3.5光合作用将光能转化为化学能第一课时教案2022-2023学年高一上学期生物浙科版必修1

光反应 一、教材分析 本节课选自浙科版高中生物必修1《分子与细胞》第3章第5节，是在完成了光合作用概述以及捕获光能的色素之后的内容，依据新课标，光反应是“植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程，转换并储存为糖分子中的化学能”这一重要概念下的子概念，也可以具体表述为“光能在类囊体膜上转化为活跃的化学能，并释放氧气”，本节课将重点介绍光能如何转变成生物体能够利用的化学能，使学生充分理解光反应的过程是在特定的场所发生，需要部分条件的支撑，建构结构与功能观，理解物质是能量的载体，建构物质与能量观。 二、学情分析 学生在初中阶段已初步了解光合作用的原料、产物和发生场所，在本节课学习之前学生已完成光合色素提取和分离实验活动的学习，因此对光合作用的发生过程有一个模糊的了解。除此之外，学生已经知道细胞中的能量形式有化学能、势能、电能等、知道能量是可以转化的，也知道生命活动所需能量的直接来源和细胞的储能物质、光和色素能吸收、传递和转化光能等。但是不知道光能如何转化成生物体能够利用的化学能?氧气是如何释放的?这部分内容可以由教师提供实验情境，通过学生的探究活动来理解和强化概念，使学生的科学探究能力和科学思维得到锻炼与增强。对于高一学生来说，其探究生活现象与规律的兴趣很高，也具备一定的逻辑推理能力，使得探究活动的开展成为可能，但往往会对探究的目的性及过程和结论的形成缺乏理性的思考，这就需要教师的引导。 三、教学目标 1.通过对实验现象的分析，构建光反应的概念，认识细胞结构和功能的关系，体验物质与能量观。（生命观念） 2.通过对希尔反应的实验验证，学生以小组为单位完成实验操作、观察现象并记录，分析数据得出实验结论，在这过程中掌握科学探究的基本思路。（科学思维、科学探究） 3.通过探究活动得出的结论，总结并阐明光反应过程中伴随的物质和能量变化。（科学思维） 四、教学重难点 1.教学重点：光反应中的物质变化和能量变化 2.教学难点：NADPH和ATP的形成；光能如何转变为NADPH和ATP中的化学能 五、教学过程 （一）复习导入，设疑激趣 教师引导学生复习光合作用总反应式，认识光合作用的本质是一个氧化还原反应。教师提问:还原剂是什么?怎么来的?光能如何转变成化学能的呢? 【设计意图】简明扼要点题，突出学生的未知疑问，使学生明晰本节课的教学目标与探究目的，为后面的探究活动留有充裕的时间。 （二）合作探究，初构概念 教师在PPT上呈现希尔反应的背景资料和实验原理：1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，用光照射加有氢受体的水溶液如草酸铁（或其他氧化剂，如NADP+、NAD+、DCPIP等）的叶绿体悬浮液时，发现Fe3+还原成Fe2+，并放O2，悬浮液中有水，没有CO2。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的反应称为希尔反应。为学生提供实验器材：台灯一盏、2ml菠菜叶绿体悬浮液5支（1支破碎），2ml的DCPIP溶液3支，10ml试管4支，锡箔纸，试管架等，要求学生自行设计实验方案模拟希尔反应，教师对学生的实验方案进行指正，并要求学生对实验现象做好记录和分析，得出实验结论：光照下，叶绿体中水分解产生氧气，H+和电子。 【设计意图】教师创设真实的、可现场操作的实验情境，让学生亲手操作，提升实验技能，亲身体验科学探究的意义。对进行希尔反应验证实验的过程中，学生除了充分理解光照下，叶绿体中水分解产生氧气，H+和电子的过程，初步得出光反应的发生的场所、条件，同时也生成了一些疑问：如光能去了哪里？氧气，H+和电子中有储存能量吗？等等，为后续学习奠定了基础。在本教学环节中，学生通过交流展示，学会用准确的生物学术语阐明实验结果和结论，提高了合作交流能力。 （三）答疑解惑，巩固概念 引导学生对上一环节中生成的问题进行分析：1. 光能去了哪里？2.氧气，H+和电子中有储存能量吗？教师为学生提供资料—阿尔农的实验：1954年，美国科学家阿尔农（D.Arnon）用离体的叶绿体做实验，在有光照和无CO2的条件下，当向反应体系中供给ADP、Pi和NADP+时，体系中会有ATP和NADPH产生。1957年他发现这一过程总是与水的光解相伴随。学生分析资料，得出结论：光能转变为ATP和NADPH中的化学能，教师进一步追问：光能如何转变成化学能？学生通过分析电子传递链中ATP的形成机理，推测出叶绿体中ATP形成的动力是H+浓度差，随后教师提供资料—贾格道夫的实验，验证学生的推测，得出结论：叶绿体中中ATP形成的动力是H+浓度差，反应场所是类囊体。 教师提出问题串：（1）ATP合成的能量由什么能量转化而来（2）类囊体膜内的H+渗透势能由什么能量转化而来？（3）高能电子的能量由什么能量转化而来？（4）水在希尔反应中的作用是？