作者:管理员日期:2024-09-10人气:8
光合作用(精选15篇)
学习目标:
(1)理解掌握光合作用的过程;(2)掌握光合作用的概念、反应式(3)初步学会运用光合作用的原理分析问题
教学重点和难点
重点是光合作用的过程和实质,光反应过程和暗反应过程的区别和联系;难点是光反应和暗反应中物质和能量的转变过程。该过程十分复杂,牵涉到许多物理学、化学等知识,而有机化学知识学生还未学到,因此理论性很强,很抽象很枯燥,学生很难理解和掌握。
教学方法:
学生自主型与师生共同探究型相结合(含自学、谈话、讨论和讲授等)
教学过程:复习完叶绿体的结构之后,利用课件展示以下几个问题:
1. 光反应的场所和外界条件为?
2.叶绿体中的色素在光反应中有何作用?
3.光反应中水被分解成 和 ;atp合成过程中 能转化成了 能,该过程还需 的催化。
让学生阅读教材相关内容,完成上述问题,以上几个问题的解决要求学生具有提取信息的能力和分析问题解决问题的能力。学生自学完成后,再利用图分步展示光反应的各个步骤,课件可将抽象微观的过程形象、具体化,这样既降低了学生学习的难度、加深了学生对所学知识的理解,又能提高学生学习的兴趣。
学完光反应的过程后,让学生阅读有关暗反应发现过程的材料,材料如下:美国科学家卡尔文用含14c的co2研究了光合作用中c元素的转移途径,在实验开始时,给植物提供一定量的含14c的co2,追踪发现,当空气中的14co2减少后,14c首先出现于c3化合物中并迅速增加,随着时间的推移,c3化合物中的14c逐渐减少,糖类等有机物中的14c开始增加。让学生思考上述过程中c元素先后转变成了哪些物质?
利用这段材料给学生展示暗反应的科学发现过程,学生在阅读过程中重温了科学家的探索过程,体会到了科学家探索生物学过程的艰辛和一些巧妙的设计。
在分析上述材料的基础上,让学生自学教材回答:
1、暗反应的场所和条件为?
2、暗反应过程中物质和能量是如何变化的?学生回答后,再利用cai分步展示暗反应的过程,该过程同样将抽象微观过程具体形象化,降低了学生理解的难度,同时课件还非常形象的揭示了光反应和暗反应的内在联系。
在掌握了光合作用的全过程后,利用cai展示光反应和暗反应比较的表格,让学生结合教材完成,比较可以从光反应和暗反应的部位、进行条件、物质变化和能量变化等几个方面进行,在完成表格的过程中,能较好地培养学生的比较和综合的能力。
完成表格后,给学生拿出自制的板图,让学生把所缺内容补充完整,利用实物让学生动手操作,可极大地提高学生的学习兴趣,培养学生的动手操作能力,以下的教学内容都将以该图为中心,让学生学会灵活运用该图所展示的光合作用的过程分析解决一些实际问题,培养学生分析问题、解决问题的能力。以下就是对光合作用过程原理应用的具体实例:离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,如果突然中断co2气体的供应,短时间内叶绿体中c3化合物与c5化合物相对含量将如何变化?该讨论题要求学生要能将外部环境条件的变化与光合作用过程的结合起来综合分析,外部条件变化直接影响光合作用哪一步骤?这一问题要让学生进行充分讨论,然后提问学生回答,并让学生结合光合作用过程的图解深入分析。若学生不能准确回答,可再次播放多媒体课件,或直接观察自制板图,引导学生逐步得出结论。
基本知识学习结束后,给学生做一小结,然后利用精选的课堂练习题进行巩固训练,以加深学生对所学知识的理解和掌握。
6 教后反思
笔者利用该教学设计实施教学后,达到了预期的教学目标,教好地体现了新课程改革的精神。在设计中有以下几个方面较为成功:
首先该设计转变了学生传统的学习方式,变被动学习为主动学习,这一转变激活了学生的思维,提高了学生的学习兴趣。例如,对光反应和暗反应过程的设计采用了问题串的形式,让学生带着问题阅读教材自学;另外让学生完成自制板图所缺的内容更是激发了学生学习的热情和主动性。
其次,该设计挖掘了教材中科学史的潜在教育功能,引导学生运用科学家的思维方式和思维习惯思考解决问题,培养了学生探究性学习的能力。例如,给学生展示了美国科学家卡尔文探究暗反应过程的资料,让学生分析暗反应过程中的物质转变情况。
第三,设计过程还充分体现了多媒体教学的优势,课件中光反应和暗反应的动画过程形象的展示给学生,降低了学生理解的难度,提高了教学效率,使绝大多数学生都能掌握这一基本过程,落实了新课改面向全体学生的基本理念。
除了以上成功之处外,该设计也有一些不足,比如,学生通过学习用于解决实际的问题较少等,针对这一问题笔者会在以后的教学中对以上问题加以修正和完善。
第三时
课前检查:
1、什么叫光合作用?其实质是什么?它的文字表达式怎样?
2、什么叫呼吸作用?其实质又是什么?它的文字表达式怎样?
3、在光合作用和呼吸作用中二氧化碳和氧气的作用一样吗?
教学目标:
1、了解光合作用和呼吸作用的区别和联系。
2、了解事物本身的各方面都相互联系的。
教学重点:植物光合作用和呼吸作用的区别和联系。
教学难点:对光合作用、呼吸作用知识的综合运用。
新课引入:
绿色植物既有光合作用,又有呼吸作用,那么光合作用和呼吸作用有何关系呢?它们之间有什么区别和联系呢?
一、光合作用和呼吸作用的比较
1、光合作用的过程可表示为:(文字表达和化学方程式表示)
实质:合成有机物,贮存能量。
物质转变:
能量的转变:
2、呼吸作用的过程可表示为:
实质:
物质转变:
能量的转变:
读图:课本p62图2—58光合作用和呼吸作用的比较
回答下列问题:
1、植物进行光合作用的场所在哪里?呼吸作用的场所在哪里?
2、所有生物都能进行呼吸作用吗?所有生物都能进行光合作用?
3、光合作用和呼吸作用是否每时每刻都在进行?
4、绿色植物在白天和晚上分别进行什么作用?
通过分析,我们可以发现光合作用和呼吸作用之间有一定的关系,两者的区别比较如下:
呼吸作用和光合作用的区别
光合作用 呼吸作用
二氧化碳
氧气
有机物
能量
是否需要叶绿素
是否需要光
场所
是否需要光
那么两者之间有什么联系呢?
