教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)方面
1、使學(xué)生了解光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。
2、使學(xué)生了解葉綠體中色素的種類(lèi)、顏色及其吸收的光譜；初步學(xué)習(xí)光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布。
3、掌握光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過(guò)程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義。
4、應(yīng)用所學(xué)的光合作用的知識(shí)，了解植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。
二、能力方面
1、通過(guò)葉綠體色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室操作技能及相關(guān)儀器、藥品的使用能力。
2、通過(guò)探討光合作用的氧來(lái)源，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
3、通過(guò)分析、討論光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)具體過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。
三、情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面
1、通過(guò)學(xué)生對(duì)綠色植物的光合作用意義的理解，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)。
2、通過(guò)學(xué)生討論“如何利用光合作用的原理提高作物產(chǎn)量”這一問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的關(guān)注。
教學(xué)建議
教材分析
因?yàn)楣夂献饔迷诰G色植物的新陳代謝以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中，具有十分重要的意義，所以本節(jié)是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。教材這一節(jié)主要講述了光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、葉綠體和其中的色素（并且安排了葉綠體中色素的提取和分離的學(xué)生實(shí)驗(yàn)）、光合作用的過(guò)程、光合作用的重要意義以及植物栽培與光能的合理利用。義務(wù)教育初中生物教材已經(jīng)講述了光合作用的基礎(chǔ)知識(shí)，安排了綠葉在光下制造淀粉的實(shí)驗(yàn)。本節(jié)在此基礎(chǔ)上，更加深入地從產(chǎn)物和場(chǎng)所等方面講述了光合作用發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的幾個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)；講述葉綠體和其中的色素、讓學(xué)生學(xué)會(huì)提取和分離葉綠體色素。
一、教材首先向?qū)W生展示了人類(lèi)研究光合作用這種地球上最重要的生理過(guò)程的艱苦歷程，同時(shí)介紹了在研究光合作用過(guò)程中的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)，如：1771年，英國(guó)科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣實(shí)驗(yàn)；1864年，德國(guó)科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實(shí)驗(yàn)；1880年，德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并從葉綠體放氧的實(shí)驗(yàn)；20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水的實(shí)驗(yàn)。介紹這些實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生懂得實(shí)驗(yàn)是探究生物科學(xué)的基本方法，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、不斷探求新知識(shí)的創(chuàng)新精神。
二、葉綠體中的色素是本節(jié)的重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)是本節(jié)的難點(diǎn)。
學(xué)生必須在搞清楚葉綠體中色素的種類(lèi)及其吸收光譜，基粒片層結(jié)構(gòu)的垛疊形式、色素在片層上的分布、基粒和基質(zhì)的關(guān)系基礎(chǔ)上，才有可能深刻理解光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)及其相互關(guān)系。
教材在介紹葉綠體中的色素時(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，即《葉綠體中色素的提取和分離》，使學(xué)生易于對(duì)葉綠體色素有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。本實(shí)驗(yàn)可以在講授完葉綠體色素后作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)處理，也可用于葉綠體色素的探究實(shí)驗(yàn)；另外教材中葉綠體中各色素的吸收光譜也可作為課上學(xué)生討論葉綠體色素生理作用的探究課題處理。
三、教材中光合作用的過(guò)程是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是本節(jié)的難點(diǎn)。
1、其中光合作用的總反應(yīng)式，即
概括出了光合作用的場(chǎng)所、條件、原料、產(chǎn)物及氧氣的來(lái)源，但是，該反應(yīng)式不足以表示光合作用的具體過(guò)程。因此，教材以圖解的形式簡(jiǎn)明扼要地介紹了光合作用的兩個(gè)重要過(guò)程，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。
2、光反應(yīng)階段
教材中光反應(yīng)階段可概括為光反應(yīng)場(chǎng)所和光反應(yīng)過(guò)程兩個(gè)方面。
�。�1）光反應(yīng)場(chǎng)所：葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜（類(lèi)囊體）上進(jìn)行。
（2）光反應(yīng)過(guò)程：光反應(yīng)的本質(zhì)是由可見(jiàn)光引起的光化學(xué)反應(yīng)，可分為兩方面內(nèi)容：
�、偎墓饨夥磻�(yīng)：通過(guò)光合色素對(duì)光能的吸收、傳遞，在其中部分光能作用下把水分解為氫和氧，氧原子結(jié)合形成氧氣釋放出去，氫與NADP結(jié)合形成NADPH，用[H]表示，叫做還原性氫，作為還原劑參與暗反應(yīng)。
②ATP的合成反應(yīng)：另一部分光能由光合色素吸收、傳遞的光能轉(zhuǎn)移給ADP，結(jié)合一個(gè)磷酸形成ATP，也就將光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在高能磷酸鍵上。
