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2019-2020年高中生物 光合作用歷史回眸 第1課時(shí)示范教案 蘇教版 《光合作用》一節(jié)主要可以分為光合作用的歷史回眸、光合作用的色素及其對(duì)光能的捕獲、光合作用的過程、影響光合作用的環(huán)境因素等四部分內(nèi)容。 關(guān)于光合作用的歷史回眸，課本試圖通過對(duì)光合作用的發(fā)現(xiàn)歷史反應(yīng)過程的回顧，以闡明綠色植物光合作用的實(shí)質(zhì)。在教學(xué)中，注意讓學(xué)生以教材中展現(xiàn)的光合作用研究歷史中的重要事件為線索，遵循科學(xué)家的探索思路，總結(jié)出光合作用的探究歷程。因?yàn)榻滩纳辖榻B的歷史非常經(jīng)典，所介紹的都是在光合作用探索歷程中所出現(xiàn)的典型問題和解決的方法，學(xué)生認(rèn)真了解其重要過程，等于沿著科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)思路作了一次思維的探究，這對(duì)于學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握光合作用的具體過程是有必要的。 關(guān)于光合色素與光能的捕獲部分，課本首先借助物理知識(shí)中物體顏色的知識(shí)，引出綠色植物的葉片顏色為何是綠色的話題，進(jìn)而引出植物的光合色素可能有哪些種類，然后通過《提取和分離葉綠體中的色素》的實(shí)驗(yàn)來理解光合色素的種類與作用，最后通過恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)提出了光合作用的基本單位是葉綠體。色素提取和分離的實(shí)驗(yàn)，除課本所介紹的用具和方法外，也可用成套的微量提取器來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，這樣可以降低操作難度，效果也更明顯。實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀察分離出的不同色帶，注意色帶的不同顏色、分布順序和寬窄，并思考其中的原因。將提取的色素液放在光源和分光棱鏡之間，可以發(fā)現(xiàn)在紅光和藍(lán)紫光部分呈現(xiàn)暗帶，說明這部分波長(zhǎng)的光被色素吸收，由此讓學(xué)生思考色素吸收的光用來做什么。有條件的學(xué)校還可以讓學(xué)生觀察色素的熒光現(xiàn)象，并簡(jiǎn)單介紹熒光現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，讓學(xué)生了解色素吸收了光能的事實(shí)。色素是植物吸收光能的物質(zhì)，但是這些物質(zhì)主要分布在小小的葉綠體內(nèi)，這是科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的?？梢韵葘⒍骷獱柭膶?shí)驗(yàn)介紹給學(xué)生，讓學(xué)生討論恩吉爾曼的兩個(gè)設(shè)計(jì)巧妙的實(shí)驗(yàn)說明了什么問題，然后再讓學(xué)生認(rèn)識(shí)葉綠體的基本結(jié)構(gòu)以及這種結(jié)構(gòu)適于分布色素和多種酶的特點(diǎn)。 關(guān)于光合作用的原理和大致過程，重點(diǎn)要學(xué)生掌握光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)過程的區(qū)別和聯(lián)系，特別是光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化的過程、發(fā)生的部位和條件等知識(shí)。教材在遵循科學(xué)準(zhǔn)確的原則下，利用“光合作用過程”的圖群，力求形象、生動(dòng)地描述有氧呼吸的過程。在教學(xué)過程中，建議運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)手段，幫助學(xué)生建立細(xì)胞光合作用的動(dòng)態(tài)模型，通過物質(zhì)轉(zhuǎn)變與能量轉(zhuǎn)換兩條主線，理解細(xì)胞有氧呼吸的場(chǎng)所、條件、原料、過程、產(chǎn)物以及產(chǎn)物去向等過程。同時(shí)，作為高中學(xué)生，應(yīng)該試圖從化學(xué)反應(yīng)的角度看待光合作用的過程，從化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的變化去認(rèn)識(shí)水和CO2是如何轉(zhuǎn)變成有機(jī)物糖類等物質(zhì)的。同時(shí)讓學(xué)生明確在這兩個(gè)過程中每一個(gè)物質(zhì)變化的來龍去脈和相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化的過程，以便從整體上認(rèn)識(shí)和理解光合作用。 在學(xué)習(xí)光合作用過程的基礎(chǔ)上，為了更好地認(rèn)識(shí)光合作用原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以結(jié)合學(xué)生初中已有的知識(shí)基礎(chǔ)，讓學(xué)生聯(lián)系光合作用的原理來分析、解釋環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。 