二、光合作用和呼吸作用的联系
从光合作用和呼吸作用又是相互依存的从两者的比较可以知道:
1、
2、
3、
当堂评价:
1、把蜡烛放在装有萌发种子的瓶子里,过一段时间后会熄灭,这是因为
a、光合作用吸收了氧气 b、光合作用放出了氧气
c、光合作用放出了二氧化碳 d、呼吸作用吸收了氧气,产生了二氧化碳
2、光合作用和呼吸作用所吸收利用的气体分别是 ( )
a、氧 气 氧 气 b、二氧化碳 二氧化碳
c、氧 气 二氧化碳 d、二氧化碳 氧 气
3、植物呼吸作用与光照的关系是 ( )
a、必须在黑暗中进行 b、必须在阳光下进行
c、有光照呼吸作用强,无光照呼吸作用弱 d、与光照无关
4、在太阳光照射下的绿色植物 ( )
a、既有能量的贮存又有能量的释放 b、直接将太阳能贮存在植物内
c、只进行光合作用贮存能量 d、温度上升得很高,从而能量贮存越多
5、储藏水果时,充加二氧化碳可以延长储藏时间,这是因为 ( )
a、二氧化碳浓度大,增大光合作用 b、二氧化碳浓度大,增大呼吸作用
c、二氧化碳浓度大,抑制光合作用 d、二氧化碳浓度大,抑制呼吸作用
拓展延伸:
1、用一只大的玻璃缸,装上水,在缸里放几株水生植物,并用沙子固定,用漏斗把植物罩住。在一支试管里注满水,把试管慢慢倒过来罩在漏斗上,注意不要让空气进入试管。给予人工光照,在不断改变灯与植物的距离下进行测定。记录植物放出的气泡数,结果如下表。
灯与植物之间的距离(cm)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
气泡数(个/分钟)
16 13 8 6 5 4 3 2 1 0
(1)、在灯光的照射下,植物放出的气体是 。鉴定这种气体的方法
是 。
(2)、如果要改变气泡产生的速度除了改变灯与植物之间的距离外,你还有什么方法?
(3)、在实验中,当灯与烧杯之间的距离为100cm时,虽然植物仍在进行光合作用,但却看不到气泡产生,为什么?
2、某同学对蜡烛(主要成分是石蜡)及其燃烧进行了如下探究.请填写下列空格:取一支蜡烛,用小刀切下一小块,把它放入水中,蜡烛浮在水面上结论:蜡烛的密度比水_____________.点燃蜡烛,观察到蜡烛火焰分为外焰,内焰,焰心三层.把一根火柴横放在蜡烛的火焰中下部约1s后取出,可以看到火柴梗的_____处最先碳化.结论:蜡烛火焰的________层温度最高.再将一只干燥的烧杯罩在蜡烛火焰上方,烧杯内壁出现水雾.取下烧杯,迅速向烧杯内倒入少量澄清石灰水,振荡,澄清石灰水变浑浊.结论:石蜡中一定含有_____,______元素.
巩固练习:
1、光合作用进行的器官 ,光合作用进行的细胞 ,光合作用进行的场所 进行光合作用的成分 它的作用是 。
2、光合作用和呼吸作用的联系:它们是相互依存的, 作用的原料刚好
是 作用的产物, 作用(是一种生命活动)所需的能量来
自 作用分解有机物而得到的能量, 作用分解释放的能量正
是 作用时贮藏的。
3、下列有关光合作用和呼吸作用说法正确的是:( )
a、植物光合作用和呼吸作用是两个相互独立没有联系的过程;
b、植物白天只进行光合作用,而不进行呼吸作用;
c、植物晚上只进行光合作用,而不进行呼吸作用;
d、活的植物体有时进行光合作用,有时进行呼吸作用。
4、有一种无色气体a,它不能燃烧,也不支持燃烧,但能溶液于水生成b,b呈酸性,但不稳定,易分解成c和气体a。气体a能使澄清石灰水变浑浊。
请据此推断出a、b 、c的化学式:a b c 。
5、在温室中种植蔬菜,适当增加空气中的 的浓度,可加速 作用的进行,提高蔬菜产量。水稻、小麦的种子应干燥贮藏,以减弱其 作用,保持品质。
6、光合作用和呼吸作用的区别:
光合作用 呼吸作用
场所
条件
co2
o2
有机物
能量
7、小王和小李同学周末早晨去登山,觉得心旷神怡,小王脱口而出:“早晨的空气真新鲜。”小李听了觉得不对,说:“是傍晚的空气新鲜。”请你冲空气中氧气量的角度分析,到底哪位同学的说法正确?
8、在金鱼缸中放养适量的金鱼藻等水草,金鱼将生活得更好,其主要原因是( )
a、增加了金鱼所需的食物 b、美化了环境
c、增加了水中氧气的含量 d、增加了水中二氧化碳的含量
9、新疆哈密地区昼夜温差很大,这样那里出产的瓜果甜,这是因为 ( )
a、光合作用旺盛,呼吸作用强烈。b、光合作用旺盛,呼吸作用弱
c、光合作用弱,呼吸作用强烈 c、光合作用弱,呼吸作用弱
第二课时
课前检查:
1、将植物的光合作用过程打些比喻,那么生产原料是 ;生产工厂是 ;生产动力是 ,得到的产品是: 。
2、植物的光合作用的化学方程式?所需要的二氧化碳如何得到?
3、二氧化碳占空气体积的 ,二氧化碳是绿色植物进行 的主要原料之一,也是生物 的产物。空气中的二氧化碳主要来自与生物的 和 。
教学目标:
1、了解二氧化碳的物理性质和化学性质。
2、了解二氧化碳的用途。
3、了解二氧化碳的实验室制取方法。
教学重点:二氧化碳的实验室制取和二氧化碳的性质。
教学难点:由二氧化碳的性质推测出二氧化碳的用途。
新课引入:
在前面我们已经对二氧化碳有了一定的了解,那么你知道二氧化碳具有哪些性质呢?实验室我们如何获得二氧化碳呢?
一、二氧化碳的实验室制取和性质实验
根据书本p61图2—55讨论:
1、原料:
2、化学方程式:
3、收集方法:
4、检验二氧化碳收集满的方法、
收集并展示一瓶二氧化碳气体。联系实验回忆有关内容;
(1)、观察二氧化碳的色、态、嗅其气味。
记录:二氧化碳是 。
(2)、二氧化碳密度与空气密度的比较
演示实验:图2—56
现象:
原因: 那么产生上述现象的原因是什么?
(3)、二氧化碳能否溶于水
打开啤酒、汽水及碳酸饮料时,你会发现什么?
结论:
(4)、二氧化碳的水溶液的酸碱性
将蓝色的石蕊试液加入二氧化碳的水溶液中。
现象:溶液变成 ,说明此液体呈 。
补充:书本p61 二氧化碳的窒息作用。
现在我们来总结一下二氧化碳的这些物理性质。
二、二氧化碳的物理性质
(1)
(2)、
所以可以像倾倒液体一样从一个容器倒入另一个容器
(3)、
(4)、二氧化碳也有三态的变化,二氧化碳固体叫 。
三、二氧化碳的化学性质
(1)、通常情况下,二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧。二氧化碳不能供给呼吸。
演示实验:向盛有紫色石蕊试液的试管中加几滴盐酸
现象:
演示实验:向滴有紫色石蕊试液的水中通入二氧化碳
现象:
产生该现象的原因是什么?
(2)、二氧化碳跟水反应生成 ( )
写出化学方程式:
反应类型:
演示实验:将上述变红的溶液加热
现象:
那么产生上述现象的原因是什么?
