培养学生自学能力。引导学生对实验现象进行分析并得出结论，培养了学生的思维能力。
培养学生运用知识的能力。
培养学生的发散性思维。
通过讲授科学家探究实验中的重点实验，再设计问题，引导学生思考、讨论，最终获得正确结论。同时让学生感受科学家设计实验的严谨与科学。
激发学生探知新知的欲望。
层层设问，引导学生完成对光合作用过程的探知。
授新课
光反应
过程
暗反
应过程
师生共同学习：光合作用的过程
（二）光合作用的过程 播放视频动画，引导学生思考相关问题：
1.光反应阶段：
叶绿体中色素吸收的光能发挥了哪两方面的用途？
⑴物质变化有哪些？ （H2O变成了 ﹝H﹞和O2
ADP和Pi变成了ATP）
⑵能量变化有哪些？ （光能转化成ATP中的化学能）
场所是类囊体的薄膜。
(教师边总结边画光反应阶段的板图)
过度：光反应生成了两种非常重要的物质﹝H﹞和ATP，这两种物质被转移到叶绿体基质中去，继续参与暗反应。
2.暗反应阶段：
⑴物质变化：CO2的固定
C3的还原
⑵能量变化：ATP中的化学能转化成糖类中化学能
场所是叶绿体基质。
(教师同时画出暗反应阶段的板图)
引导学生归纳总结，建知识结构，提升学科能力。
教师通过逐步画板图表示光合作用的过程，可帮助学生整合知识、理解知识。同时让学生明确光反应和暗反应过程中的每一个物质变化的来龙去脉和相应的能量转化过程，以便从整体上认识和理解光合作用。
课
堂
巩
固
课件中表格比较光反应和暗反应：
练习：
1.光合作用释放的氧气来自 。
2.光合作用发生的部位是 。
3.光反应为暗反应提供的物质是 和 。
4. 某科学家用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，此碳原子的转移途径是( )
A．二氧化碳→三碳化合物→糖类
B．二氧化碳→五碳化合物→三碳化合物→糖类
C．二氧化碳→叶绿素→ADP
D．二氧化碳→叶绿体→ATP
及时通过反馈，了解学生对重点知识的掌握情况。
作
业
略
巩固新知
板
书
设
计
第四节 能量之源——光与光合作用
二．光合作用的原理和应用
（一）探究历程
CO2+H2O ————→ （CH2O）+O2
（二）光合作用的过程
1.光反应阶段：
⑴物质变化：H2O变成了 ﹝H﹞和O2
ADP和Pi变成了ATP
⑵能量变化：光能转化成ATP中的化学能
⑶场所：类囊体薄膜
2. 暗反应阶段：
⑴物质变化：CO2的固定
C3的还原
⑵能量变化：ATP中的化学能转化成糖类中化学能
⑶场所：叶绿体基质
（光反应、暗反应阶段板图见上面）
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