3、暗反應(yīng)階段
教材中暗反應(yīng)階段也可概括為暗反應(yīng)場(chǎng)所和暗合應(yīng)過(guò)程兩個(gè)方面。
�。�1）暗反應(yīng)場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。
�。�2）暗反應(yīng)過(guò)程：暗反應(yīng)實(shí)際上是一個(gè)由多種酶的催化才能完成的酶促反應(yīng)，光對(duì)暗反應(yīng)沒(méi)有影響。主要包括三個(gè)步驟：
①二氧化碳的固定：一個(gè)二氧化碳分子與一個(gè)五碳化合物分子結(jié)合形成兩個(gè)三碳化合物分子，這個(gè)反應(yīng)的作用在于使反應(yīng)活性不高的二氧化碳分子活化。
�、谌蓟衔锏倪�原：在有關(guān)酶的催化下，一些三碳化合物接受光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP分解時(shí)釋放的能量并被光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]還原，經(jīng)一系列復(fù)雜的變化，形成糖類(lèi)，一部分氨基酸和脂肪也是由光合作用直接產(chǎn)生的。
�、畚逄蓟衔锏脑偕毫硪恍┤蓟衔飫t經(jīng)復(fù)雜的變化，又重新生成五碳化合物，從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去。
4、教材中光合作用的意義可從以下幾個(gè)方面歸納：光合作用是生物界有機(jī)物的來(lái)源； 光合作用是生物生命活動(dòng)所需要能量的來(lái)源；光合作用可調(diào)節(jié)大氣中氧氣和二氧化碳的含量；光合作用在生物的進(jìn)化具有重要作用，即：使無(wú)氧呼吸進(jìn)化為有氧呼吸成為可能，同時(shí)為水生生物進(jìn)化到陸生生物創(chuàng)造了條件。
教材在最后總結(jié)道：“光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝”，充分概括光合作用在生態(tài)系統(tǒng)中的地位。
5、植物栽培與光能的合理利用是教材的選學(xué)內(nèi)容，其目的是使學(xué)生意識(shí)到科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的理念，這部分內(nèi)容易于調(diào)動(dòng)起學(xué)生的討論熱情。
教法建議
1、引言
因?yàn)榕c光合作用相關(guān)的問(wèn)題涉及面非常廣泛，尤其是一些廣為人們關(guān)注的話題，所以本節(jié)可引入的話題很多，如可從全世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等，或從花卉、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施；或從一些自然災(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；或動(dòng)物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用的。這樣的引入方式，可有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，也可較好地體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的教育的精神。
2、光合作用的發(fā)現(xiàn)
這部分的教學(xué)要特別重視，這不僅僅是進(jìn)行科學(xué)史的教育，學(xué)生可從科學(xué)家二百多年的研究歷程體會(huì)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難；同時(shí)還能感受到科學(xué)研究方法的重要；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙，如1880年德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并從葉綠體放氧的實(shí)驗(yàn)；以及新技術(shù)、新理論的發(fā)現(xiàn)和綜合應(yīng)用在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要作用，再一次體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的理念。例如，沒(méi)有核科學(xué)的進(jìn)展，就不會(huì)有放射性同位素示技術(shù)，也就不會(huì)有美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水的實(shí)驗(yàn)。
3、引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中的光合色素及其生理功能時(shí)，《實(shí)驗(yàn)八 葉綠體中色素的提取和分離》可以在講授完光合色素后作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)處理，也可用于光合色素的探究實(shí)驗(yàn)，這樣做不但可使學(xué)生學(xué)會(huì)有關(guān)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，還可加深對(duì)這部分知識(shí)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)訓(xùn)練其實(shí)驗(yàn)探究能力；在引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中各色素的吸收光譜時(shí)，教材上的光合色素吸收光譜曲線可作為課本探究的素材，以訓(xùn)練學(xué)生分析曲線的能力。
4、光合作用過(guò)程的的教學(xué)是本節(jié)的核心內(nèi)容。教學(xué)時(shí)可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧來(lái)源假設(shè)，即水中的氧是來(lái)源于水還是二氧化碳，還是共同來(lái)源于二者，條件好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)總反應(yīng)式的分析，應(yīng)使學(xué)生明確光合作用氧來(lái)源這一關(guān)鍵問(wèn)題。
在學(xué)生理解了光合作用總反應(yīng)式的基礎(chǔ)上，使學(xué)生明確另一個(gè)重要觀點(diǎn)，即光合作用是非常復(fù)雜的多步反應(yīng)，總反應(yīng)式不能表示光合作用具體的進(jìn)行歷程，這樣很自然地就引入了光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程的學(xué)習(xí)。
光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)教學(xué)時(shí)，因?yàn)槎际禽^為枯燥的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，且又無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生看到這些變化，可采取圖解、表解或多媒體動(dòng)畫(huà)的方式展示給學(xué)生，這樣學(xué)生一是樂(lè)于接受，二是學(xué)生能“親眼看到”物質(zhì)的微觀化學(xué)變化，也降低了理解這部分知識(shí)內(nèi)容的難度。還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生討論光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的區(qū)別和聯(lián)系，尤其是二者的聯(lián)系應(yīng)多加注意。