原因:
写出化学方程式:
反应类型:
(3)、检验二氧化碳的方法:
co2二氧化碳跟石灰水(主要成分是ca(oh)2)反应,生成一种难溶于水的物质—碳酸钙。
演示实验:向澄清石灰水中通入二氧化碳气体。(或者向澄清的石灰水中吹入二氧化碳)
现象:
写出化学方程式:
由二氧化碳的性质,你能推测出二氧化碳的用途吗?
四、二氧化碳的用途:
1、 2、 3、
4、 5、 6、
当堂评价:
1、co2的密度与空气相比 ( )
a、比空气大 b、比空气小 c、与空气相等 d、无法判断
2、下列操作中只发生物理变化的是 ( )
a、将co2加压降温压缩成干冰。 b、将co2 通入澄清石灰水中
c、将co2通入水中 d、将co2倾倒入放着燃着蜡烛的烧杯中
3、二氧化碳的水溶液,能使紫色石蕊液变成( )
a、红色 b、紫色 c、蓝色 d、无色
4、常温下,二氧化碳跟水发生的化学反应属于( )
a、化合反应 b、分解反应 c、置换反应 d、氧化反应
5、下列性质中,与二氧化碳灭火无关的是( )
a、它能溶于水 b、一般情况下,它不能燃烧
c、 它的密度比空气大 d、一般情况下,它不支持燃烧
6、下列气体中可用来灭火的是 ( )
a、h2 b、o2 c、co2 d、空气
7、下列物质的名称或俗称与化学式能表示同一种物质的是( )
a、碳酸钙 ca(oh)2 b、生石灰 caco3
c、 氢氧化钙 cao d、干冰 co2
拓展延伸:
1、某黑色固体a和液体b生成液体c和气体d,而a在反应前后质量和化学性质都没有发生改变,将红褐色固体粉末e加热后放在d物质里能剧烈燃烧,有大量的白烟f生成。试判断:
a b c d e f
2、将6.6克二氧化碳通入到足量的澄清石灰水中,能得到多少克白色沉淀?
巩固练习:
1、二氧化碳使紫色石蕊 试液变红的原因是 ( )
a、co2能溶于水 b、co2在加压降温下变成了干冰
c、co2跟水反应生成了碳酸 d、co2跟石蕊试液发生了反应
2、下列变化属于化学变化的是 ( )
a、通过灼热的碳层生成一氧化碳 b、二氧化碳气体密度大于氧气
c、二氧化碳气体变成干冰 d、二氧化碳气体没有颜色
3、二氧化碳的物理性质是:常温下是一种 的气体,密度比空气 ,(填“可以”或“不可以”) 溶于水,二氧化碳的固体叫做 。
4、二氧化碳的化学性质:(1)通常情况下不能 也不支持 ,不能供给 ;(2)二氧化碳能跟水反应生成 ,使紫色石蕊试液由 色变为 色,化学方程式 ;受热后生成物能分解,化学方程式为 ;(3)二氧化碳能使澄清石灰水变 ,化学方程式 ,这反应可以用来检验二氧化碳。
5、二氧化碳用于灭火的原理是在通常情况下,二氧化碳 ,二氧化碳用作气体肥料的原理是二氧化碳是植物 的原料。二氧化碳用于制碳酸型饮料,原理是二氧化碳与 反应生成碳酸。二氧化碳还可作致冷剂,保存食品,人工降雨,原理是 升华要吸收大量的热。
6、下列有关co2说法正确的是:( )
a、二氧化碳这种物质使紫色石蕊变红
b、co2是由碳原子和氧原子构成
c、利用co2不支持燃烧的物理性质可以用来灭火
d、固体 co2又叫做干冰
7、写出稀盐酸跟石灰石或大理石(主要成分是碳酸钙)反应生成氯化钙、二氧化碳和水的化学方程式。
8、写出二氧化碳通入水中使紫色石蕊试液变红色的反应方程式
9、写出二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的反应方程式
10、有一种无色气体a,它不能燃烧,也不支持燃烧,但能溶液于水生成b,b呈酸性,但不稳定,易分解成c和气体a。气体a能使澄清石灰水变浑浊。
请据此推断出a、b 、c的化学式:a b c 。
写出a溶于水生成b的反应方程式: 。
写出气体a能使澄清石灰水变浑浊,生成白色沉淀的反应方程
式: 。
11、小明和他的伙伴们对科学探究抱有浓厚兴趣,下面是他们的一项研究。
研究课题:啤酒瓶打开后逸出气体的主要成分是什么?
实验准备:用集气瓶收集满3~4瓶从刚打开的啤酒瓶中逸出的气体。
实验步骤:
(1)将带火星的木条放入集气瓶中,发现木条未复燃,则说明该气体主要成分不是 气体。
(2)将湿润蓝色石蕊试纸放在集气瓶口,发现试纸变红色,则说明该气体中含有能与水反应且生成的溶液显 性的气体。
(3)向另一瓶气体中倾倒澄清石灰水,振荡后发现石灰水变浑浊,则可证明该气体中一定大量含有 气体。
教学目标
一、知识方面
1、使学生了解的发现过程。
2、使学生了解叶绿体中色素的种类、颜色及其吸收的光谱;初步学习光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布。
3、掌握的概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的具体过程、光反应与暗反应的区别与联系及的意义。
4、应用所学的的知识,了解植物栽培与合理利用光能的关系。
二、能力方面
1、通过叶绿体色素的提取与分离实验,初步训练学生的实验室操作技能及相关仪器、药品的使用能力。
2、通过探讨的氧来源,初步训练学生的实验设计能力。
3、通过分析、讨论的光反应和暗反应具体过程,培养学生良好的思维品质。
三、情感、态度、价值观方面
1、通过学生对绿色植物的意义的理解,增强学生保护生态环境的意识。
2、通过学生讨论“如何利用的原理提高作物产量”这一问题,加强对科学、技术、社会(STS)的关注。
教学建议
教材分析
因为在绿色植物的新陈代谢以及整个生态系统的物质循环和能量流动中,具有十分重要的意义,所以本节是本章的重点内容之一。教材这一节主要讲述了的发现过程、叶绿体和其中的色素(并且安排了叶绿体中色素的提取和分离的学生实验)、的过程、的重要意义以及植物栽培与光能的合理利用。义务教育初中生物教材已经讲述了的基础知识,安排了绿叶在光下制造淀粉的实验。本节在此基础上,更加深入地从产物和场所等方面讲述了发现过程中的几个著名的实验;讲述叶绿体和其中的色素、让学生学会提取和分离叶绿体色素。
一、教材首先向学生展示了人类研究这种地球上最重要的生理过程的艰苦历程,同时介绍了在研究过程中的几个著名实验,如:1771年,英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气实验;1864年,德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在中产生淀粉的实验;1880年,德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行的场所,并从叶绿体放氧的实验;20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明释放的氧气全部来自水的实验。介绍这些实验的目的是使学生懂得实验是探究生物科学的基本方法,从而培养学生实事求是的科学态度、不断探求新知识的创新精神。
二、叶绿体中的色素是本节的重点,实验是本节的难点。
学生必须在搞清楚叶绿体中色素的种类及其吸收光谱,基粒片层结构的垛叠形式、色素在片层上的分布、基粒和基质的关系基础上,才有可能深刻理解的光反应和暗反应及其相互关系。
教材在介绍叶绿体中的色素时,设计了一个学生实验,即《叶绿体中色素的提取和分离》,使学生易于对叶绿体色素有一个感性认识。本实验可以在讲授完叶绿体色素后作为验证实验处理,也可用于叶绿体色素的探究实验;另外教材中叶绿体中各色素的吸收光谱也可作为课上学生讨论叶绿体色素生理作用的探究课题处理。
三、教材中的过程是本节的重点内容,也是本节的难点。
1、其中的总反应式,即
概括出了的场所、条件、原料、产物及氧气的来源,但是,该反应式不足以表示的具体过程。因此,教材以图解的形式简明扼要地介绍了的两个重要过程,即光反应和暗反应。
2、光反应阶段
教材中光反应阶段可概括为光反应场所和光反应过程两个方面。
