光合作用过程的教学.docx
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光合作用过程的教学
光合作用过程的教学
教材分析
1、讲授光合作用要突出绿色植物新陈代谢的特点
新陈代谢是生物最基本的特征，它包括物质代谢和能量代谢。
生物的一生中时刻不停地进行着物质代谢和能量代谢，一旦停止，生命也就结束了。
因此，新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础。
光合作用是绿色植物新陈代谢的一项重要生命运动。
它的实质包括两个变化：
物质变化，将无机物转变成有机物；能量变化，将太阳光能转变成化学能贮藏在有机物中。
光合作用的这两个变化，突出地反映了绿色植物新陈代谢的特点。
因此说，光合作用是绿色植物新陈代谢过程中，同化作用的核心。
从物质转变和能量转变过程看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
绿色植物自身有机物的利用以及其它的绝大多数生物的有机物和能量的来源都是通过光合作用制造的。
光合作用是地球上一切生命生存、繁衍的根本源泉。
矿质离子
有机物
CO2H2O
H2O
矿质代谢
水分代谢
呼吸作用
本章动物的物质代谢能量代谢的基础
第七章生态系统结构、能量流动、物质循环（碳循环）的基础
后继学习
光合作用
知识迁移
2、弄清楚光合作用与绿色植物其它代谢的关系，以及与其它章节的联系
第一章糖类
第二章叶绿体的结构、成分及功能
本章酶、ATP
光合作用有关知识的教学，既要与前面的章节联系，尽量引导学生复习、回忆、应用旧知识，做好知识的迁移和内化；又要使学生牢固掌握有关光合作用的基础知识和基本概念。
为学习做好知识铺垫，打好基础。
3、把握教材内容，正确处理教学难点
高中生物（全一册）必修本，人教社1990年10月版本，光合作用教材内容包括：
光合作用的场所——叶绿体中的色素；光合过程；光合作用的重要意义以及光合作用的概念、实质等内容。
我把本节教材分为两大块知识：
通过光合作用过程教学，由光合作用表示式，概括出光合作用的概念、实质；再由光合作用反应式、实质，通过谈话、议论，由学生总结光合作用意义。
尽量联系生产、生活实际，使学生加深理解。
光合作用的过程是教学重点，也是教学难点。
由于教学内容的抽象性，又要涉及有关生化知识，难度较大。
因此这部分知识应根据学生的水平，深入浅出讲授，使学生便于理解和接受，但不要讲的太深，以免加重学生负担。
教学目标
（仅就光合作用过程的教学而制定）
1．使学生了解光合作用的场所——叶绿体的结构、组成以及其中色素的分布、种类和作用；理解叶绿体中的酶、色素与光合作用的关系；理解光合作用的过程：
光反应和暗反应的基本要点和密切联系；理解光合作用的概念，掌握光合作用的实质。
2．引导学生分析光合作用的光反应和暗反应的基本生理过程，概括光合作用物质和能量转变的本质，培养学生思维能力，分析综合能力；通过叶绿体的结构与功能，色素的分布和作用的学习，使学生建立生物体结构与功能统一的观点。
3．通过学习光合作用的过程和实质，引导学生思考分析提高光合作用的条件和途径，培养学生理论联系实际，学以致用的科学素质。
增强对维护生态环境重要性的认识，从而对学生进行生命科学价值观的教育。
教学重点、难点
重点：
1、光合作用的过程：
光反应和暗反应的生理变化及相互联系。
2、光合作用的场所：
叶绿体结构、特点与功能适应关系；色素的种类和作用。
难点：
光合作用过程的两个阶段：
光反应和暗反应的生理变化和特点，物质变化和能量变化的实质。
教学设计
1．根据学生已有的初中植物学知识和刚学过的水分代谢和矿质代谢知识，提出绿色植物生活过程中需不需要有机物？
如何进行有机物和能量代谢？
从而引出光合作用课题。
2．绿色植物的光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
因此，要以光合作用的能量变化：
