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高中生物光合作用教案范文

发布时间:2024-04-26 15:43:32 影响了:

高中生物光合作用教案模板

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,一起和小编看看高中生物光合作用教案模板!欢迎查阅!

高中生物光合作用教案模板1

【教学重点】光合作用的发现过程;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;光合作用的概念、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光合作用的意义;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光合作用的意义

【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光合作用;

⑤还可通过教材提供的光合作用的发现所列举的几个实验为切入点进入光合作用的学习,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光合作用中产生淀粉的实验(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光合作用场所,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光合作用释放的氧气全部来自水的实验。

教师应特别重视光合作用发现这部分内容的教学,因为通过分析科学家对光合作用的研究历程,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,光合作用所以能在叶绿体中进行一是由于其中含有催化光合作用的酶系,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光合作用功能相适应的特点,例如:与光合作用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。

高中生物光合作用教案模板2

教学目标

一、知识方面

1、使学生了解光合作用的发现过程。

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、掌握光合作用的概念、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光合作用的意义。

4、应用所学的光合作用的知识,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、通过探讨光合作用的氧来源,初步训练学生的实验设计能力。

3、通过分析、讨论光合作用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光合作用意义的理解,增强学生保护生态环境的意识。

2、通过学生讨论“如何利用光合作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

因为光合作用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光合作用的发现过程、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)、光合作用的过程、光合作用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光合作用的基础知识,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光合作用发现过程中的几个的实验;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光合作用这种地球上最重要的生理过程的艰苦历程,同时介绍了在研究光合作用过程中的几个实验,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光合作用中产生淀粉的实验;1880年,德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用的场所,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光合作用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,才有可能深刻理解光合作用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、教材中光合作用的过程是本节的重点内容,也是本节的难点。

1、其中光合作用的总反应式,即概括出了光合作用的场所、条件、原料、产物及氧气的来源,但是,该反应式不足以表示光合作用的具体过程。因此,教材以图解的形式简明扼要地介绍了光合作用的两个重要过程,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光合作用直接产生的。

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、教材中光合作用的意义可从以下几个方面归纳:光合作用是生物界有机物的来源;光合作用是生物生命活动所需要能量的来源;光合作用可调节大气中氧气和二氧化碳的含量;光合作用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:“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”,充分概括光合作用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。

高中生物光合作用教案模板3

一、教材分析

新课标对光合作用的认识过程从原来的“了解”水平提高到了“说明”水平,教材中本部分内容从回顾科学家对光合作用的探究历程开始,让学生感知他们探索的科学精神和实事求是的科学态度,学习科学探究的一般方法和实验设计的原则,并且得出光合作用的反应式。教材中详细描述了各探究实验的关键环节,对学生的探究思维具有很好的启发性。

二、教学目标

1.知识目标:

1.知道光合作用被发现的基本过程

2.简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所。

2.能力目标:

1.重新走进科学家发现光合作用的有关实验,学会运用科学探究的手段发现问题、解决问题,发展科学探究能力;

2.在实验探究中掌握科学探究的一般原则,重点是对照实验原则和单因子变量原则

3.过读书和师生的讨论活动,培养学生[此文转于斐斐课件园 FFKJ.Net]自学和主动探索新知识的技能、技巧。

3.情感、态度和价值观目标:

1.体验科学探究历程,体会科学概念是在不断观察、实验、探索和争论中形成;

2.认同科学家不仅要继承前人的科研成果,而且要善于吸收不同学科中的有关知识,还要具有质疑、创新及勇于实践的科学精神和科学态度;

3.学会参与、合作和交流探究的内容和结果;

4.认识到技术的发展在科学研究中的作用,尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。

三、教学重点难点

重点:光合作用的发现及研究历史过程中的各实验设计、优缺点和结论。

难点:光合作用的发现过程中各实验如何巧妙地连接起来,如何过渡,如何引导学生进行思考探究从而得出正确结论。

四、学情分析

学生在初中生物课中学习过有关光合作用的知识,而且生活实践中也对光合作用有所了解。但是,对于光合作用的发现历史却很陌生,关键对于我们这节课要达到的目标“科学探究的一般方法”知之甚少。高中学生具备了一定的观察和认知能力,分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立,但还很不完善,对事物的探索好奇,又往往具有盲目性,缺乏目的性,并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。在教学过程(本文来自优秀教育资源网斐.斐.课.件.园)中,教师要尽量创设学生活动的机会,让学生成为学习活动的主体,教师只是为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。