(1)光反应场所:叶绿体基粒片层结构的薄膜(类囊体)上进行。
(2)光反应过程:光反应的本质是由可见光引起的光化学反应,可分为两方面内容:
①水的光解反应:通过光合色素对光能的吸收、传递,在其中部分光能作用下把水分解为氢和氧,氧原子结合形成氧气释放出去,氢与NADP结合形成NADPH,用[H]表示,叫做还原性氢,作为还原剂参与暗反应。
②ATP的合成反应:另一部分光能由光合色素吸收、传递的光能转移给ADP,结合一个磷酸形成ATP,也就将光能转变成活跃的化学能储存在高能磷酸键上。
3、暗反应阶段
教材中暗反应阶段也可概括为暗反应场所和暗合应过程两个方面。
(1)暗反应场所:叶绿体基质中进行。
(2)暗反应过程:暗反应实际上是一个由多种酶的催化才能完成的酶促反应,光对暗反应没有影响。主要包括三个步骤:
①二氧化碳的固定:一个二氧化碳分子与一个五碳化合物分子结合形成两个三碳化合物分子,这个反应的作用在于使反应活性不高的二氧化碳分子活化。
②三碳化合物的还原:在有关酶的催化下,一些三碳化合物接受光反应产生的ATP分解时释放的能量并被光反应产生的[H]还原,经一系列复杂的变化,形成糖类,一部分氨基酸和脂肪也是由直接产生的。
③五碳化合物的再生:另一些三碳化合物则经复杂的变化,又重新生成五碳化合物,从而使暗反应阶段的化学反应不断地进行下去。
4、教材中的意义可从以下几个方面归纳:是生物界有机物的来源; 是生物生命活动所需要能量的来源;可调节大气中氧气和二氧化碳的含量;在生物的进化具有重要作用,即:使无氧呼吸进化为有氧呼吸成为可能,同时为水生生物进化到陆生生物创造了条件。
教材在最后总结道:“是生物界最基本的能量和物质代谢”,充分概括在生态系统中的地位。
5、植物栽培与光能的合理利用是教材的选学内容,其目的是使学生意识到科学、技术、社会(STS)的理念,这部分内容易于调动起学生的讨论热情。
教法建议
1、引言
因为与相关的问题涉及面非常广泛,尤其是一些广为人们关注的话题,所以本节可引入的话题很多,如可从全世界面临的一些生态危机,如粮食、化石能源、环境污染等,或从花卉、农作物、果蔬的栽培方法或增产的措施;或从一些自然灾害,蝗灾、沙尘暴等入手;或动物、植物的同化作用区别等等方面切入的。这样的引入方式,可有意识地培养学生的社会责任感,也可较好地体现科学、技术、社会的教育的精神。
2、的发现
这部分的教学要特别重视,这不仅仅是进行科学史的教育,学生可从科学家二百多年的研究历程体会到科学发现的艰难;同时还能感受到科学研究方法的重要;实验设计的巧妙,如1880年德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行的场所,并从叶绿体放氧的实验;以及新技术、新理论的发现和综合应用在科学发现中的重要作用,再一次体验科学、技术、社会的理念。例如,没有核科学的进展,就不会有放射性同位素示技术,也就不会有美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明释放的氧气全部来自水的实验。
3、引导学生讨论叶绿体中的光合色素及其生理功能时,《实验八 叶绿体中色素的提取和分离》可以在讲授完光合色素后作为验证实验处理,也可用于光合色素的探究实验,这样做不但可使学生学会有关方法,激发学生学习生物学的兴趣,还可加深对这部分知识的认识,同时训练其实验探究能力;在引导学生讨论叶绿体中各色素的吸收光谱时,教材上的光合色素吸收光谱曲线可作为课本探究的素材,以训练学生分析曲线的能力。
4、过程的的教学是本节的核心内容。教学时可从的总反应式入手,或从与初中阶段的总反应式的比较入手,可采用老师讲授,或学生讨论,或学生根据总反应式提出氧来源假设,即水中的氧是来源于水还是二氧化碳,还是共同来源于二者,条件好的班还可让学生想办法证明这些假设,以训练学生的实验设计能力。通过总反应式的分析,应使学生明确氧来源这一关键问题。
在学生理解了总反应式的基础上,使学生明确另一个重要观点,即是非常复杂的多步反应,总反应式不能表示具体的进行历程,这样很自然地就引入了的光反应和暗反应的过程的学习。
光反应与暗反应教学时,因为都是较为枯燥的化学反应过程,且又无法在实验中让学生看到这些变化,可采取图解、表解或多媒体动画的方式展示给学生,这样学生一是乐于接受,二是学生能“亲眼看到”物质的微观化学变化,也降低了理解这部分知识内容的难度。还应引导学生讨论的光反应与暗反应之间的区别和联系,尤其是二者的联系应多加注意。
时间允许的话,还可引导学生讨论影响的因素,进而讨论“如何提高光合效率的途径”,“采取哪些措施提高农业产量?”等问题,使学生体会到学习生物学理论的实际价值,强化学生学以致用、理论联系的理念。
5、进行的意义的教学时,可以在课前自己收集或让学生收集诸如当今世界面临的粮食、化石能源、环境污染、生物多样性受到破坏等资料,课上选择几个典型的事例,围绕的生态意义这个中心,引发学生的思考和讨论,使学生切实体会到“是生物界最基本的能量和物质代谢”。
6、植物栽培与光能的合理利用的教学,可以综合性讨论题的形式,比如:学生能利用原理,提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗?这样的问题容量使学生有更大的想象和思维的空间,也易于在高中学生中展开讨论。
教学设计方案
【课题】 第三节
【教学重点】的发现过程;叶绿体中色素的种类;颜色及其吸收的光谱;光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布;的概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的具体过程;光反应与暗反应的区别与联系及的意义;植物栽培与合理利用光能的关系。
【教学难点 】光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布;光反应与暗反应的区别与联系及的意义
【课时安排】2课时
【教学手段】板图、挂图、多媒体课件、实验
【教学过程 】
第一课时
1、引言
本节可引入的话题很多,如:
①可从全世界面临的一些生态危机,如粮食、化石能源、环境污染等入手;
②或从花卉、农作物、果蔬的栽培方法或增产的措施入手;
③或从一些自然灾害,蝗灾、沙尘暴等入手;
④或动物、植物的同化作用区别等等方面切入;
⑤还可通过教材提供的的发现所列举的几个著名实验为切入点进入的学习,其中较易作为切入点的实验有:德国科学家萨克斯成功地证明了绿色叶片在中产生淀粉的实验(学生在初中就做过);德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行场所,且氧由叶绿体释放出来的实验;20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明释放的氧气全部来自水的实验。
教师应特别重视发现这部分内容的教学,因为通过分析科学家对的研究历程,学生可以不仅了解到放射性元素示踪技术在生物学研究中的重要作用,从中也可以深切体会到技术的发现和应用,特别是物理、化学技术的使用对生物学起到的推动作用,因此有人说“技术是人类延长了的手臂”。
2、叶绿体及其光合色素
用板图或挂图显示出叶绿体结构模式图,提问复习叶绿体的亚显微结构,教师应适时指出,所以能在叶绿体中进行一是由于其中含有催化的酶系,这些酶分布在叶绿体的基质中和片层的薄膜上;二是在基粒片层的薄膜上,有吸收转化光能的色素,这样就引出了叶绿体上的光合色素这一教学内容。
(1)学生做《实验八 叶绿体中色素的提取和分离》
可作为探究实验,也可作为验证实验,但实验过程都应让学生自己看书总结,之后引导学生讨论下面的问题:
①“想要做好《叶绿体中色素的提取和分离》实验,学生应注意哪些问题?
