普通高中课程标准实验教科书—－生物必修1 [人教版]
第4节 能量之源——光与光合作用
一、知识结构
光合作用的探究历程
捕获光能的色素
能量之源——光与光合作用 叶绿体的结构和功能
光合作用的原理
光合作用原理的应用
化能合成作用
二、教学目标
1.知识目标。
了解光合作用的发现过程，并能简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所。
2.能力目标。
学习各位科学家的发现过程，帮助学生学会运用探究的手段发现问题、解决问题。
3.情感目标。
（1）通过光合作用发现过程的学习，使学生认识到科学发现的艰辛、科学研究方法的重要性，进而说明学习方法的重要性。
（2）学生通过体验科学探究一般过程，了解科学研究的一般方法、养成勇于实践的科学精神和实事求是的科学态度。
三、教学重点、难点及解决方法。
1、教学重点及解决方法
[教学重点]
⑴绿叶中色素的种类和作用。
⑵光合作用的发现及研究历史。
⑶光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
⑷影响光合作用强度的环境因素。
[解决方法]
⑴通过色素提取和分离实验，让学生仔细观察分离出的不同色带，色带的颜色、分布顺序和宽窄，思考其原因及作用。
⑵让学生从化学反应的角度看光合作用的过程，明确每一个物质变化的来龙去脉和相应的能量转化的过程。
⑶让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。
2、教学难点及解决方法
[教学难点]
⑴光反应和暗反应的过程。
⑵探究影响光作用强度的环境因素。
[解决方法]
⑴通过由浅入深的讲解，让学生理解光反应和暗反应的过程，区别和联系。
⑵通过探究活动——环境因素对光合作用强度的影响，让学生掌握光合作用原理在农业生产中的应用。
四、课时安排
3课时。
五、教学方法
讲解、实验法。
六、教具准备
课件、实验仪器、试剂、材料等。
七、学生活动
1、指导学生阅读教材，找出需了解的知识点。
2、让学生讨论认识叶绿体的结构，这种结构有哪些适于进行光合作用的特点；光合作用的过程，影响因素等。
八、教学程序
第1课时
[问题探讨]结合教材P97图讨论：1、用这种方法有什么好处？不用颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？2、为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源？
导言：追根溯源，对绝大多数生物来说，能量的最终来源是光能。将光能转换成化学能要靠光合作用，进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能，那么捕获光能的色素有哪些呢？
一、捕获光能的色素。
探究绿叶中色素的种类：教师指导学生完成如P97——98的实验。教师可让学生带着下列问题去做实验：
1、加入SiO2、CaCO3的作用是什么？
2、研磨时为什么要迅速而充分？
3、将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？
4、滤纸条一端为什么要剪去两角？
5、画滤液细线时应注意什么？
6、为什么不能让滤液细线触及层析液？
7、滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
教师归纳总结：
教师演示相关实验让学生得知：叶绿素a和叶绿素b吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，并结合P99吸收光谱图讲解。
1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，但当时并不清楚叶绿素分布于何处？1865年德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。
二、叶绿体的结构
结合P99图示讲解叶绿体的结构，教师归纳：
外膜
叶绿体内膜
基粒：由两个以上的类囊体组成，含色素和酶
基质：含酶
[资料分析]叶绿体的功能。结合P100 恩格尔曼的实验讨论下列问题；
1、恩格尔曼实验的结论是什么？
2、恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
三、总结
重点总结捕获光能的色素有哪些，叶绿体的结构，其结构上有哪些特点适用于进行光合作用。
四、作业布置
P100练习
五、板书设计
第4节能量之源——光与光合作用
第2课时
导言：我们知道，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，并且释放出氧气的过程。人们得出这一认识经历了漫长的探索历程。让我们重温一下这段历程吧！
一、光合作用的探究历程
教师列表呈现相关内容，学生讨论回答问题。
年代 | 科学家 | 实验 | 结论 | 思考 |
1771年 | 英国的普利斯特利 | 将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不易窒息而亡。 | 结论？ | 为什么有人认为植物也能使空气变污浊？ |
1779后 | 荷兰的英格豪斯 | 将普利斯特利所做的实验装置分别放在光下和黑暗中做 | 结论？ | 与前人相比，实验做了什么改进？ |
1845年 | 德国的梅耶 |
| 结论？ | 梅耶得出结论的依据是什么？ |
1864年 | 德国的萨克斯 |
| 结论？ | 1、为什么要把绿叶先在暗处放置几小时？2、谁是实验组，谁是对照组？ |
1880年 | 美国的恩格尔曼 | 上一节课已讲 |
|
|
1939年 | 美国的鲁宾和卡门 | 采用同位素标记法分别标记H2O和CO2，进行两组光合作用的实验。第一组向绿色植物提供H218O和CO2；第二组提供H2O和C18O2。 | 结论？ | 二位科学家采用了什么研究手段？ |
20世纪40年代 | 美国的卡尔文 | 用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用。 |
|
|