五、教学方法

探究式教学,结合问题、讨论、比较、归纳多种教学方法,并配以多媒体辅助教学,引导学生再现科学发现过程,并进行分析、讨论、归纳和总结。新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习

六、课前准备

1.学生的学习准备

学生收集了解关于光合作用研究历史。兴趣小组做关于光合作用的探究实践

水平出乎意料得高。

同意作者的见解。

光合作用_高中生物教案_模板

教学目标 一、知识方面

1、使学生了解光合作用的发现过程。

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、掌握光合作用的概念、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光合作用的意义。

4、应用所学的光合作用的知识,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、通过探讨光合作用的氧来源,初步训练学生的实验设计能力。

3、通过分析、讨论光合作用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光合作用意义的理解,增强学生保护生态环境的意识。

2、通过学生讨论“如何利用光合作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。

④很多植物的叶片到秋天会变红,很多植物的花在一天的不同时间中也会呈现不同的颜色,学生知道这是什么的原因吗?

本题涉及了植物细胞中色素及其比例变化的问题。一般来说,正常叶片的叶绿体中有两大类光合色素,其中叶绿素和类胡萝卜的分子比例为三比一,叶绿素a和叶绿素b也约三比一,叶黄素和胡萝卜的比为二比一。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多,占优势,所以正常叶子总是呈现绿色。秋天、条件不正常或叶衰老时,由于叶绿素较易被破坏或先降解,数量减少,而类胡萝卜素比较稳定,所以叶片呈现黄色。

至于红叶,不是叶片中叶绿体的色素造成的,而是由细胞液泡中的花色素引起的。因秋天温度降低,植物体内积累较多糖分以适应寒冷,体内的可溶性糖多了,就形成较多的花色素储存于液泡中。而花色素类似于酸碱指示剂,从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变,具体而言是,pH=7~8 时呈淡紫色;pH11则呈蓝色。由于秋天时液泡中花色素增多,且细胞液pH值又偏酸性,因此叶子就变红了。

不仅如此,花色素的颜色也会随环境中存在的不同的金属离子而改变,所以同一种花色素在不同的花中,或是同一种花由于种植的土壤不同,都能显出不同的颜色。

学生可以回家做一个小实验,找一朵开红花的牵牛花,用手把花瓣使劲揉一揉,使花瓣细胞的液泡破裂,然后把这朵花放到洗衣粉水中(碱性环境),花瓣的颜色会由红色变为蓝色。这样学生就可以理解其中的原因了。 第二课时

1、引言

教学时可从光合作用的总反应式入手,或从与初中阶段的光合作用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光合作用氧来源假设,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。

在搞清楚光合作用中的全部氧气来自于水中的氧后,让学生回忆初中生物学课本中的光合总反应式,并让学生对该反应式配平,要求尤其要求反应式左右氧原子的配平,通过这个工作,可使学生深切认识到,光合作用的反应物与产物中都需要水这一重要生物学事实。

2、光合作用的具体过程

可以教师讲解为主,可用板图、挂图、或多媒体课件的形式尽量把微观的物质变化形象化。

在讲清楚光合作用光反应与暗反应的过程后,应把重点放在光反应与暗反应的区别和联系上,可利用表解的形式让学生分析讨论: 光反应 暗反应 区 别

反应性质 光化学反应 酶促反应 与光的关系 必须在光下进行

与光无直接关系,在光下和暗处都能进行 与温度的关系 与温度无直接关系 与温度关系密切 场所

叶绿体基粒片层结构的薄膜上 叶绿体的基质中 必要条件

光、叶绿体光合色素、酶 多种酶 物质变化

水光解为还原性氢和氧气;由ADP合成ATP 二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生 能量变化

光能转变ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳定的化学能 联系

准备阶段:为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ATP 完成阶段:在多种酶的作用下,接受光反应提供的还原性氢和ATP,最终将二氧化碳还原为葡萄糖。

之后,还可提出一些综合性的问题,加深学生对光合作用的理解,例如可以提出下面的问题:

“当光合作用的光反应过程被人为阻断,你认为暗反应会停止吗?反过来,当暗反应过程被人为阻断,你认为光反应会怎样变化?”