这个实验是高中生物学实验难度较大的一个,涉及的药品多,实验原理复杂,实验操作也较烦琐,而且实验现象也不是很明显。如何才能顺利地完成这个实验呢?下面就这个实验要注意的问题做一些说明。
提取光合色素过程中,关键是速度。提取光合色素过程中,因为光合色素都是脂溶性的,因此用丙酮这种有机溶剂作为提取液,因为丙酮易挥发且有一定毒性,因此提取过程要速度要快,同时提取液要用胶塞塞好,以防止其挥发;利用二氧化硅硬度极大的特点,其粉末可增加研磨时磨擦力,加快研磨的速度;又因为叶绿素容易破坏,因此需要保护,而碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏;把绿叶剪碎的目的也是为了加快研磨速度。
划滤液细线是本实验的结果明显清晰的关键。滤液细线必须待第一次完全干燥后才能划第二遍,重复次数可多一些,滤液细线要齐、细、颜色深,其中齐更重要一些。
用纸层析法分离色素时,特别要注意滤液细线一定要处于层析液的上面,否则光合色素会溶解于层析液中,而不会沿层析液向上扩散、分离,这会使实验效果极差,甚至不发生分离,导致实验无效;另外,层析液是石油醚、丙酮、苯等有机溶剂的混合液,具有挥发性且有毒,要注意密闭。
正常的实验现象从上到下应为:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素(a)、叶绿素(b),一般可看到下面三种色素,最上面的胡萝卜素如果操作不适当效果可能不很明显。
还有这个实验过程用了有毒的有机药品,因此实验后要用肥皂把手洗干净。
在学生观察的基础上,教师总结光合色素的种类、色素颜色、色素的吸收光谱及在滤纸条分布。
②学生实验结束后,教师可给学生演示叶绿体的色素吸收光谱的现象。方法是:用红、橙黄、绿、蓝紫色的薄膜,分别遮住同一光源。把盛有叶绿体的色素提取液的试管,分别放在红、橙黄、绿、蓝紫色光前、让学生观察这些光透过色素提取液的情况。可明显地看到红和蓝紫色光透过的较少(暗),橙黄和绿色光透过的较多(亮)。引导学生分析这些现象,得出叶绿体中的色素,主要吸收红光和蓝紫光。在此基础上,出示教材中的光合色素吸收光谱曲线,引导学生分析曲线含义,总结光合色素吸收光波的不同特点。
③教师还可引导学生进一步分析叶绿体结构特点与其功能相适应的特点,例如:与有关的各种酶集中分布于叶绿体中,有利于光合反应高效地进行;再如,叶绿体内的片层薄膜,垛叠成基粒,每个基粒由10~100个片层结构组成,这样的结构可增大叶绿体内的膜表面,扩大色素的附着面,有利于提高光能的利用效率
(2)有条件的学校或班级还可引导学生对色素、光合色素有关的问题做较为深入的讨论,比如可讨论下面几个问题:
①学生知道我们平常吃的韭黄和蒜黄是怎么培育出来的吗?
这个问题涉及到了植物叶绿素合成时的条件问题。
叶绿素是光合色素中最重要的一类色素。绿色植物的叶绿体中有四种色素,绿色植物只在光下才能合成叶绿素,这样学生已经知道这个问题的答案了。韭黄、蒜黄是在黑暗条件下培育出来的,因为植物此时不能合成叶绿素,只能长成黄化苗,而黄化苗的薄壁细胞比较多,所以吃起来比较嫩,口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意,植物不能长期处于无光条件下,这个道理学生应该是明白的。
叶绿素的形成除了有光照之外,还与什么因素有关呢?叶绿素是一种较复杂有机化合物,其中心存在一个镁离子,因此叶绿素的形成还与镁这种矿质元素有关,没有镁,叶绿素也是形成不了的。
②如果土壤短期缺镁,植物的叶片会出现什么现象呢?
可给学生适当的提示,镁与叶绿素是以不稳定化合物的形式存在的。学生可以想一想我们在植物矿质代谢中学习的内容,还记得吗?有两类矿质元素可以移动,一是像氮、磷、钾这样以离子态运输的矿质元素,还有一就是像镁这样与不稳定化合态存在的矿质元素;另一类矿质元素不能自由地在植物体内移动,如钙、铁这样以稳定难溶的状态存在的化合物。能移动的矿质元素才能被重复利用,而且这些矿质元素一般都运输到植物体生长比较活跃的地方,如茎尖、芽尖、幼叶等处。因此土壤中短期缺乏镁这种可移动的离子时,整个植物体中的叶片受损伤的程度是不一样的,此时老叶先受损变黄,而幼叶暂时不会受到缺镁的损伤,依然鲜绿。反之,如果土壤中缺乏的是钙、铁这些不能移动的离子,植物体首先受损伤的则是新叶。
③浅海中自上而下为什么会出现绿藻、褐藻、红藻等藻类植物的分层分布现象?