時(shí)間允許的話，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論“如何提高光合效率的途徑”，“采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？”等問(wèn)題，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實(shí)際價(jià)值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。
5、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時(shí)，可以在課前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，課上選擇幾個(gè)典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個(gè)中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到“光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝”。
6、植物栽培與光能的合理利用的教學(xué)，可以綜合性討論題的形式，比如：學(xué)生能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？這樣的問(wèn)題容量使學(xué)生有更大的想象和思維的空間，也易于在高中學(xué)生中展開(kāi)討論。
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
【課題】 第三節(jié) 光合作用
【教學(xué)重點(diǎn)】光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程；葉綠體中色素的種類(lèi)；顏色及其吸收的光譜；光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過(guò)程；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義；植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。
【教學(xué)難點(diǎn)】光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義
【課時(shí)安排】2課時(shí)
【教學(xué)手段】板圖、掛圖、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)
【教學(xué)過(guò)程】
第一課時(shí)
1、引言
本節(jié)可引入的話題很多，如：
�、倏蓮娜澜缑媾R的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等入手；
②或從花卉、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施入手；
�、刍驈囊恍┳匀粸�(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；
④或動(dòng)物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用；
�、葸�可通過(guò)教材提供的光合作用的發(fā)現(xiàn)所列舉的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)進(jìn)入光合作用的學(xué)習(xí)，其中較易作為切入點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)有：德國(guó)科學(xué)家薩克斯成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實(shí)驗(yàn)（學(xué)生在初中就做過(guò)）；德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用場(chǎng)所，且氧由葉綠體釋放出來(lái)的實(shí)驗(yàn)；20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水的實(shí)驗(yàn)。
教師應(yīng)特別重視光合作用發(fā)現(xiàn)這部分內(nèi)容的教學(xué)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)分析科學(xué)家對(duì)光合作用的研究歷程，學(xué)生可以不僅了解到放射性元素示蹤技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要作用，從中也可以深切體會(huì)到技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，特別是物理、化學(xué)技術(shù)的使用對(duì)生物學(xué)起到的推動(dòng)作用，因此有人說(shuō)“技術(shù)是人類(lèi)延長(zhǎng)了的手臂”。
2、葉綠體及其光合色素
用板圖或掛圖顯示出葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，提問(wèn)復(fù)習(xí)葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)，教師應(yīng)適時(shí)指出，光合作用所以能在葉綠體中進(jìn)行一是由于其中含有催化光合作用的酶系，這些酶分布在葉綠體的基質(zhì)中和片層的薄膜上；二是在基粒片層的薄膜上，有吸收轉(zhuǎn)化光能的色素，這樣就引出了葉綠體上的光合色素這一教學(xué)內(nèi)容。
�。�1）學(xué)生做《實(shí)驗(yàn)八 葉綠體中色素的提取和分離》
可作為探究實(shí)驗(yàn)，也可作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程都應(yīng)讓學(xué)生自己看書(shū)總結(jié)，之后引導(dǎo)學(xué)生討論下面的問(wèn)題：
�、佟跋胍龊谩度~綠體中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)注意哪些問(wèn)題？
這個(gè)實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)難度較大的一個(gè)，涉及的藥品多，實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)操作也較煩瑣，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不是很明顯。如何才能順利地完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)�？下面就這個(gè)實(shí)驗(yàn)要注意的問(wèn)題做一些說(shuō)明。
提取光合色素過(guò)程中，關(guān)鍵是速度。提取光合色素過(guò)程中，因?yàn)楣夂仙囟际侵苄缘�，因此用丙酮這種有機(jī)溶劑作為提取液，因?yàn)楸讚]發(fā)且有一定毒性，因此提取過(guò)程要速度要快，同時(shí)提取液要用膠塞塞好，以防止其揮發(fā)；利用二氧化硅硬度極大的特點(diǎn)，其粉末可增加研磨時(shí)磨擦力，加快研磨的速度；又因?yàn)槿~綠素容易破壞，因此需要保護(hù)，而碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞；把綠葉剪碎的目的也是為了加快研磨速度。