通过以上的分析可以看出,光合作用的光反应与暗反应是相互联系的,而它们之间的联系纽带是还原力,即ATP和还原性氢。当光反应停止时(如植物在黑暗条件下),暗反应的ATP和还原性氢的来源被阻断,暗反应会停止;而反过来,当暗反应停止时(如植物在气孔完全关闭,或无二氧化碳),光反应是不是也受到影响呢?答案是肯定的,暗反应停止,光反应也会随之停止,因为光反应产生的ATP和还原性氢没有被暗反应消耗,根据化学平衡的原理,相当于光反应的产物浓度升高,化学平衡会向反向进行,从而光反应就停止了。

时间允许的话,还可引导学生讨论影响光合作用的因素,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。例如,可提出下面的问题供学生讨论:

“你能利用光合作用原理,提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗?”

对光合作用的影响 在生产上的应有 光

光合作用是光化学反应,所以光合作用随着光照强度的变化而变化。光照弱,光合作用减慢,光照逐步增强时光合作用随着加快;但是光照增强到一定程度,光合作用速度不再增加,另外,光的波长也影响光合作用速度,通常在红光下光合作用最快,蓝、紫光次之,绿光最差。 延长光合作用时间;通过轮作,延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间,是合理利用光的一项重要措施。

增加光合作用面积,合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。 温度℃

光合作用的暗反应是酶促反应,温度低,酶促反应慢,光合速率降低,随着温度提高,光合作用加快;温度过高时会影响酶的活性,使光合作用速率降低,一般植物的光合作用最适温度在25-30℃之间。

适时播种:温室栽培植物时,可以适当提高室内温度。 二氧化碳浓度

二氧化碳是光合作用的原料,原料增加,产物必然增加,大气中的二氧化碳含量是0.03%,如果浓度提高到0.1%, 产量可提高一倍。如果浓度提高到一定程度后,产量不再提高。如果二氧化碳浓度降低到0.005%,光合作用就不能正常进行。

施用有机肥:温室栽培植物时,可以适当提高室内的二氧化碳浓度。

总之,光合作用涉及的知识多、综合性强,在复习时要全面,特别是光合作用的反应场所、总反应式、反应具体过程、条件、反应物、产物、释放能量、光反应与暗反应之间的相互联系与区别、影响光合作用的诸多因素等方面做全面的比较、总结,并注重这些知识能与生产生活等实际相联系,培养分析、综合、读图、理论联系实际的能力。

3、进行光合作用的意义的教学时,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,课上可以采取分组讨论的形式,选择几个典型的事例,围绕光合作用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“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”和生产、环境,激发学生学习的兴趣。

探究活动

探究光强、光质、温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响

【实验目的】学习光强、光质、温度、二氧化碳浓度等外界条件对光合作用的影响 【实验原理】

因为影响光合作用的内部及外部因素不断变化而相起,因此植物光合作用强度经常改变着。影响光合作用的外界因素主要有光强 [1] [2] [3] 下一页

教学目标 一、知识方面

1、使学生了解光合作用的发现过程。

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、掌握光合作用的概念、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光合作用的意义。

4、应用所学的光合作用的知识,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、通过探讨光合作用的氧来源,初步训练学生的实验设计能力。

3、通过分析、讨论光合作用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光合作用意义的理解,增强学生保护生态环境的意识。

2、通过学生讨论“如何利用光合作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。

④很多植物的叶片到秋天会变红,很多植物的花在一天的不同时间中也会呈现不同的颜色,学生知道这是什么的原因吗?

本题涉及了植物细胞中色素及其比例变化的问题。一般来说,正常叶片的叶绿体中有两大类光合色素,其中叶绿素和类胡萝卜的分子比例为三比一,叶绿素a和叶绿素b也约三比一,叶黄素和胡萝卜的比为二比一。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多,占优势,所以正常叶子总是呈现绿色。秋天、条件不正常或叶衰老时,由于叶绿素较易被破坏或先降解,数量减少,而类胡萝卜素比较稳定,所以叶片呈现黄色。

至于红叶,不是叶片中叶绿体的色素造成的,而是由细胞液泡中的花色素引起的。因秋天温度降低,植物体内积累较多糖分以适应寒冷,体内的可溶性糖多了,就形成较多的花色素储存于液泡中。而花色素类似于酸碱指示剂,从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变,具体而言是,pH=7~8 时呈淡紫色;pH11则呈蓝色。由于秋天时液泡中花色素增多,且细胞液pH值又偏酸性,因此叶子就变红了。

