“光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)

1 設(shè)計(jì)思路

本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容是光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換，是必修本有關(guān)知識(shí)的加深和擴(kuò)展，教師利用學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)探索新知識(shí)，以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用作為理念，采用直觀的教學(xué)手段把抽象、難于理解、瞬時(shí)發(fā)生的微觀變化形象化、動(dòng)態(tài)化，進(jìn)行模擬展示。教師只是提供相關(guān)的資料和材料(如多媒體課件、問(wèn)題的設(shè)置)，通過(guò)不同問(wèn)題的引導(dǎo)，讓學(xué)生獨(dú)立觀察發(fā)現(xiàn)、探索交流并歸納總結(jié)，從而知道光能在葉綠體中轉(zhuǎn)換電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能的過(guò)程，進(jìn)一步了解ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能在暗反應(yīng)中轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能的過(guò)程．從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和觀察能力，強(qiáng)化學(xué)生的求知意識(shí)。

2 教學(xué)目標(biāo)

2．1 知識(shí)目標(biāo)

學(xué)生運(yùn)用高一已學(xué)過(guò)的光合作用過(guò)程和葉綠體的知識(shí)，并通過(guò)觀察分析示意圖和相關(guān)資料，知道光能在葉綠體中如何轉(zhuǎn)換成電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能，以及NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能如何轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能的過(guò)程。

2．2 能力目標(biāo)

(1)通過(guò)光合作用過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換的示意圖，學(xué)會(huì)利用圖文資料進(jìn)一步理解和獲取生物科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的能力。

(2)借助對(duì)示意圖的觀察和問(wèn)題的思考，提高科學(xué)判斷、推理等思維能力和觀察力。

(3)通過(guò)對(duì)光合作用過(guò)程中能量在葉綠體中轉(zhuǎn)換的3個(gè)步驟示意圖的敘述，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。

(4)在學(xué)習(xí)光合作用中的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程后，學(xué)會(huì)運(yùn)用新知識(shí)解決和分析實(shí)際問(wèn)題，理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

2．3情感目標(biāo)

通過(guò)學(xué)生對(duì)示意圖的觀察、分析與討論，提高他們的合作精神和認(rèn)真探索知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，并激發(fā)他們學(xué)習(xí)生物科學(xué)的興趣及熱情。

3 重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

3．1 教學(xué)重點(diǎn)

光合作用是地球上幾乎一切生物的存在、繁榮和發(fā)展的根本源泉，弄清其機(jī)理，在理論和生產(chǎn)實(shí)踐中有著重要意義，進(jìn)一步闡明能量的變化是如何由光能轉(zhuǎn)換成電能，再由電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能。

3．2教學(xué)難點(diǎn)

光合作用過(guò)程中的能量在葉綠體中的轉(zhuǎn)換是一個(gè)非常復(fù)雜、抽象、快速的過(guò)程，并蘊(yùn)含著許多物理、化學(xué)變化和原理，在教學(xué)中教師如何把這個(gè)過(guò)程直觀形象地呈現(xiàn)，以幫助學(xué)生理解。

4 課前準(zhǔn)備

教師將學(xué)生分成4組，其中每組有一個(gè)學(xué)生來(lái)記載本組所得星星的顆數(shù)。

5 教學(xué)方法

針對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，選擇教學(xué)模式為：提出問(wèn)題——觀察現(xiàn)象——分析探索——交流討論——得出結(jié)論。

6 教學(xué)手段

(1)教師指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)，參照教材中提供的示意圖，運(yùn)用已有的知識(shí)對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分析，得出結(jié)論。

(2)教師講解，可用板書(shū)的形式總結(jié)能量的轉(zhuǎn)化方向。

(3)播放多媒體課件：光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換。

7 課時(shí)安排

1課時(shí)。

8 教學(xué)過(guò)程

8．1 導(dǎo)入新課

家事、國(guó)事、天下事、事事關(guān)心。2005年國(guó)家提出了構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的宗旨，要完成和諧社會(huì)的建設(shè)，必須解決好人類存在的人口、糧食、資源、環(huán)境和健康等五大問(wèn)題，其中糧食危機(jī)對(duì)人類的生存和發(fā)展產(chǎn)生著嚴(yán)重的影響。我們知道：光合作用是自然界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，它不僅是整個(gè)生物界生存、延續(xù)和繁榮的基礎(chǔ)，也是人類生存、發(fā)展的基礎(chǔ)。要解決好糧食危機(jī)，對(duì)光合作用中能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)變化的深入研究是很有必要的，這節(jié)課就和同學(xué)們一起來(lái)討論光合作用中的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，即光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換。

8．2 復(fù)習(xí)知識(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

教師利用多媒體展示問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們回憶必修教材有關(guān)光合作用的內(nèi)容，邊展示邊提問(wèn)：

什么是光合作用?