这也是一个和光有关的生物学问题。
我们平常看到的物体的颜色实际上是这个物体反射的光,如学生看到叶片是绿色,说明叶片反射绿光,而吸收了其它色光;学生看到一个物体是白色的,说明这个物体不吸收任何光,并全部反射回来;学生看到一个物体是黑色的,说明这个物体把所有光都吸收了,没有反射任何光。这是理解这个问题的关键。通过上面的分析学生可能已经知道,绿藻反射了绿光;褐藻反射了黄光,而红藻反射了红光。
绿藻中含有叶绿素等光合色素,红藻中有藻红蛋白(藻红素)和类胡萝卜素等光合色素。图1是太阳光的光谱示意图;图2中A是藻红蛋白的吸收光谱示意图。
图1
图2
通过学生所学的物理学知识,知道光子能量E=hυ,光速c =λυ, 则:υ=c/λ,从而E=(h c)/λ,即波长越短,光子的能量越高。由此可知,水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收,即水深层的光线相对富含短波长的光。
所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层;含藻红蛋白和类胡萝卜素,吸收由蓝紫光和绿色光较多的红藻分布于海水深的地方。这是植物在演化过程中,对于深水中光谱成分发生变化的一种生理适应。
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教学目标:
1. 识别绿色植物叶片的结构,说明各部分结构的主要功能
2. 解释叶是光合作用的主要器官
3. 说明叶绿体是光合作用的场所
4. 举例说出光合作用需要光
教学重点:
1. 观察叶片的结构
2. 识别叶片的各部分结构
3. 观察绿叶细胞中的叶绿体
教学难点:
解释叶是光合作用的主要器官,掌握叶片结构的知识是理解叶能够进行光合作用的认识基础。在宏观世界里,一片绿叶给学生的整体印象比较深刻,而要识别显微镜下叶片的结构,分辨不同的叶片细胞,懂得叶片细胞有的含叶绿体,有的不含叶绿体,理解叶片的不同细胞有不同细胞有不同的功能,对于初中学生有一定的难度。
教学方法:讲授法、实验法
教学教具:显微镜、刀片、镊子、载玻片、盖玻片、培养皿、绿色植物、叶片的横切面玻片标本、水、叶绿体标本
教学过程:
一、 引入
我们知道,绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转变成贮存能量的有机物,并且释放出氧气的过程,叫做光合作用。植物光合作用的发现,促进了农业生产方式的变革,推动了人类社会的进步。那么,光合作用的场所在什地方呢?今天我们来学习一下植物光合作用的场所。
二、 新授
t:光合作用需要光,那我们来想一想,在植物中哪一部分能吸收大量的光呢?
s:叶子在植物体中能吸收大量的光。
t:那光合作用应在什么地方进行的呢?
s:在植物的叶子里进行的。
t:哪我们就知道叶子中光合作用的主要器官。
下面我们来共同学习叶是光合作用的主要器官。
(一)、叶是光合作用的主要器官
参天大树拔地而起,枝繁叶茂:纤纤小草茁壮成长,生生不息。
绿色植物一般具有叶,中是光合作用的主要器官。我们来看一下几种植物的叶子。看看它们有什么共同的特点?
让学生看几种植物的叶子。
s:它们都有一个长长的柄和叶片。
t:我们反长长的柄叫做叶柄。
t:同学们,你认为光合作用是在什么地方进行的呢?
s:光合作用是在叶片地方进行。
叶片是叶子和主要器官,下面我们研究一下叶片和结构。
学生实验:
请大家来练习一下徒手做切片,并且识别一下叶片的结构。
1、学生4人一组,先观察绿叶。
2、制作叶片切面的玻片标本,
把绿叶放在载玻片上,用手把绿叶按平。
用刀片慢慢的切绿叶,绿叶切的越薄越好。
把切好的绿叶放入有水的培养皿中,使叶片的切片散开。
在培养皿中选择最薄的切片放在载玻片上,然后盖好盖玻片。
3、将制好的玻片标本,入在显微镜的低倍镜下观察,说出叶片和结构如书上p71图
绿色植物的叶片一般包括表皮、叶肉、和叶脉三部分。
表皮位于叶片的最外层,分为上表皮和下表皮。表皮细胞的外壁常有一层角质层,可以保护叶片不受病菌侵害,防止叶内的水过度散失。表皮上有一种成对存在的肾形细胞,叫做保卫细胞。保卫细胞之间的空隙,叫做气孔。气孔是叶片与外界环境进行气体交换的门户。
叶肉位于上表皮与下表皮之间,一般分为栅栏层和海绵层。栅栏层的细胞排列比较整齐,细胞里含有较多的叶绿体。海绵层的细胞排列比较疏松,细胞里含有较少的叶绿体。
叶脉分布在叶肉之间。叶脉具有输导水、无机盐和有机物的功能,还具有支持叶片的功能。
(二)、叶绿体是光合作用的场所
叶片的叶肉细胞和保卫细胞中含有叶绿体,叶绿体中又含叶绿素。叶绿素能够吸收光能,为光合作用提供能量。在生命活动旺盛的绿叶细胞中,叶绿素的含量很多。
学生实验
观看绿叶细胞中的叶绿体
学生4人一组,把标本放在显微镜下观察,注意细胞中的绿色部分。
讨论:叶片为什么呈现绿色?
叶绿体中的叶绿素,是叶片呈现绿色的主要原因。
叶绿中绿色植物进行光合作用的场所。没有叶绿,绿钯植物就不能进行光合作用。
绿色植物进行光合作用也需要光。只有在地定强度的光照下,植物才能进行光合作用,制造有机物,满足自身生长发育的需要。
光是植物进行光合作用的来源。叶绿素也只有在光下才能形成。因此,生产实践中,可以利用“叶绿素的形成需要光”的原理生产韭黄。
三、 小结
植物的叶是光合作用的器官,叶中的叶绿体中光合作用的场所,叶绿体中含有叶绿素,叶绿素使叶子呈现绿色。
四、 作业
书后思考题、课外探究做上课堂作业本。
五、 社会实践
1、 在生活中寻找不是绿色的植物。
2、 到农村菜农家学习如何生产韭黄。
六、 答案
一、思考题的答案
1、判断 (1) ╳ (2)√
2、选择 (1)b (2)c
二、课外探究指导
韭黄是韭菜在黑暗条件下生产出来的。由于没有光,叶绿素不能形成,叶片也就不能呈现绿色,而成黄色(选取生长旺盛的韭菜的基部,培育在黑暗条件下,生长出来的新叶的机械组织不发达,因而韭黄吃起来细嫩可口)。
一、说教材
(一)地位和作用
1、本章在教材中的地位
本章教材主要是在学生学习了关于生命的物质基础和生命的基本单位——细胞的基础上,比较详细地讲述了酶和atp在新陈代谢中的作用,植物、动物和人体内新陈代谢的主要过程和特点,以及新陈代谢的基本类型等知识基础。使学生通过本章的学习,可以使学生更加深入地理解新陈代谢是生物体进行一切生命活动地基础,是生物地最基本的特征。所以说它是我们高中生物学的重点和难点知识。
2、本节在本章中的地位
本节教材主要讲述了光合作用的发现过程、叶绿体中的色素、光合作用的过程以及光合作用的重要意义等四个方面的内容。
(1)光合作用的发现,是建立在初中教材中讲述了光合作用的基础知识上,安排了绿叶在光下制造淀粉实验的基础上,更加深入地从产物和场所等方面讲述光合作用的发现过程中的几个著名的实验。
(2)叶绿体中色素的探索,教材通过实验中叶绿体中色素的提取、分离,使学生自己动手,亲自看到从上到下依次的橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色的出现。
(3)光合作用的过程及重要意义,首先,教材从光合作用的总反应式入手,说明光合作用的场所、条件、原料和产物。从而引出根据是否需要光,将光合作用的过程分为光反应和暗反应阶段。之后教材对这两个阶段分别从反应场所、条件、物质变化、能量变化等方面进行了比较详细的分析。得出两个阶段是一个整体,在光合作用的过程中,二者紧密联系、缺一不可的辨证结论。紧接着讲述了光合作用的重要意义,最后还补充了植物栽培与光能的合理利用,意在指导学生理论联系实际。