不仅如此,花色素的颜色也会随环境中存在的不同的金属离子而改变,所以同一种花色素在不同的花中,或是同一种花由于种植的土壤不同,都能显出不同的颜色。

学生可以回家做一个小实验,找一朵开红花的牵牛花,用手把花瓣使劲揉一揉,使花瓣细胞的液泡破裂,然后把这朵花放到洗衣粉水中(碱性环境),花瓣的颜色会由红色变为蓝色。这样学生就可以理解其中的原因了。 第二课时

1、引言

教学时可从光合作用的总反应式入手,或从与初中阶段的光合作用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光合作用氧来源假设,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。

在搞清楚光合作用中的全部氧气来自于水中的氧后,让学生回忆初中生物学课本中的光合总反应式,并让学生对该反应式配平,要求尤其要求反应式左右氧原子的配平,通过这个工作,可使学生深切认识到,光合作用的反应物与产物中都需要水这一重要生物学事实。

2、光合作用的具体过程

可以教师讲解为主,可用板图、挂图、或多媒体课件的形式尽量把微观的物质变化形象化。

在讲清楚光合作用光反应与暗反应的过程后,应把重点放在光反应与暗反应的区别和联系上,可利用表解的形式让学生分析讨论: 光反应 暗反应 区 别

反应性质 光化学反应 酶促反应 与光的关系 必须在光下进行

与光无直接关系,在光下和暗处都能进行 与温度的关系 与温度无直接关系 与温度关系密切 场所

叶绿体基粒片层结构的薄膜上 叶绿体的基质中 必要条件

光、叶绿体光合色素、酶 多种酶 物质变化

水光解为还原性氢和氧气;由ADP合成ATP 二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生 能量变化

光能转变ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳定的化学能 联系

准备阶段:为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ATP 完成阶段:在多种酶的作用下,接受光反应提供的还原性氢和ATP,最终将二氧化碳还原为葡萄糖。

之后,还可提出一些综合性的问题,加深学生对光合作用的理解,例如可以提出下面的问题:

“当光合作用的光反应过程被人为阻断,你认为暗反应会停止吗?反过来,当暗反应过程被人为阻断,你认为光反应会怎样变化?”

通过以上的分析可以看出,光合作用的光反应与暗反应是相互联系的,而它们之间的联系纽带是还原力,即ATP和还原性氢。当光反应停止时(如植物在黑暗条件下),暗反应的ATP和还原性氢的来源被阻断,暗反应会停止;而反过来,当暗反应停止时(如植物在气孔完全关闭,或无二氧化碳),光反应是不是也受到影响呢?答案是肯定的,暗反应停止,光反应也会随之停止,因为光反应产生的ATP和还原性氢没有被暗反应消耗,根据化学平衡的原理,相当于光反应的产物浓度升高,化学平衡会向反向进行,从而光反应就停止了。

时间允许的话,还可引导学生讨论影响光合作用的因素,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。例如,可提出下面的问题供学生讨论:

“你能利用光合作用原理,提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗?”

对光合作用的影响 在生产上的应有 光

光合作用是光化学反应,所以光合作用随着光照强度的变化而变化。光照弱,光合作用减慢,光照逐步增强时光合作用随着加快;但是光照增强到一定程度,光合作用速度不再增加,另外,光的波长也影响光合作用速度,通常在红光下光合作用最快,蓝、紫光次之,绿光最差。 延长光合作用时间;通过轮作,延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间,是合理利用光的一项重要措施。

增加光合作用面积,合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。 温度℃

光合作用的暗反应是酶促反应,温度低,酶促反应慢,光合速率降低,随着温度提高,光合作用加快;温度过高时会影响酶的活性,使光合作用速率降低,一般植物的光合作用最适温度在25-30℃之间。

适时播种:温室栽培植物时,可以适当提高室内温度。 二氧化碳浓度

二氧化碳是光合作用的原料,原料增加,产物必然增加,大气中的二氧化碳含量是0.03%,如果浓度提高到0.1%, 产量可提高一倍。如果浓度提高到一定程度后,产量不再提高。如果二氧化碳浓度降低到0.005%,光合作用就不能正常进行。

