3.2光合作用——光能的捕获和转换_教学设计-2024-2025学年高一上学期生物苏教版（2019）必修1

3.2光合作用——光能的捕获和转换 1、课程信息 （1）课程名称：光合作用——光能的捕获和转换 （2）教材版本：苏教版高中生物教材 （3）授课年级：高中一年级 （4）课时安排：2课时 2、课程标准解读 《普通高中生物学课程标准》要求学生通过学习，阐明光合作用中光能的捕获和转换过程，理解光合作用的原理和意义。在本内容中，学生需掌握叶绿体的结构及与光合作用的关系，明确光合色素的种类、功能及提取和分离实验，理解光反应和暗反应的过程及相互联系。通过对这些知识的学习，培养学生的生命观念，让学生认识到光合作用在生态系统物质循环和能量流动中的重要地位；提升学生的科学思维，使其能够运用归纳与概括、演绎与推理等方法理解光合作用的过程和原理；增强学生的科学探究能力，通过实验探究光合色素的相关性质；培养学生的社会责任，使学生关注光合作用原理在农业生产等领域的应用，为解决实际问题提供理论支持。 3、教材分析 本节内容是苏教版高一生物必修1 分子与细胞的重要内容。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，是理解生态系统功能等知识的基础。教材首先介绍了叶绿体的结构，为学生理解光合作用的场所提供了基础。接着详细阐述了光合色素的种类、功能以及提取和分离实验，让学生从分子层面认识光合作用捕获光能的物质基础。随后深入讲解光能在叶绿体中的转换过程，包括光反应和暗反应的具体步骤和相互关系。教材通过丰富的图片、示意图和实验，帮助学生直观地理解抽象的光合作用原理。同时，教材注重联系实际，引导学生思考光合作用原理在农业生产中的应用，培养学生将知识应用于实践的能力。 4、教学目标（核心素养目标） （1）生命观念：通过学习光合作用中光能的捕获和转换过程，理解光合作用在维持生命系统中的重要作用，建立生命的物质与能量观、结构与功能观，认识到生物与环境之间的相互依存关系。 （2）科学思维：运用归纳与概括、演绎与推理等方法，分析光合色素捕获光能的机制以及光反应和暗反应的过程，培养逻辑思维能力；能够构建光合作用过程的概念模型和物理模型，加深对光合作用原理的理解。 （3）科学探究：通过参与光合色素提取和分离实验，学会提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析结果并得出结论，培养科学探究能力；能够在实验过程中发现新问题，进一步探究光合色素的相关性质。 （4）社会责任：关注光合作用原理在农业生产、环境保护等领域的应用，了解如何通过合理利用光合作用原理提高农作物产量、解决能源危机和环境问题，积极参与相关社会议题的讨论，为可持续发展贡献自己的力量。 5、教学重难点 （1）教学重点 ①叶绿体的结构和功能。 ②光合色素的种类、功能及提取和分离实验。 ③光反应和暗反应的过程及相互关系。 （2）教学难点 ①光合色素捕获光能的机制。 ②光反应和暗反应过程中物质和能量的变化。 ③理解光合作用过程中各环节之间的协同运作。 6、教学过程 第一课时 （1）导入新课（5分钟） 展示一片绿色植物的叶子，提问学生：这片叶子为什么是绿色的？植物如何利用光能制造有机物？引导学生思考，激发学生对光合作用中光能捕获和转换的好奇心，从而导入本节课的主题。 （2）新课讲授（30分钟） ①叶绿体的结构和功能（10分钟） 展示叶绿体的亚显微结构模式图，引导学生观察叶绿体的双层膜、基粒和基质等结构。讲解叶绿体基粒由许多类囊体堆叠而成，增大了膜面积，为光合作用的光反应提供了场所；基质中含有与暗反应有关的酶等物质。结合结构讲解叶绿体是进行光合作用的场所，强调结构与功能相适应的生物学观点。 ②光合色素的种类和功能（10分钟） 展示不同光合色素吸收光谱的示意图，讲解光合色素分为叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）。介绍叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。通过生活实例，如秋天叶片变黄等，帮助学生理解不同色素的功能及对植物颜色的影响。 ③光合色素的提取和分离实验（10分钟） 讲解实验原理：光合色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，且在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。展示实验材料和用具，详细讲解实验步骤：提取色素（研磨叶片、过滤）、制备滤纸条、画滤液细线、分离色素。强调实验注意事项，如研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用、滤液细线要细直且重复画几次等。播放实验视频，让学生直观感受实验过程。 （3）课堂小结（5分钟） 与学生一起回顾本节课所学的叶绿体的结构和功能、光合色素的种类和功能以及光合色素提取和分离实验的相关知识，强调重点内容。 （4）课堂检测（10分钟） ①叶绿体中与光合作用有关的酶分布在（ ） A. 外膜 B. 内膜 C. 基粒和基质 D. 类囊体 答案：C 解析：光反应的酶分布在基粒的类囊体薄膜上，暗反应的酶分布在基质中。 ②在光合色素的提取和分离实验中，加入碳酸钙的目的是（ ） A. 使研磨更充分 B. 提取色素 C. 分离色素 D. 防止色素被破坏 答案：D 解析：碳酸钙可中和细胞中的有机酸，防止色素被破坏。 （5）课后作业（5分钟） ①复习光合色素提取和分离实验的步骤和注意事项。 ②思考如果实验过程中滤液细线触及层析液，会出现什么结果？ 第二课时 （1）导入新课（5分钟） 回顾上节课光合色素提取和分离实验的结果，提问学生：不同色素在滤纸条上的位置不同说明了什么？引出本节课关于光能在叶绿体中转换过程的内容。 （2）新课讲授（30分钟） ①光能的吸收和转换（光反应）（15分钟） 展示光反应过程的示意图，讲解光能首先被光合色素吸收，其中少数处于特殊状态的叶绿素a能够吸收并转化光能，将水分解成氧气和[H]，同时形成ATP。强调光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜，物质变化是水的光解和ATP的合成，能量变化是光能转化为ATP中活跃的化学能。通过提问引导学生思考：光反应产生的氧气从何而来？ATP中的能量来自哪里？ ②二氧化碳的固定和还原（暗反应）（10分钟） 展示暗反应过程的示意图，讲解二氧化碳首先与五碳化合物结合，被固定形成三碳化合物，然后在ATP和[H]的作用下，三碳化合物被还原成糖类等有机物，同时五碳化合物再生。强调暗反应发生的场所是叶绿体基质，物质变化包括二氧化碳的固定、三碳化合物的还原等，能量变化是ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。通过举例，如温室中增加二氧化碳浓度可提高农作物产量，帮助学生理解暗反应的过程和意义。 ③光反应和暗反应的关系（5分钟） 通过对比和联系，讲解光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等原料，两者相互依存、紧密联系，共同完成光合作用过程。强调光合作用是一个整体，任何一个环节受到影响都会影响整个光合作用的进行。 （3）课堂小结（5分钟） 与学生一起回顾本节课所学的光反应和暗反应的过程及相互关系，强调光合作用过程中物质和能量的变化，加深学生对光合作用原理的理解。 （4）课堂检测（10分钟） ①光合作用暗反应阶段中直接利用的物质是（ ） A. 氧气和[H] B. 叶绿体色素 C. 水和ATP D. [H]和ATP 答案：D 解析：暗反应中三碳化合物的还原需要[H]和ATP。 ②光反应为暗反应提供的物质是（ ） A. [H]和H2O B. [H]和ATP C. ATP和CO2 D. H2O和CO2 答案：B 解析：光反应为暗反应提供[H]和ATP用于三碳化合物的还原。 （5）课后作业（5分钟） ①绘制光合作用过程的概念图，标注光反应和暗反应的场所、物质变化和能量变化。 ②查阅资料，了解光合作用原理在农业生产中的其他应用，下节课进行分享。 7、学习方法指导 （1）在学习叶绿体的结构和光合色素相关内容时，引导学生采用观察法，仔细观察教材中的图片和实验现象，结合文字描述，理解叶绿体的结构与功能的关系以及光合色素的特点。 （2）对于光合作用过程，建议学生采用归纳与概括、对比分析的方法。将光反应和暗反应的场所、物质变化、能量变化进行归纳总结，对比两者之间的联系和区别，构建清晰的知识框架。 （3）鼓励学生通过实验探究的方法，亲自参与光合色素提取和分离实验，在实践中理解实验原理和步骤，培养科学探究能力。同时，引导学生在实验过程中思考问题，如实验结果异常的原因等，提高学生分析问题和解决问题的能力。 8、教学总结 本节课围绕光合作用中光能的捕获和转换展开教学，通过两课时的学习，学生了解了叶绿体的结构和功能，掌握了光合色素的种类、功能及提取分离方法，深入理解了光反应和暗反应的过程及相互关系。在教学过程中，通过多种教学方法，如直观演示、实验探究、问题引导等，培养了学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等核心素养。同时，注重联系生活实际，让学生体会到生物学知识在生产生活中的重要应用。 9、教学反思 在教学过程中，通过图片、视频和实验等多种方式，学生对叶绿体结构、光合色素和光合作用过程有了较为直观的认识，大部分学生能够理解和掌握相关知识。但在讲解光反应和暗反应过程中物质和能量变化这一难点时，部分学生理解起来仍有困难，在后续教学中可以增加更多动画演示和实例分析，帮助学生理解。在实验教学方面，虽然学生参与度较高，但在实验操作的规范性和对实验结果的分析能力上还有待提高，应加强实验前的指导和实验后的总结。此外，在引导学生将光合作用原理应用于实际生活方面，可以进一步拓展和深化，提高学生的社会责任意识。 学科网（北京）股份有限公司 $$