（光能→ATP中活泼化学能→葡萄糖等有机物中稳定化学能）和物质变化（水和二氧化碳合成葡萄糖等有机物）作为教学主线，并围绕这条主线展开光合作用过程的教学。
3．光反应和暗反应是本课核心的内容。
光、暗反应的物质变化和能量变化是教学难点。
该内容应放在一节课的第5～25分钟的黄金时段讲授，有利于突出重点和突破难点，保证教学效果。
4．紧扣物质和能量代谢教学主线，分析光反应和暗反应的关系，概括光合作用的实质。
最后介绍鲁宾和卡门的“小球藻”实验，证明氧气释放全部来自水，让学生思考该如何修订光合作用表示式。
展示色素层析纸条，使学生了解色素的种类和颜色，至于如何提取、分离高等植物叶绿体内的色素？
给学生留下悬念，和期盼实验的心理。
教学过程
光合作用过程的教学，包括以下四部分教学内容：
（一）如何导入光合作用的学习
（一）给出投影片，看片并联想绿色植物的水分代谢和矿质代谢。
此图说明什么？
学生答：
说明绿色植物在生活过程中需要H2O，需N、P、K等矿质元素。
H2O、N、P、K等矿质元素都是无机物，那么绿色植物生活过程中需不需要糖类、蛋白质等有机物呢？
植物的一切生活活动需不需要能量呢？
学生会说：
需要。
那么植物所需的有机物，能量哪里来呢？
图上有所暗示：
来自绿色植物的光合作用。
从而引出光合作用的课题并板书。
尽管光合作用有关知识在初中乃至小学自然课里学过，但那是好多年前的事。
要问什么是光合作用，学生一定说不好。
但要尽量让学生回忆，让学生说。
根据学生回答由教师写出光合作用的表示式，引导学生议论。
此式缺少条件吗？
有学生会说缺少叶绿素，也有说缺少叶绿体，纠正后强调：
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
（箭头下，用绿色粉笔写叶绿体，要大而醒目）
（二）光合作用是在叶绿体中进行的吗？
叶绿体是光合作用的场所吗？
利用素材库中的课件“光合作用——恩吉尔曼实验”简介1880年德国恩吉尔曼用水绵的光合作用实验。
即把水绵（一种绿藻含螺旋状叶绿体），和好氧细菌放在黑暗环境，用极细光速照射水绵，可见，好氧细菌集中在光束照射的部位；如完全在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位周围。
恩吉尔曼的实验证明什么？
氧是叶绿体释放的，叶绿体是绿色植物光合作用的场所。
叶绿体为什么能进行光合作用，引导学生从事物内部，即叶绿体的内部结构和组成找原因。
复习回忆叶绿体的结构和成分，用图强化学生对叶绿体结构的认识，识别色素和酶的存在部分。
基粒——片层结构薄膜，呈绿色，含有色素，主要是叶绿素
结构
基质——催化光合作用的一系列酶
关于酶，在新陈代谢概述中，刚讲过。
重点谈色素。
光合作用中色素起什么作用？
可演示太阳光或白炽灯光透过分光镜，后呈现（赤橙黄绿青蓝紫七种光带）；当把色素提取液放在光源和分光镜之间，现象是：
在原蓝紫光区出现明显暗带，红光区部分暗带？
分析什么原因？
说明色素吸收可见光：
蓝紫光、红光。
这些光被吸收后干什么呢？
回到光合作用表示式上，大家留神看，此光合作用的前后有什么变化？
启发后回答：
物质变化：
CO2、H2O转变成C6H12O6和放出O2
能量变化：
光能哪里去了呢？
转变成化学能贮藏在葡萄糖等有机物中。
光合作用的这两个变化极为重要，意义重大。
如此重要的变化恰恰就是在薄薄的绿叶之中，小小的绿叶体里进行的。
光合作用在叶绿体里是怎样进行的呢？
光合作用的发现史已有200多年，特别是近几十年许多科学家致力于光合作用的研究，使人们对于光合作用的机理和认识逐步深入。
德国人，瓦布克通过实验揭示了光合作用的秘密。
原来光合作用是一个十分复杂的生化反应，有些变化瞬间进行（10-9秒）难以捕捉。
总的来说光合作用过程，分为光反应和暗反应两个阶段。
（三）光反应和暗反应怎么回事？
给图片：
光合作用示意图，要求学生聚精会神认真看图，由外向里，由左到右一一识图，对图，分子式看不懂地方尽管提出。
盖上暗反应，先讲光反应，要求学生从图中看出两个变化：