施用有机肥:温室栽培植物时,可以适当提高室内的二氧化碳浓度。

总之,光合作用涉及的知识多、综合性强,在复习时要全面,特别是光合作用的反应场所、总反应式、反应具体过程、条件、反应物、产物、释放能量、光反应与暗反应之间的相互联系与区别、影响光合作用的诸多因素等方面做全面的比较、总结,并注重这些知识能与生产生活等实际相联系,培养分析、综合、读图、理论联系实际的能力。

3、进行光合作用的意义的教学时,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,课上可以采取分组讨论的形式,选择几个典型的事例,围绕光合作用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“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”和生产、环境,激发学生学习的兴趣。

探究活动

探究光强、光质、温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响

【实验目的】学习光强、光质、温度、二氧化碳浓度等外界条件对光合作用的影响 【实验原理】

因为影响光合作用的内部及外部因素不断变化而相起,因此植物光合作用强度经常改变着。影响光合作用的外界因素主要有光强、光质、温度、二氧化碳浓度。影响光合作用的内部因素主要有叶片叶绿素的含量、叶片含水量、叶片的发育阶段等等。

一般而言,光强增加,光合作用强度增强。但由于植物的生活习性不同,在光强增加相同的情况下,光合作用强度的增强程度并不相同,并且当光强增加到一定限度时,光合作用不再增加了。

因光合色素对不同性质的光的吸收值是不同的,因此不同颜色的光也会影响光合作用的强度,红光、蓝紫光光合作用强度大,其它颜色的光会使光合强度下降,绿光的光合强度几乎为零。

因温度直接影响光合作用过程中光反应与暗反应酶的催化活性,因此也会影响光合作用的强度。一般而言,温度在0℃-35℃之间时,每增加10℃光合强度增加一倍;但超过40℃-50℃后,光合强度下降。

因二氧化碳是光合作用的底物之一,因此它的含直接影响光合强度,在一定的浓度范围内,增加二氧化碳浓度,光合作用强度加强。

【实验材料和用具】黑藻或金鱼藻、碳酸氢钠、高瓦数聚光灯、温度计、大烧杯等。 【实验步骤】

1、光强度对光合作用的影响。

取几条黑藻或金鱼藻,将其剪成几段,放在装有自来水的大烧杯中(杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳),使烧杯中水高于植物体2-3厘米。 把此装置放在聚光灯下,很快有气泡从切口中冒出。

把此装置放在距光源分别为10cm、30cm、50cm的地方(用冰块控制各烧杯中的水温,用温度计监测水温)。

每个距离都每隔一定的时间计数排出的气泡数。

2、光质对光合作用的影响。

取几条黑藻或金鱼藻,将其剪成几段,放在装有自来水的大烧杯中(杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳),使烧杯中水高于植物体2-3厘米。 把此装置放在聚光灯下,很快有气泡从切口中冒出。

把此装置放在距光源300cm地方(控制各烧杯中的水温一致),分别用红色、蓝色、黄色、绿色的透明玻璃纸把该装置包起来。

每种颜色的光质都每隔一定的时间计数排出的气泡数。

3、温度对光合作用的影响。

取几条黑藻或金鱼藻,将其剪成几段,放在装有自来水的大烧杯中(杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳),使烧杯中水高于植物体2-3厘米。 把此装置放在聚光灯下,很快有气泡从切口中冒出。

把此装置放在距光源300cm地方,用冰块和热水控制各烧杯中的水温在室温、0摄氏度、50摄氏度。

每种温度都每隔一定的时间计数排出的气泡数。

4、二氧化碳浓度对光合作用的影响。

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第一章第二节放线菌 教学设计

教学重点:放线菌结构特点及对自然界的意义和与人类的关系。 教学难点:放线菌的形态和结构特点及对自然界的重要作用。

设计思想:学生对放线菌的了解并不是很多,本节课主要向学生介绍放线菌的主要特征,同时通过生活实例让学生了解放线菌在实际生活中的应用,以便加深对放线菌的认识。 手段:教师讲解与学生讨论相结合 教学过程:(参考课时:1课时) 一、复习:

1、提出问题:1、细菌的形态结构是怎样的?

2、细菌与人类的关系是怎样的?