光合作用的場(chǎng)所在何處?

葉綠體中光合作用色素的種類有哪些?

光合作用的基本過(guò)程及主要變化是什么?

第四個(gè)問(wèn)題同學(xué)們回答時(shí)會(huì)將能量轉(zhuǎn)換的3個(gè)階段說(shuō)出來(lái)，然后教師緊接著問(wèn)是不是綠色植物在進(jìn)行光合作用過(guò)程中只發(fā)生著這3種能量轉(zhuǎn)換呢?(設(shè)疑，給出實(shí)驗(yàn)閱讀材料。)

光能轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換步驟是本課時(shí)教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師把這一抽象微觀的變化轉(zhuǎn)變成直觀的現(xiàn)象，更易于學(xué)生的理解和進(jìn)一步深入探索。教師先引導(dǎo)學(xué)生閱讀一份資料。一篇獲得中學(xué)生物百項(xiàng)論文一等獎(jiǎng)中的生物小實(shí)驗(yàn)論文，具體內(nèi)容是：利用一臺(tái)正負(fù)電荷檢驗(yàn)器，貼近在室內(nèi)生長(zhǎng)的花卉以及在室外生長(zhǎng)的植物的莖、葉后，檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些植物帶有負(fù)電荷，還有的植物未有此現(xiàn)象；經(jīng)進(jìn)一步檢測(cè)在早、中、晚不同時(shí)段植物的帶電情況，同時(shí)對(duì)室內(nèi)花卉進(jìn)行暗處理后做對(duì)照檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：一些莖葉寬大的植物在有光的情況下均帶有負(fù)電荷，并且在一天當(dāng)中以中午和下午3時(shí)左右?guī)щ娮顝?qiáng)，無(wú)光情況下所有的植物都不帶電。

這段資料把抽象化的能量轉(zhuǎn)變成了具體化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生在對(duì)資料簡(jiǎn)單分析的基礎(chǔ)上得出植物在光合作用過(guò)程中能夠把光能轉(zhuǎn)換成電能的結(jié)論。教師再啟發(fā)學(xué)生回憶在必修教材學(xué)習(xí)中已知的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，與新獲得的知識(shí)結(jié)合得出結(jié)論：光能→電能→活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能。教師并引導(dǎo)學(xué)生思考推導(dǎo)出光能在葉綠體中轉(zhuǎn)換的3個(gè)步驟的發(fā)生部位及反應(yīng)階段的物質(zhì)變化，進(jìn)入下面的3個(gè)研究主題。

①光能轉(zhuǎn)換成電能。

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察探索。圍繞學(xué)生得出的結(jié)論“光能轉(zhuǎn)換成電能”，教師提醒學(xué)生復(fù)習(xí)回憶葉綠體結(jié)構(gòu)，特別是與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換有關(guān)的色素的種類、功能和位置以及與光合作用有關(guān)的酶的位置，在學(xué)生閱讀教材中有關(guān)色素內(nèi)容的基礎(chǔ)上，從色素的功能方面對(duì)各種色素進(jìn)行分類總結(jié)。

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察探索。在提出“光能是如何轉(zhuǎn)換成電能”的問(wèn)題后，教師組織學(xué)生進(jìn)行探索。首先教師利用多媒體多次展示光能轉(zhuǎn)換成電能的動(dòng)畫(huà)示意圖，要求學(xué)生反復(fù)觀察，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)示意圖的觀察并閱讀課本相應(yīng)內(nèi)容、分析、討論，依次解決學(xué)生學(xué)案中知識(shí)一的問(wèn)題(見(jiàn)學(xué)案部分)。

教師小結(jié)，對(duì)學(xué)生回答的正確性給予校正，然后對(duì)各組的星星數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)。多次引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維發(fā)散與開(kāi)拓，學(xué)生自我探索解決光能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程后，教師要求學(xué)生分析回答氧氣的來(lái)源和產(chǎn)生的原因，回憶氧氣來(lái)自于水的光解的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和方法。另外教師還啟發(fā)學(xué)生思考綠色植物這種獨(dú)有的現(xiàn)象在不同領(lǐng)域特別是宇宙空間、國(guó)防現(xiàn)代化和能源發(fā)展等方面的廣闊應(yīng)用和研究前景，鼓勵(lì)學(xué)生各抒己見(jiàn)，用新的視角去看待和思考光合作用，把學(xué)生思維的積極性充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，這是拓寬學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維和學(xué)習(xí)興趣的有效環(huán)節(jié)。