讨论：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联系？2、人类对光合作用的探究过程，你还有哪些感悟？
二、光合作用的过程。
教师结合P103图讲解。光合作用总反应式：
CO2＋H2O→（CH2O）＋O2
| 光反应阶段 | 暗反应阶段 |
部位 | 类囊体的薄膜上 | 叶绿体的基质中 |
条件 | 光、色素、水、酶 | [H]、ATP、CO2、酶 |
物质变化 | ①水的光解：2H2O→4[H]＋O2 ②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量 | ①CO2的固定：CO2＋C5 ②2C3 |
能量变化 | 光能转变成活跃的化学能储存在ATP中 | ATP中活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在各类有机物中。 |
联系 | ①光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。②光反应与暗反应是光合作用全过程的两个阶段。既有区别又有联系，是缺一不可的整体。 | |
三、总结
人类认识光合作用的历程和光合作用的过程。
四、布置作业
P106 练习
五、板书设计
二、光合作用的原理和应用
一、光合作用的探究过程
1、普利斯特利的实验
2、英格豪斯的实验
3、梅耶的实验
4、萨克斯的实验
5、鲁宾和卡门的实验
6、卡尔文的实验
二、光合作用的过程
1、总反应式
2、过程
3、实质
第3课时
导言：上节课我们学习了光合作用的具体过程。在农业生产上为了增加农作物的产量，可采用提高光合作用的强度的措施。那么哪些环境因素能影响光合作用的强度呢？先让我们来做个实验。
一、光合作用原理的应用。
教师指导学生完成P104——105的实验。
因素 | 对光合使用的影响 | 在生产上的应用 |
光 | 1、光照强度：光合作用随光照强度的变化而变化。光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加。 2、光质不同影响光合速率，白光为复色光，光合作用能力最强。单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。 3、日变化，光合速率在一天中有变化，一般与太阳辐射进程相符。 | 1、适当提高光照强度。 2、延长光合作用时间。 3、增加光合作用面积——合理密植。 4、对温室大棚用无色透明玻璃。 5、若要降低光合作用则用有色玻璃，如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱，但较其他单色光强。 |
温度 | 光合作用的光反应和暗反应是酶促反应，温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。温度过高，还会影响植物叶片气孔开度，影响CO2供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率。 | 1、适时播种。 2、温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。 3、植物“午休”现象的原因之一。 |
二氧化碳浓度 | 二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率不再增加。 | 温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如施放一定量的干冰或多施农家肥。 |
矿质元素 | 矿质元素直接或间接影响光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl产生直接影响（N影响酶的含量，N、Mg、Fe、Mn影响叶绿素的组成或生物合成）。K、P、B对光合作用产生间接影响。 | 合理施肥 |
水 | 水分是光合作用原料之一，缺少时光合速率下降。 | 合理灌溉 |
二、化能合成作用
学生阅读P105回答：1、什么是自养生物？什么是异养生物？2、自养生物与异养生物的本质区别是什么？3、自养生物有哪些类型？它们的主要区别是什么？
教师归纳：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，如硝化细菌。
2NH3＋3O2→2HNO2＋2H2O＋能量
2HNO2＋O2→2HNO3＋能量
6CO2＋6H2O→C6H12O6＋6O2
三、总结
重点小结光合作用受哪些外界因素的影响及化能合成作用。
四、作业布置
P106 练习二
五、板书设计
一、光合作用原理的应用
1、 提高光合作用强度的措施
2、探究环境因素对光合作用强度的影响
二、化学合成作用
1、自养生物、异养生物概念、区别
2、 化能合成作用概念、与光合作用的区别
九、课后反思
1.通过对光合作用发现史的探究，有助于学生学会如何正确地思考、解决问题，并领悟科学是一个不断探索的过程，正确的科学结论的得出是建立在大量的实验基础上的，随着人们认识水平的不断提高，前人得出的结论会被后人完善。对光合作用的探索还在继续，还有很多未知的领域和广阔的研究空间。
2.基于科学发现史的探究式学习，关键在于教师对内容的组织、过渡和衔接，因此，对教师的准备工作、应变能力要求比较高。
教师要注重教案的设计，做好准备工作，想好如何引导学生探究，当一个问题提出之后，学生会有什么样的反应，由学生的回答如何引导过渡到下一个问题。在设计时要遵循以学生为中心的原则，而教师只是在方向上引导学生。当然，在探究的方法上，也要加以适当点拨，始终以实验设计的几大原则作为判断实验设计是否正确、如何设计正确实验的标准，养成良好的探究习惯。
3.时间的分配上要注意，光合作用各实验之间的时间分配要注意应该是“头轻脚重”，因为越到后来，实验的设计难度越大，发现问题的难度也就越大，合理地控制时间是完成探究过程的保障。
4.由于整节课是以对各实验的探究为单位的，看似零散，所以应有一条线索将前后关联起来，使各内容之间形散而神不散，这样各实验之间的过渡也会非常自然，而且整个探究活动结束之后，按照线索把内容整理一遍，可以帮助学生非常有逻辑地把内容牢牢记住。