2、教师组织学生回答问题,并进行总结。 二、讲授新课:

(一)放线菌的形态:

1、出示放线菌的形态图片(可选择多种放线菌)。 2、请学生观察,并总结放线菌的形态结构特征。

3、教师和学生共同总结放线菌的形态结构:放线菌由许多菌丝组成一个菌丝体。呈放射状。 (二)放线菌的结构:

1、出示放线菌结构图或高倍显微镜下放线菌的结构: 2、组织学生观察,总结出放线菌的结构特点。 3、教师总结:

放线菌的菌丝内没有横隔,是单细胞组织。与细菌一样,细胞内没有成形的细胞核。 (三)放线菌的营养方式和生殖方式:

1、播放录像:演示放线菌的菌丝类型及生殖过程。

2、教师讲解:放线菌的菌丝分为营养菌丝和气生菌丝。它靠营养菌丝吸收营养物质,营腐生生活。当生长发育到一定时期时,气生菌丝顶端长出孢子丝,形成孢子。孢子散落出去,在适宜的条件下,萌发成新的菌丝体。 (四)放线菌与人类的关系:

1、请学生根据日常生活的经验,谈谈自己对放线菌的作用的认识。(学生对放线菌不是非常了解,所以不要求一定能说出) 2、播放录像。

3、教师和学生共同总结出放线菌与人类的关系。 板书设计: 第二节 放线菌

一、形态特征:放射状的菌丝体

二、结构:单细胞个体,没有成形的细胞核 三、生殖方式:孢子生殖 四、营养方式:异养 五、与人类的关系

第五章第一节茎是由芽发育的 教案示例

教学目标

1.了解芽的种类,理解叶芽的结构及叶芽发育。理解顶芽发育与侧芽发育的关系。

2.通过指导学生观察叶芽的结构,培养学生用科学的方法去分析问题和解决问题的能力。

3.通过分析“顶芽发育与侧芽发育的关系”,使学生树立辩证唯物主义的观点。

重点、难点分析

1.“叶芽的结构”是本节的重点知识。因为:植物的生长、发育与叶芽的结构息息相关,叶芽的结构是植物生长的基础。实际上,叶芽就是尚未展开的枝条(枝条:长有叶和芽的茎)。也就是说,茎是由叶芽发育的。只有弄清叶芽的结构,才能更好地理解茎与芽的关系,才能更好地为后续知识的掌握奠定良好的基础。

2.“叶芽的发育”是本节的难点知识。因为:叶芽的发育过程是一个相对缓慢的,动态的、变化的过程。伴随着叶芽的发育,新的枝条逐渐形成。由于时间和空间的原因,会造成一些学生理解上的困难,这就需要教师设法利用一些手段(录像、教具、动画等),克服时空带来的障碍帮助学生理解叶芽的发育过程与茎形成的关系,从而突破难点。

3.“顶芽发育与侧芽发育的关系”也是本节的一个难点知识。因为:对初一学生而言,植物体内的生长素以及生长素的浓度、作用机理,这些知识都是比较抽象而陌生的,从学生的知识基础看,理解这些知识是有一定的困难的。教师要针对书中的内容,深入浅出地讲明顶芽对侧芽抑制,产生顶端优势现象及去掉顶芽能使侧芽生长、发育的道理就可以了。

4.组织学生做“观察叶芽的结构”实验也是本节的难点内容。因为:

(1)学生经常掌握不好双面刀片的拿法,弄不好会把手划破。教师课前应把刀片的一侧用胶布包好,并告诉学生刀片的正确拿法,避免划伤手指。

(2)用刀片纵向剖开叶芽时,学生会出现“剖偏”现象,从而影响对叶芽的观察效果。教师除了做好示范外,可以多备几个叶芽,让学生多做几次,从中挑选出最完整的叶芽纵剖面。

教学过程设计

一、本课题的参考课时为一课时。

二、教学过程:

1.关于本节课的引言,教师可以根据前面已经讲过的知识,复习提问:植物体的根和叶各有什么功能。由此引出,营养物质的运输是由茎完成的。教师还可以组织学生讨论:植物体的茎是怎样产生的?启发学生得出:茎是由芽发育而成的。

