“光合作用的过程”教学设计

孟赟

摘要：重温科学家的实验，在了解科学史实的同时，让学生感受到科学家实验方法的巧妙，并通过问题探究式教学引导学生自主构建光合反应式及具体过程。

关键词：光合作用过程;教学设计;科学史

1 教材分析

光合作用的过程选自高中生物学苏教版教材必修一，该内容对于培养学生的物质能量观，以及理解光合作用的意义和在实际生产实践中的应用都有十分重要的影响。

在学习本节内容时，高一学生已经掌握了初中书本中光合作用的基本定义，而且有一定的思考分析能力，但其中涉及到的生物学相关知识、概念比较繁杂，学生难以消化。为此，本节课的教学设计从生产实践入手，将生活素材与自主学习、合作交流等活动进行有效结合，提高学生学习兴趣，并不断引导学生思考，进行数学模型的构建，促进学生对相关知识的内化。

2 教学目标

【生命观念】

1.理解光合作用的具体过程，加深结构和功能相适应的观念;

2.通过物质能量的变化，比较光合作用两个阶段，从而掌握光合作用的实质。

【科学思维】

结合科学的思维方法，设计实验，并得出结论;

通过对比材料，学会分析比较、归纳总结光合作用概念，阐明光合作用原理，提高思维能力;

【科学探究】

根据实验目的设计实验，掌握科学探究的基本思路和方法，并熟练应用在对实际问题的分析与解决方面，发展科学思维，培养创新能力。

【社会责任】

增强学生对实践问题的关注意识，提高学生对生物的兴趣;

了解植物对于环境的重要意义，增强学生对环境的保护意识。

3 教学重难点

教学重点：光反应、暗反应过程。

教学难点：光合作用各阶段中的物质能量变化。

4 教学过程

4.1 导入

学生：回忆上节课总结的光合作用定义、反应式

CO2 + H2O  光叶绿体  有机物+ O2

4.2 光反应

教师：根据光合作用反应式，提出一系列问题。

1、O2的氧原子是来自CO2还是H2O？

2、CO2和H2O在自然环境中只能产生不稳定的碳酸，为什么在叶绿体内能生成有机物和O2？

3、有机物是糖类还是其他物质？

学生：自主性探究O2的来源（提示分泌蛋白中的同位素标记法）

教师：提供希尔实验相关材料[1]-将离体的叶绿体加入具有氢受体（NADP+）的水溶液中，在无CO2的条件下给予光照，发现叶绿体中有O2放出。

学生：O2是由H2O分解产生的，CO2不參与生成O2的相关过程。

2H2O  光  4H+ + O2

教师：提供阿尔农实验相关材料[1]-在离体的叶绿体溶液中加入ADP、Pi、NADP+ ，在无CO2的条件下给予光照处理，最后检测有ATP、NADPH、O2产生，若在黑暗无光、无CO2的条件下，则没有ATP、NADPH、O2生成。

学生：只有在光照条件下，叶绿体才会产生O2和ATP。

4NADP+ +4H+ → 4NADPH

ADP + Pi+能量 酶  ATP

教师：播放光反应的动画，请学生介绍光反应包括哪些化学反应，画出光反应简易图，并总结光反应场所、条件、物质变化、能量变化。

4.3 暗反应

学生：探究CO2的去路（提示分泌蛋白中的同位素标记法）

教师：提供卡尔文实验相关材料[2]-用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用来研究小球藻在光合作用中CO2的固定。

学生：CO2用于合成糖类等有机物。

教师：提供阿尔农实验相关材料[3]-将离体的叶绿体溶液均分为3组，第一组提供光照、CO2 ，不提供ATP、NADPH，有糖类生成;第二组提供CO2、无光，不提供ATP、NADPH，无糖类生成;第三组提供CO2、无光、ATP、NADPH，有糖类生成。

学生：光反应中的产物ATP、NADPH用于合成糖类等有机物;有机物的生成不需要光。

教师：播放暗反应的动画，请学生介绍暗反应包括哪些化学反应，画出过程简易图，并总结暗反应场所、条件、物质变化、能量变化。

学生：阅读课本，回忆光合作用过程，补全空白格;

学生：总结光反应和暗反应的区别

教师：借助图式，强调光合作用是由两个阶段紧密相连，形成的一个连续的完整的反应。

学生：完善光合作用的反应式

6CO2+12H2O 光叶绿体 C6H12O6+6O2+6H2O

5 设计意图

利用生活素材导入，揭示植物生长的秘密，引起学生兴趣，回顾旧知识，对光合作用反应式进行详尽解读，引出光合作用主要过程，最后通过科学史、实验等不同教学手段，让学生对光合作用过程有更直观的感受，促进学生掌握反应过程中物质能量变化，从而帮助学生对本节课内容建立系统的认识。

参考文献：

[1]郝雪.“光合作用”的教学设计[J].生物学通报，2010，45（08）：25-27.

[2]朱为娜. 高中生物学教学中生命观念培育研究[D].华中师范大学，2017.

[3]吴兴芳，孙芳，徐连清.能量之源——光与光合作用（第三课时）教学设计和案例[J].中学生物教学，2005（10）：41-43.