物质变化，能量变化。
学生能较快说出物质变化是：
水分解为O2、[H]；能量变化，教师适当提示指出，光能转变为ATP中化学能。
（这部分内容，教材中没有具体描述，但高中学生已有较丰富的理化知识，且抽象思维能力较强，教师做必要的机理讲解，学生完全可以接受。
）
光具有能量。
（一定波长光子流）光能照在绿叶上，照在叶绿体的基粒上，片层结构薄膜上色素分子就像收音机集电波的天线一样接受光能。
叶绿素分子吸收光能能力极强，瞬间获得足够能量，叶绿素分子被激发，迅速射出一个高能电子。
叶绿素分子由于失电子，造成电子亏缺，呈不稳定态，具强烈夺回电子能力。
实验证明，最终向水分子夺回电子，导致水发生分解：
形成O2，氢离子，H+与一种辅酶II的物质结合形成[H]。
强调指出：
水被分解的实质，简单说：
在光能作用下，叶绿素等色素吸收光能，迫使水分解。
（水被氧化成分子态，放出氢离子（H+）和电子（e－）这个电子使色素（叶绿素）恢复为原来状态。
教师随讲随画如下示意图（板书II）
（电子和H+的受体辅酶II[NADP]）还原型辅助酶II
与H结合而被还原成（NADPH2）
叶绿素分子射出的高能电子带有能量，经过一系列电子传递，其能量在酶的作用下，被ADP捕获与一分子磷酸结合转变为ATP。
于是光能经过一系列转变贮存在ATP中高能磷酸键中的化学能。
（板书）整个过程需光的能量推动，该反应过程叫光反应。
光反应生成物中O2，并没有葡萄糖等有机物生成，葡萄糖何时生成，怎样生成。
[H]、ATP在葡萄糖生成中究竟有没有作用呢？
起什么作用呢？
看暗反应图解，提示看两个变化：
物质变化和能量变化。
如何形成
看光合作用总反应和暗反应图像，CO2C6H12O6，
引导学生分析：
（1）CO2转变成C6H12O6，（C、H、O元素），得H过程，CO2被还原。
（2）由CO2简单的无机物还原成有机物，绝非易事，要经过一系列的复杂变化。
（3）CO2被还原为C6H12O6需要什么？
还原剂、能源：
是太阳光能，还是ATP。
有了以上知识准备，再讲CO2如何转变为糖的生理过程。
我们知道，CO2结构较稳定，化学性质不活泼，它是很难被还原的。
在酶的作用下，CO2首先与五碳化合物（二磷酸核酮糖）结构，形成两个三碳化合物（磷酸甘油酸）。
这样，化学性能不活泼、气体形态的CO2被固定。
无机物
固定还原
接着三碳化合物在酶作用下，经过一系列复杂变化生成葡萄糖，还原剂[H]，能量物质ATP。
结果ATP中活泼化学能转变为稳定的化学能贮存在葡萄糖等有机物中。
同时，另外一些三碳化合物经过复杂变化又再生成C5化合物，去补充C5消耗，使此反应周而复始地循环进行。
有机物
O2
[H]
C6H12O6物质变化
CO2＋C5
2C3
酶
H2O
供[H]
贮存
代谢
光能
吸收
色素
利用
化学能
光能
ADP＋Pi＋能
ATP
供能
能量变化
暗反应
光反应
实质
过程
板书，并强调两个变化，两项生理活动，四个要点。
总结并讨论：
从过程来看：
光反应和暗反应联系的纽带、桥梁是[H]、ATP。
没有光反应，就没有[H]、ATP，三碳化合物不能还原为糖和C5再生。
没有暗反应，[H]、ATP不断积累，必将抑制光反应使光反应不能顺利进行。
因此光反应暗反应，密切联系，互为依存。
物质变化
能量变化
从代谢看，两个变化
联系是什么？
光能推动整个光合作用的进行，可以这样说：
光能直接推动光反应，间接的使暗反应进行下去。
光能最终转化为稳定化学能，贮存在有机物中。
光合作用是植物特有的同化作用过程。
物质代谢伴随能量代谢。
本节光合作用过程的教学，概括说讲了十二个字：
两个阶段、两个变化、两点实质。
给投影片，（迭片投影），复习提问。
过程
光反应
暗反应
条件
光
需光
不需光
叶绿素、酶
叶绿素、酶
不需叶绿素、需酶
原料
H2O
CO2
反应部位
基粒片层结构薄膜
基质中
代谢
物质
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