5.4光合作用与能量转化教学设计-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第 5 章 细胞的能量供应和利用 第 4 节 光合作用与能量转化 第 2 课时 光合作用的原理 学情分析 通过对第一课时的学习， 学生了解了光合作用的基本条件是需要绿叶中光合 色素的存在， 加上学生在初中阶段已经学习过光合作用的总反应式， 为本节课的 学习打下了基础。本课时包含丰富的科学史资料， 通过对科学家探究光合作用历 程的分析， 逐步建立光合作用原理的模型。可以充分培养学生的科学思维和探究 能力，以及像科学家一样不畏惧实验失败的科学精神。 教学目标 1. 通过对相关科学史资料的阅读分析， 培养学生逻辑推理能力和自主探究意识。 2. 尝试进行小组合作，共同构建光合作用原理的模型，并对光反应和暗反应进 行比较归纳。 3. 能够从物质和能量的角度分析光合作用过程中物质和能量变化，并且理解光 合作用的意义。 教学重难点 1. 光合作用的科学史资料分析。 2. 光合作用的原理和意义。 教学准备 多媒体课件，模型 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 情境创设 请同学们观看一段植物叶肉 细胞微观世界的视频，尝试说出 自己熟悉的结构名称。 师生联系初中知识共同回忆 光合作用的过程：光合作用是将 CO2 和 H2O 转化为储存能量的 (CH2O)，同时释放 O2 的过程。 问：这个过程具体是怎样进行 的？ 氧气中的氧元素是来自于 CO2 还是 H2O？ 关于光合作用许许多多科学家 竞相研究，本节课挑选上个世纪 五位科学史资料给学生探讨。 观看植物微观世界的视 频，尝试说出自己熟悉的结构 名称。 回忆光合作用的过程。 教学环节 教师活动 学生活动 【讲述】 关于光合作用的推测有过甲 醛学说，但后来被否定，因为科 学家发现甲醛对植物有毒害作 用。 曾经，科学家认为有机物的 合成是在有光的条件下才能发生 的。事实情况真的是这样的吗？ 上个世纪初有科学家根据一些现 尝试评价甲醛学说的的科 学性与否。 任务一 ：科 学史资料分 析 象提出光合作用分为光反应和暗 反应阶段，这个推论后来被另一 位科学家通过间歇性光照实验所 证实。 【展示资料 1】间歇性光照 实验。 A 组：先光照后黑暗，时间 各为 67.5 s，光合作用产物的相 对含量为 50% B 组：先光照后黑暗，光照 和黑暗交替处理，每次光照和黑 暗时间各为 7.5 s，光合作用产物 的相对含量为 70% C 组先光照后黑暗，光照和 黑暗交替处理，每次光照 和 黑暗时间各为 3.75 ms ，光合作 用产物的相对含量为 94% D 组：(对照组)光照时间为 135 s，光合作用产物的相对含量 为 100% 【提问】 1. A、B、C 三组相比自变 量是什么？因变量是什么？ 2.哪 一 组 光合作 用 效 率 最 高？有机物的合成一定要在有光 的条件下进行吗？ 分析资料， 小组讨论交流。 分析资料信息尝试回答： A、B、C 三组对比， 自变量是 光照和黑暗的交替频率，因变 量是光合作用产物的相对含 量。相对而言，C 组的光合作 用效率最高。 教学环节 教师活动 学生活动 该实验证明了光合作用可以 分为光反应和暗反应两阶段。 【展示资料 2】 1937 年，英国植物学家希尔 （RobertHill ， 1899—1991）将 植物细胞破碎， 获得离体叶绿体。 发现，在光照下，在离体叶绿体 的悬浮液中加入足量的铁盐或其 他氧化剂（悬浮液中有 H2O，没 有 CO2 ），离体叶绿体虽然不能 小组讨论，分析资料。 尝试按照希尔的观点将相 关反应的模型放置在相关位 置，进行光合作用模型建构。 学科网（北京）股份有限公司 任务一 ：科 学史资料分 析 合成有机物，但 Fe3+被还原为 Fe2+ ，同时离体的叶绿体释放出 O2。像这样，离体叶绿体在适当 条件下发生水的光解、产生氧气 的化学反应称作希尔反应。 【提问】 1.希尔的实验说明叶绿体在 光照条件下发生了什么反应？ 2.希尔的实验是否说明水的 光解与糖的合成不是同一个化学 反应？ 尝试写出希尔反应的反应 式。 【展示资料 3】 鲁宾和卡门的实验 1941 年，为了确定光合作用 释放的 O2 的来源，美国科学家 鲁宾和卡门用 18O 作为标记物， 制备出 H218O 和 C18O2。他们将 小球藻分成 3 组，供给掺有不同 比率 18O 的碳酸氢盐（提供 CO2 ）和 18O 的水，一段时间后，检测光 合产物氧气中含 18O 的比率，发 现各 分析资料尝试回答： 1. 叶绿体在光照条件下 发生了水的分解，产生了氧气 和氢离子。 2.能够说明。希尔反应中 有水，没有提供二氧化碳，因 此说明水的光解并非必须与糖 的合成相关联。 教学环节 教师活动 学生活动