本節(jié)共設(shè)置了1個(gè)“回眸歷史”、1個(gè)“邊做邊學(xué)”、2個(gè)“積極思維”、1個(gè)“放眼社會(huì)”、1個(gè)“評(píng)價(jià)指南”、1個(gè)“繼續(xù)探究”、1個(gè)“走近職業(yè)”、1個(gè)“拓展視野”和相應(yīng)的圖與圖群?！斑呑鲞厡W(xué)”的題目是《提取和分離葉綠體中的色素》，教學(xué)中可以先通過一段實(shí)況錄像展示葉綠素的提取與分離的過程，以視頻的方式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者相應(yīng)的情景，便于學(xué)習(xí)者模仿，易于在以后的實(shí)際操作中正確掌握實(shí)驗(yàn)的技能，然后，由實(shí)驗(yàn)小組討論操作要點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，建議學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，最后展示小組實(shí)驗(yàn)成果?！胺e極思維”的題目有2個(gè)：其一是“恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)巧妙在哪里”，該部分內(nèi)容具有很好的思維訓(xùn)練價(jià)值，我們建議以綜合運(yùn)用發(fā)現(xiàn)教學(xué)、合作學(xué)習(xí)為主的多種教學(xué)傳遞程序，結(jié)合采用多媒體輔助教學(xué)手段進(jìn)行恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)的變式模擬；其二是“哪些環(huán)境因素影響光合作用”，我們的教學(xué)建議是首先展示一組光照強(qiáng)度影響光合作用速率的問題情景，引導(dǎo)學(xué)生討論光照強(qiáng)度對(duì)光合作用速率的影響特征，并從光合作用過程的機(jī)理分析其本質(zhì)，對(duì)于CO2對(duì)光合作用的影響，則采用學(xué)生自主分析、小組討論、師生共同總結(jié)的方法組織教學(xué)，并引導(dǎo)學(xué)生思考水、礦質(zhì)元素、溫度對(duì)光合作用速率可能的影響。本節(jié)還有圖群3個(gè)：光合作用發(fā)現(xiàn)過程圖、光合作用圖解、提取和分離葉綠體中色素的過程；圖片8張：物體顏色示意圖、可見光譜示意圖、恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、葉綠素的吸收光譜以及設(shè)施農(nóng)業(yè)等；表格1張，函數(shù)圖3張。教師可根據(jù)圖的特點(diǎn)合理展示圖片，圖文結(jié)合，幫助學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)。最后我們建議學(xué)生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)或其他媒體手段，收集有關(guān)光合作用在社會(huì)、生活中應(yīng)用的信息，并做成課題研究報(bào)告，進(jìn)行班級(jí)內(nèi)部交流，或在網(wǎng)上展示。 教學(xué)重點(diǎn) 1.光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。 2.光合色素的作用及種類。 3.光合作用的過程。 4.從生產(chǎn)實(shí)踐的角度探討影響光合作用的環(huán)境因素。 教學(xué)難點(diǎn) 1.控制變量的科學(xué)方法。 2.光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。 3.光合作用的過程。 4.影響光合作用的因素。 教具準(zhǔn)備 光合作用過程的多媒體課件、“提取和分離葉綠體中的色素”的視頻錄像、“提取和分離葉綠體中的色素”的實(shí)驗(yàn)器材、教師通過網(wǎng)絡(luò)等途徑收集的一組有關(guān)“光合作用的研究最新進(jìn)展、光合作用與農(nóng)業(yè)”的信息。 課時(shí)安排 5課時(shí) 三維目標(biāo) 1.說出人類對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過程。 2.舉例說出主要的光合作用色素的種類和作用。 3.概述光合作用的過程，理解光反應(yīng)、暗反應(yīng)的過程及其相互作用的關(guān)系。 4.能利用實(shí)驗(yàn)器材提取和分離葉綠體中的色素。 5.通過對(duì)“光合作用”等圖群學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高圖表對(duì)比分析能力以及運(yùn)用恰當(dāng)?shù)纳飳W(xué)知識(shí)有效地表述圖表、公式等提供的信息能力。 6.探索光照強(qiáng)度、CO2濃度對(duì)光合作用速率的影響，形成歸納與演繹能力、生物學(xué)的繪圖能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力及數(shù)據(jù)分析能力。 7.通過親歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程，感知定性實(shí)驗(yàn)與定量實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系。 8.