《能量之源——光与光合作用》说课
教学流程
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教学过程过程描述
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教学活动1
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出示课件演示“种子的萌发”思考:一粒种子有多重,一棵参天大树有多重?增重部分从哪里来?植物种在土壤,是来自土壤吗?我们沿着科学家探究的脚步来了解。今天,有幸“请到了”对光合作用研究作出重大贡献的几位科学家,下面让我们以热烈的掌声请他们来给同学们作报告,讲讲他们是如何进行研究和分析的,同时希望同学们在学案上做好笔记。
我们首先欢迎“普利斯特利先生”。
“普利斯特利”(学生扮演)上台,边用英语讲解,边做实验演示:燃烧的蜡烛在密闭的容器内很快熄灭,而把燃烧的蜡烛与绿色植物放在一起,则在一段时间后才熄灭。“普利斯特利”问学生什么原因,学生用英语回答:绿色植物可以更新空气。
教师旁白:普利斯特利的实验看似简单,但后人做得实验很多不能成功,这是为什么呢?下面我们来请荷兰科学家英格豪斯来给大家作报告。
“英格豪斯”(学生扮演)上台,用课件演示指出普利斯特利的实验只有在阳光下才能成功,植物体只有绿叶下才能更新空气。英格豪斯进一步提出问题:“绿色植物为什么可以更新空气呢?我们当时由于受化学发展水平的限制而不能正确解释,现在同学们根据你们的知识知道为什么吗?谁能告诉我?”一学生回答:“绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。”
教师旁白:在这一过程中,光能哪里去了呢?下面我们来请德国科学家梅耶来谈谈他的看法。
“梅耶”(学生扮演)上台,课件显示能量转换和守恒定律,并指出植物在进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来。“梅耶”进一步指出,光能转换成化学能,贮存在什么物质中呢?这个问题德国的植物学家萨克斯做了一个经典的实验,下面请“他”来给大家演示。
“萨克斯”(学生扮演)上台,用黑纸片及植物体来演示并讲解他的实验,得出见光部分遇碘变蓝,证明了光合作用的产物中还有淀粉。
师:现在科学家们已经基本上探明了光合作用的基本过程,下面哪位同学能读一下你的记录来总结科学家们的研究成果。
光合作用的原料、产物、场所和条件是什么?你能用一个化学反应式表示出来吗?
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教学活动2
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(二)问题启发,合作探究
那光合作用是简单的一步反应,还是复杂的多步反应。科学家也对此进行了研究。首先我们来看德国科学家布尔斯泰对叶绿体进行了非常透彻的研究,我们来看他发现的一个规律:叶绿体含量较高时,二氧化碳转化成糖类的速率也较快。从这我们可以得出什么结论?
(色素在光下与合成有机物是相关的,而且是一个正相关。)
如果用图解表示光合作用的过程,那我们应该将叶绿体中的色素放在一个非常重要的位置上来。它可以吸收光能并用于合成反应。
那接下来的问题就是色素吸收的光能在光合作用中是怎么起作用的?光合作用这合成反应是简单的一步反应还是复杂的多步反应?如果是复杂的多步反应是不是所有的反应都在光下进行呢?这是我们要研究的第二个问题。1937年英国剑桥大学的希尔用离体叶绿体做实验。使的研究水平从细胞水平一下进入到细胞器水平。
他将离体的叶绿体加到氢受体的水溶液中,在无二氧化碳的条件下给予光照,发现叶绿体中有氧气放出。(解释氢受体:一种可以和氢结合的化学物质)在光下什么反应进行了?
结论:在光下,叶绿体将水分解成O2和 [H]。
水的化学性质非常稳定,它为什么在常温和常压下分解?在光下还有其它反应进行吗?
1954年,美国科学家阿尔农也用离体的叶绿体做实验:
实验1:
在给叶绿体照光时发现,当向反应体系中供给ADP、Pi和H受体时,体系中就会有ATP产生。
ATP的形成:ADP+Pi+能量 酶 ATP
这是个需能反应,能量来自哪?
综合以上,在光下有什么反应发生呢?
水的光解:H 2 O 光 [H]+O2
ATP的形成:ADP+Pi+能量 酶 ATP
现在我们把这两个重要的反应在图解中表示出来,由于这两个反应都在光下进行,所以表示时,我们一定要和色素相关上。
从物质变化看……(具体内容略)
从能量变化看……(具体内容略)
我们研究的这两个反应没有CO2的参与,也没有糖类的生成,那CO2合成糖类的反应需不需要光呢?
阿尔农也进行了实验
在对叶绿体照光的时候还发现,只要通入了ATP和还原态氢即使在暗处,叶绿体也可以将二氧化碳转变成糖。这个反应需光吗?
(这个反应在黑暗条件下也能进行。进行的必要条件是ATP和[H],其中ATP是直接的能源物质,CO2转化成糖类,要用到ATP那就是用到了ATP中的能量,[H]起着供氢的目的。)
这样以来,人们就明白光合作用原来大致可以分为两个阶段,有光参与的光反应阶段,还有CO2转化成糖的暗反应阶段。看来,叶绿体内部除了通过光反应阶段合成ATP和[H]外,还具有把CO2合成糖类的必不可少的条件。那CO2合成糖类是怎样进行的呢?
观看影片,思考:
1.CO2合成糖类最先给出明确答案的是谁?
2.他采用什么方法研究CO2合成糖类的过程?
3.检测到的第一个含碳化合物是什么?
阅读教材,思考:
1.C3是怎样形成的?
2.CO2的化学性质非常稳定,在空气中很难与其他化合物发生反应,那为什么在叶绿体基质中可以顺利的与C5结合形成2个C3呢?
3.C3又经过怎样的变化形成(CH2O)?其转变的必要条件是什么?
4、从物质变化看……(具体内容略)
从能量变化看……(具体内容略)
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(三)归纳总结,了解本质。
1.光反应与暗反应相互影响、相辅相成,共同构成了光合作用的全过程。我们用列表或画概念图的方法来归纳总结光反应与暗反应的区别和联系。
认真思考,归纳总结光反应与暗反应的区别和联系。
附表:光反应与暗反应的区别和联系
2.光合作用的实质
物质上把CO2和H2O转变成以糖类为主的有机物
能量上把光能转变成有机物中的化学能
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(反馈练习详见课后)
(四)课堂小结:
通过本节课的学习,我们了解了光合作用的发现历程,学会了科学探究的过程和一般方法,并掌握了光合作用的概念、光反应、暗反应的过程,归纳原料和产物的对应关系,能量转移途径、碳的转移途径,加深对光合作用实质的理解。但是光合作用的过程到目前为止还有很多问题没有解决,也有很多诱人的设想,如如何工厂化生产粮食,需要同学们去探索!
课外探究:
1、发挥自己的想象,画一个与课本上不同的光合作用的图解,要求:内容完整、图形正确、美观
2、结合光能在叶绿体中的转换过程,我们将如何提高粮食产量?并尝试着设计实验验证
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