2.“芽的种类”的教学,课前可准备一些枝条(杨树)、挂图或投影片,告诉学生芽有许多种类,分类的标准不一样,名称也不一样。可以组织学生讨论芽分类的标准和名称的确定。一般学生能够提到书上的两种分类标准,教师可稍加扩充,如杨树等植物的芽外有些鳞片保护着,这种芽又叫做鳞芽,没有鳞片的芽又叫做裸芽。以此说明芽的名称的多样性。教师可提示学生:顶芽有可能是叶芽也有可能是混合芽,也可能是花芽,但发育成枝条的芽,应该是叶芽或混合芽。

3.“叶芽的结构”的教学,应采取实验与教学同步的方法,这样便于学生理解和掌握所学的知识,也培养了学生学习生物学的一些基本的技能。

为了便于学生观察叶芽的纵切面,教师可以用元白菜心,制作成“叶芽纵剖教具”,用来表明叶芽各部分的结构和名称;用模型或动画投影片说明叶芽发育的过程,也可用伸缩教鞭示意叶芽伸展情况;有条件的也可给学生放录像片,进一步展示叶芽的生长、发育的全过程。明确叶芽就是枝条的雏型,其中孕育着茎的结构,茎是由芽发育的。

为了检查学生掌握的程度,教师可在黑板上画出叶芽的结构图,请学生填出图注和各部分发育的结构名称。顺着思路,可问学生:①如果把叶芽的生长点去掉,叶芽会怎样?②叶芽的各部分是不是都不能生长了?③侧芽的发育与顶芽的发育有没有关系?在学生回答这些问题后,教师可以引导学生探讨侧芽发育和顶芽发育的关系问题。

4.关于“侧芽发育和顶芽发育”的教学,可以顺着上述思路,首先引导学生讨论植物的侧芽发育与顶芽发育是否有关系。然后用生活中的一些实际例子,并配上图片或投影片等,说明顶芽生长抑制侧芽发育的现象是普遍存在的(向日葵、松树、杨树等)。最后再解释为什么会产生这种现象。植物体内产生的生长素可以促进植物生长,它主要分布于生长旺盛的地方。为什么顶芽生长会使侧芽生长缓慢,甚至停止生长呢?在解释这一现象时,要考虑到初一学生的知识水平,不要把高中的知识,搬到这里来讲,只要按照书本的内容,用最简明的语言,讲清生长素的作用和顶端优势现象产生的道理就可以。在讲解过程中,一定要说明:生长素多集中在顶芽等生长旺盛的部位,并能往下运输。在含量微少时会促进植物生长,含量稍多就会抑制植物生长。一般情况下顶芽生长素含量少生长快,侧芽生长素多生长慢或停滞。当顶芽去掉后,生长素往下运输的量减少了,侧芽处生长素含量降低,顶芽对侧芽的抑制解除,侧芽开始生长,并能发育成侧枝。侧枝上也有顶芽,同样的道理会抑制侧枝上的侧芽发育,以此类推。为了使学生能理解这一作用机理,讲解时可配合使用自制投影片、板图。讲解后还可以播放有关的动画片、录像片,使学生加深对这些较为抽象的知识的理解和掌握。

本节最后,有条件的学校,可以用多媒体手段播放一些影片或资料,说明顶端优势和整枝摘心在农业实践中和植物栽培中的广泛利用。也可以用学生熟悉的材料进行说明,使学生能够进一步理解:不同的植物根据需要的不同,可以维持顶端优势(向日葵、黄麻、松柏科植物),也可以摘心整枝,促进侧芽的大量发育,以便获得更多的花芽和果实(棉花、番茄)。

教师小结:植物的茎是由芽发育的。茎是植物体内不可缺少的结构。茎能输导营养物质,还有支持、贮藏、繁殖等功能。茎之所以有这些功能是与茎的结构有关。为下节课的内容可稍做铺垫。

小资料

1.芽的类型:

在植物学上,按照不同的标准,可将芽分成以下的类型:

2.茎的形态:

茎是植物地上部分的骨干,其上着生叶、花和果实。茎可分为节和节间两部分。

大多数植物的茎是圆柱形,这种形状最适宜于担负支持、输导和贮藏的功能。有些植物茎内的厚角组织比较集中,向外突出成棱形,如莎草科植物的茎呈三棱形;唇形科植物的茎呈四棱形;芹菜的茎为多棱形。另外,仙人掌科植物的茎为扁圆形或多角柱形。茎经常为实心的,但有的茎是中空的(如葫芦科、伞形科、菊科、禾本科的一些植物)。

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