【小结】:所以说节内容既是本章的重点和难点又是整个高中生物学中的重点和难点。
(二)教学目标
1、知识目标
(1)光合作用的概念、反应式;(b:理解)
(2)光合作用的发现过程;(a:知道)
(3)绿体中色素的提取和分离实验的过程及其有关问题;(c:掌握)
(4)光合作用的过程;(d:应用)
(5)光合作用的实质;(d:应用)
(6)光合作用的意义。(d:应用)
2、能力目标
(1)通过光合作用的发现过程的学习,使学生能学习科学家们研究科学的精神和方法;
(2)通过光合作用过程中光反应和暗反应阶段的学习,培养学生运用对比法进行学习的方法。
(3)初步掌握叶绿体中色素的提取和分离的方法,渗透“线条学习法”,培养学生的自学能力。
3、情感目标
(1)通过光合作用的意义来理解当今世界面临的一些重大问题,如:粮食、人口、资源、环境等,从而引起学生对世界未来的关注;
(2)通过光合作用的发现过程的学习,使学生认识到科学发展的艰辛、科学研究方面的重要,进而说明学习方法的重要;
(3)学习光合作用的过程中,渗透物质与能量,光反应与暗反应之间的辨证关系,使学生树立科学的辨证观点。
(三)教学重难点
1、光合作用的发现过程;
2、光合作用的场所;
3、光合作用的过程;
4、光合作用的意义。
二、说教法学法
(一)教法的选择
1、坚持启发式家学,环环相扣,引导学生步步深入地分析,具体方法是:结合前面学习的内容,由教师提出问题,引发思考,复习旧知识,在此基础上由教师归纳总结出结论;
2、采用现代化的教学手段,从本节课的实际出发,使用多媒体教室,将许多地方用多媒体课件来表达,从而增强直观效果。
(二)学法的指导
1、指导学生如何从本节的学习中掌握设计实验的方法,
2、指导学生在实验中如何观察现象、分析现象、分析问题、总结规律。
三、说教学过程
第一课时
一、课前准备
先让学生在课前预习,课前准备好在教学中用到的多媒体课件。
二、引入新课
先利用多媒体课件向学生介绍光合作用的知识体系,再利用多媒体课件向学生提问,并根据学生的回答情况引入光合作用的概念,从而引入新课。
三、讲授新课
(一)讲授光合作用的概念(演示多媒体课件)
光合作用是绿色植物通过叶绿体利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放氧的过程。
(二)讲授光合作用的反应式
根据概念,导出光合作用的反应式:
引导学生分析光合作用的反应式,并把它和初中学习过的光合作用的反应式进行比较从中找出区别与联系。分析其中的原因,从而引入到光合作用的发现。
(三)讲授光合作用的发现过程
利用多媒体课件向学生介绍英国科学家普里斯特利(j.priestley,1733-1804)在1771年所做的实验,并引导学生分析原因,从而引入以下几个著名的实验。
1、1864年,德国科学家萨克斯(j,vonsachs,1832—1897)做的这个实验:他把绿色叶片放在暗处几个小时,目的是让叶片中的营养物质被消耗掉,然后把这个叶片一半曝光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈现深蓝色。这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。(边演示多媒体课件边分析实验现象出现的原因,并引导学生注意科学家设计实验的思路和方法,同时提醒学生在实验中的应该注意的地方)
2、1880年德国科学家恩吉尔曼(c.engelmann)用水绵进行了光合作用的实验:他把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里,然后再用极细的光束照射水绵,通过显微镜观察发现,好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近;如果上述临时装片完全暴露在光下,好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。他的实验证明了:氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。(边演示多媒体课件边分析实验现象出现的原因,并引导学生注意科学家设计实验的思路和方法,同时提醒学生在实验中的应该注意的地方;然后利用多媒体课件向学生提问,并结合学生的回答利用多媒体向学生讲解恩吉尔曼的实验巧妙之处)恩吉尔曼的实验巧妙之处a用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体,而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中,便于观察和分析研究。b将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中,排除了环境中光线和氧的影响,从而确保实验能够正常进行。c选用极细的光束照射,并且用好氧细菌进行检测,从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧地部位。d进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验,从而明确实验结果完全是由光照引起的。
3、20世纪30年代,美国科学家鲁宾(s.ruben)和卡门(m.kamen)采用同位素标记法研究了这个问题。他们用氧地同位素--18o,分别标记h2o和co2,使它们分别成为h218o和c18o2,然后进行两组光合作用实验:第一组向同种绿色植物提供h218o和co2;第二组向同种绿色植物提供h2o和c18o2。在相同的条件下,他们对两组光合作用实验释放的氧进行了分析。(利用多媒体课件分析这两组实验并从中得出结论,最后利用多媒体课件向学生简单介绍一下示踪元素及同位素标记法。)
四、结束新课
简单回顾一下本节课所学习的内容
五、布置作业
思考题:这些科学家为什么会成功?我们在今后的学习中应该学习他们的哪些方面?
第1节 植物的光合作用
一、教学目标:
1、 知识目标:认识光合作用的发现过程,阐明什么是植物的光合作用。
2、 能力目标:培养学生分析实验的能力。
3、情感、态度目标:通过了解科学家所做的一系列实验,体验科学家经历的探究历程,认识科学探究的重要性,感受科学发现的艰辛,认同科学的发展与技术的进步是分不开的。
二、教学重点和难点:
重点:通过对经典的实验进行分析和讨论,培养学生分析实验的能力
难点:理解实验探究的方法
三、教学用具:投影片
四、教学方法:谈话法和讨论法
五、教学过程:
阶段
目标
教师
学生活动
设计意图
导入
水的重要作用
绿色植物能产生净化空气的气体
光的重要作用
消耗二氧化碳,产生氧气
光能转变成化学能储存
淀粉在叶绿体中产生
氧气也在叶绿体中产生
一日三餐,是我们获取营养的重要途径,在我们吃的蔬菜水果当中,储藏着丰富的有机物,这些有机物是植物通过什么作用制造的呢?
今天,我们已经知道光合作用是植物一项非常重要的生理功能,但是光合作用的发现却经历了200多年的时间,有数位科学家为此付出了大量的时间和心血。今天,就让我们一起来重温一下历史,沿着当年科学家所走过的道路感受一下光合作用的发现史。
板书:光合作用的发现史
在我们生活的环境中,随处可以看到一些植物,这些植物扎根于土壤,一天天地长大,有些还能结出丰硕的果实。那么,植物的增重来源于哪里呢?你有没有想过这个问题?