同時(shí)教師提出水的光解中電子的傳遞和氫離子的去路的問(wèn)題，以此進(jìn)入第二個(gè)研究主題，即電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能。

②電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能。

在葉綠體的囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換的2個(gè)步驟，由光能轉(zhuǎn)換成電能，由電能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能是連續(xù)不可分割的過(guò)程。這一轉(zhuǎn)換步驟可借助光合作用中形成NADPH和ATP的示意圖和對(duì)教材中資料的閱讀，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論、依次解決學(xué)生學(xué)案中知識(shí)二的問(wèn)題(見(jiàn)學(xué)案部分)。

教師小結(jié)：要求學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上，判斷、推理、討論后得出結(jié)論，對(duì)學(xué)生回答的正確性給予校正，并結(jié)合多媒體課件進(jìn)行前2個(gè)過(guò)程的總結(jié)，也即光合作用的光反應(yīng)階段。

③活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能。

在暗反應(yīng)階段活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能這部分內(nèi)容是學(xué)生在必修教材中已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)．教師需要在學(xué)生原有的知識(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)教學(xué)，使學(xué)生達(dá)到溫故知新的目的，解決學(xué)生學(xué)案中知識(shí)三的問(wèn)題(見(jiàn)學(xué)案部分)。

教師使學(xué)生回憶ATP在細(xì)胞內(nèi)數(shù)目不多并容易水解釋放高能磷酸鍵所儲(chǔ)存的能量的特點(diǎn)，同時(shí)介紹NADP~很容易與氫結(jié)合而被還原，在需要?dú)涞姆磻?yīng)中，也很容易與氫分離的特性。教師通過(guò)提問(wèn)的方式強(qiáng)調(diào)與必修教材中的有區(qū)別的知識(shí)內(nèi)容。

教師小結(jié)：統(tǒng)計(jì)本堂課中各學(xué)生小組的星星數(shù)，進(jìn)行鼓勵(lì)，使他們充分體會(huì)團(tuán)隊(duì)合作精神。

8．3課堂小結(jié)

教師要求學(xué)生描述光能在葉綠體中轉(zhuǎn)換的全過(guò)程。

教師歸納總結(jié)，在分別學(xué)習(xí)探索光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換的3個(gè)步驟后，依據(jù)教材中插圖，要求學(xué)生完整敘述在光合作用中能量轉(zhuǎn)換的全過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行前后知識(shí)比較，發(fā)現(xiàn)光合作用中能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)變化的相互聯(lián)系、不可分割、同時(shí)進(jìn)行的關(guān)系，以運(yùn)動(dòng)變化和聯(lián)系的觀點(diǎn)深入理解光合作用的實(shí)質(zhì)即能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)變化的過(guò)程，從而全面深刻地掌握知識(shí)，并鍛煉能力。

9 教學(xué)目標(biāo)鞏固

1．葉綠體中光能轉(zhuǎn)換成電能時(shí)，電子的最終來(lái)源及最終受體分別是( )

A．葉綠素a NADPH

B．H²O NADP⁺

C．葉綠素a NADP⁺

D．H²O NADPH

2．在暗反應(yīng)過(guò)程中，NADPH的作用是( )

A．為C³化合物還原提供能量

B．還原C³化合物

C．與ATP的作用完全相同

D．A和B兩項(xiàng)都是

3．在甲、乙2個(gè)密閉的玻璃鐘罩內(nèi)，分別喂養(yǎng)同種生物狀況相似小鼠各一只和長(zhǎng)勢(shì)良好的同樣綠色植物各一盆。與甲罩不同的是，乙罩內(nèi)多了一杯氫氧化鈣溶液。將2玻璃罩同時(shí)放在陽(yáng)光下一段時(shí)間后，甲、乙2個(gè)鐘罩內(nèi)的小鼠和植物各發(fā)生了什么變化?分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。

教師需要特別指導(dǎo)學(xué)生分析乙罩內(nèi)的小鼠死亡的原因和光合作用中的暗反應(yīng)的聯(lián)系，使他們深入體會(huì)和總結(jié)光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的關(guān)系。

10 板書(shū)設(shè)計(jì)

第一節(jié)光合作用

一、光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換

1．光能轉(zhuǎn)換成電能

11 學(xué)生學(xué)案：光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換

知識(shí)精要問(wèn)(回答正確請(qǐng)?jiān)谧晕以u(píng)價(jià)欄為本小組畫(huà)上一顆星星)。

知識(shí)一：光能轉(zhuǎn)換成電能(表1)。