多年前,古希腊的哲学家亚里士多德观察到植物的这个现象,然后他指出,植物的增重来源于土壤,植物是由土壤汁构成的,是这样吗?你同意他的观点吗?
的确,有人对这个说法存在质疑,最先通过实验的方法来解决这个问题的是:17世纪上半叶的1642年,比利时科学家赫尔蒙特。他是怎样设计的这个实验呢?
读书:赫尔蒙特的实验
1.分析实验前后柳苗和干土的重量有何变化
2.赫尔蒙特通过此实验得出柳苗的增重只是来自 ,你认为他忽视了哪些因素?
1771年,英国科学家普里斯特利做了几组有趣的实验:
读书:1771年普里斯特利的实验
1、在普里斯特利的四个实验中,分别以燃烧的蜡烛和小鼠为实验对象,当把燃烧的蜡烛和小鼠分别放进密闭的钟罩一段时间后,出现了什么结果?
2、这种结果在放进了绿色植物之后,产生什么变化?请你说明绿色植物的作用?
当时其他科学家也都为普里斯特利的实验吸引,并重复他的实验,奇怪的是实验有时获得了成功,有时却失败,这是为什么呢——光的重要作用。
1779年 英格豪斯花了三个月的时间,用带叶的枝条作了500次以上的实验(如图),发现植物在光照下才能(释放气体)更新空气.
思考:英格豪斯当时为什么只得出植物在光下更新空气,而没有得出产生了氧气
受当时科学技术发展的制约(还未能搞清楚空气的成分)
植物能释放净化空气的氧气,它是否吸收了蜡烛燃烧产生的污浊气体呢?
1782年,森尼别发现绿色植物在照光时,会吸收污浊气体,而释放净化空气的气体,在化学家拉瓦锡及其助手的帮助下,得知:污浊气体是二氧化碳,而释放的是氧气。直到1785年,在化学家拉瓦锡及其助手发现了空气的组成,人们才明确绿叶在吸收的是二氧化碳,光下释放的是氧气。
18xx年,德.索苏尔(desaussarent)对光合作用进行了第一次定量测定,并提出了水的作用。他发现植物在光合作用过程中获得的干重大于它所吸收的co2减去它所释放的氧气的重量。他认为这种差异是由于水的吸收所引起的。
在这一过程中,光能哪里去了?1845年,德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律(物理学上最重要的定律)。
明确指出:植物在进行光合作用时,把光能转变成化学能储存起来。
光能转变成化学能,贮存于什么物质中呢?这一问题迟迟未能解决。
1864年,德国科学家萨克斯做了这样一个实验:把绿色叶片放在暗处几小时,目的是让叶片中的营养物质消耗掉。然后把这个叶片一半曝光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。
演示实验:淀粉遇碘变蓝色
分析:萨克斯的实验
1、 把放在暗处的叶片 这样做的目的是什么呢?
2、 本实验是如何设置对照的,得出什么结论?
萨克斯的实验说明了什么植物体内有什么物质生成?——淀粉
淀粉在哪里产生呢?
萨克斯还发现只有照光时,叶绿体中的淀粉粒才会增大,也只有在曝光的叶片中才能检测到淀粉。
氧气在哪里产生的呢?1880年德国科学家而吉尔曼用水绵做为实验材料,
水绵是一种绿色的水藻。叶绿体大而且呈带状。
1880年,德国科学家恩吉尔曼用水绵进行了光合作用的实验:把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里,然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现,好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近;如果上述临时装片完全暴露在光下,好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩吉尔曼的实验证明:氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
1、好氧细菌容易聚集在o2多的部位,由此得出产生o2部位是什么?光合作用场所在哪里?
2、恩吉尔曼在实验的选材上、光照处理等方面有哪些巧妙之处?
直到1897年,科学家才正式命名植物的光合作用。请同学们回答:
请同学们回答:
1.光合作用原料,场所,条件,产物各是什么
试写出反应方程式:
2.在上述基础上请用简洁语言给光合作用下定义.
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。我们每时每刻都在吸入光合作用释放的氧。
想一想:
1.从人类对光合作用探究历程来看,生物学的发展与物理学和化学有什么联系?与技术手段的进步有什么关系?
2.分析人类对光合作用的探究历程,你有哪些感悟?请与同学交流。
光合作用的原料有二氧化碳和水,那么,光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水?
拓展:用同位素标记法证明光合作用过程中氧气的来源。
学生听讲,思考并回答问题
——植物的光合作用
学生听讲,引发思考
学生思考并回答问题
学生读书
学生思考并回答问题
学生读书
学生思考并回答问题
学生思考并回答问题
学生思考
学生思考
学生阅读
学生分析实验过程
学生思考并回答问题
学生阅读并分析实验
学生讨论
学生回答问题
学生分小组进行讨论与交流
学生思考
联系学生生活实际,引出本节课的主题
通过问题和质疑,,引发学生思考
训练学生通过阅读获得信息的能力
训练学生对获得的信息进行概括及分析的能力
通过问题引发学生思考
让学生感受科学家在做科研的过程中的执着与耐心
引导学生明确科学的发展离不开技术的进步
感受科学家从不同的角度去验证植物的这种生理作用
通过分析萨克斯的实验,明确实验法中如何设立对照,如何分析实验现象与结论的关系。
通过分析恩吉尔曼的实验,进一步明确实验法中如何设立对照,如何分析实验现象与结论的关系。
尝试对以上科学家的实验成果进行总结,阐明什么是光合作用。
引发学生思考,感悟科学是需要有不断追求,不断进取的精神
板书
设计
光合作用发现史
光
二氧化碳+水 淀粉+氧气
叶绿体
一、教学目标
1、知识目标:
①阐明绿色植物的光合作用
②举例说出绿色植物光合作用原理在生产上的应用
2、能力目标:
①通过探究光合作用的条件、产物和场所,进一步体验科学探究的方法。
②在探究活动中培养分析、判断、推理的能力,以及运用知识解决问题的能力。
3、情感态度与价值目标
进一步明确生物圈中的人和动物与绿色植物的密切关系,生发保生物、爱护环境的情感。
二、教学重点:阐明绿色植物的光合作用。
三、教学难点:探究植物进行光合作用的场所、了解光合作用原理在生产实践上的应用。
四、教学过程:
第1课时
一、课文导入
1、创设问题情境:动物和人每天需通过摄取食物来获得生长发育所需的营养物质,需植物则没有摄食现象,那么植物的生长发育需要营养物质吗?
2、观看视频
3、学生产生疑问:植物生长发育所需的营养物质是怎么来的?
二、光合作用的发现过程:
公元前3世纪,古希腊哲学家亚里士多德根据经验推测得出结论:“植物的物质积累来源于土壤”。
(一)海尔蒙特实验(比利时科学家、1648年)
1、flash动画演示
2、学生讨论:
①海尔蒙特的实验是对哪一权威的挑战?
回答要点:海尔蒙特的实验是对亚里士多德的经验推测的挑战。
②柳树真的只需要水就能长大吗?你认为海尔蒙特忽视了哪个重要因素?
回答要点:不能;海尔蒙特忽视了空气对
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