通過閱讀分析“解開光合作用之謎”的資料，認(rèn)同科學(xué)是不斷進(jìn)步與發(fā)展的；感受偉大的科學(xué)家睿智的目光與不屈不撓的探索精神。 9.認(rèn)同科學(xué)家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意見中的合理成分，還要具有質(zhì)疑、創(chuàng)新和勇于實(shí)踐的科學(xué)精神與態(tài)度。 10.樹立科學(xué)、社會(huì)、技術(shù)相統(tǒng)一的思想（STS）。 11.通過親歷提取和分離葉綠體中色素的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、創(chuàng)新的精神。 12.通過小組學(xué)習(xí)過程中的合作與交往，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)與交往的態(tài)度。 第1課時(shí)　光合作用歷史回眸 教學(xué)過程 　?。ò嗉?jí)分成若干活動(dòng)小組，課外設(shè)計(jì)并完成光合作用興趣實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做成多媒體課件，本課時(shí)建議安排在多媒體教室） 導(dǎo)入新課 教師通過視頻展示一組預(yù)先攝制好的錄像，展示一學(xué)生參觀現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)示范基地的大棚種植園的過程。以學(xué)生的角度觀察大棚內(nèi)的溫度控制、人工補(bǔ)充光照、氣肥補(bǔ)充、空間合理利用等措施與光合作用的關(guān)系，并引導(dǎo)學(xué)生從不同角度，考察影響大棚種植的經(jīng)濟(jì)效益的因素。 師 有些大棚用紅色或藍(lán)色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，在有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管。 （1）用這種方法有什么好處？不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用會(huì)有影響嗎？ （2）為什么不用綠色的塑料薄膜或補(bǔ)充綠色光源？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考、討論。 生 （1）這樣的方法可以提高光合作用的產(chǎn)量；同顏色的光照對(duì)植物的光合作用可能會(huì)有影響，但具體是如何影響的，我們無法知道。 （2）不用綠色的塑料薄膜或補(bǔ)充綠色光源，可能是這樣的舉措無助于提高植物的光合作用產(chǎn)量。 師 為了解釋這樣的問題，我們需要來學(xué)習(xí)光合作用的知識(shí)。 師 在自然界中綠色植物隨處可見，但是哪位同學(xué)曾觀察到光合作用是怎樣進(jìn)行的呢？ 生 沒有。 師 那么，科學(xué)家們到底是怎樣發(fā)現(xiàn)光合作用這一生理過程的呢？ 推進(jìn)新課 　板　書： 一、光合作用歷史回眸 課件展示： （1）我們歷來喜好把第一個(gè)從事某一領(lǐng)域工作的人稱為奠基者。如果光合作用的研究領(lǐng)域也有這樣一個(gè)人的話，那么他就是比利時(shí)人——范海爾蒙特（呈示海爾蒙特像或相關(guān)資料）。 （2）人們說，早期的光合作用的研究是由一批醫(yī)生、牧師和化學(xué)家完成的。著重于研究參加光合作用的原料和光合作用的產(chǎn)物。光合作用的研究伴隨著化學(xué)、物理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的發(fā)展而不斷取得進(jìn)步；到一定階段，它又促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。 （3）到了近代，對(duì)于光合作用的研究則主要集中于對(duì)于光合作用機(jī)理的研究——光合作用的生物化學(xué)過程的研究。這其中以希爾、卡爾文為代表（呈示希爾、卡爾文像或?qū)嶒?yàn)資料），這一階段，許多科學(xué)家因致力于光合作用的研究而受到世人矚目，并獲得諾貝爾獎(jiǎng)。當(dāng)然，我們更應(yīng)記住那些為科學(xué)奉獻(xiàn)終生而默默無聞的人——一些真正偉大的人！ （4）光合作用的研究是一個(gè)漫長(zhǎng)、艱苦的過程，我們今天一起來回顧其中一些偉大的科學(xué)家的經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，感悟他們精妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確而客觀的實(shí)驗(yàn)分析與睿智的目光。 案例一： 師 過去，人們一直以為，小小的種子之所以能夠長(zhǎng)成參天大樹，完全依賴于土壤。事情果真是這樣？1648年，一位比利時(shí)的科學(xué)家范海爾蒙特對(duì)此產(chǎn)生了懷疑，于是他設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他把一棵重2.5 kg的柳樹苗栽種到一個(gè)木桶里，木桶里盛有事先稱過重量的土壤。以后，他每天只用純凈的雨水澆灌樹苗。為防止灰塵落入，他還專門制作了桶蓋。五年以后，柳樹增重80多千克，而土壤卻只減少了0.1 kg，海爾蒙特為此提出了植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料主要來自于水，而不是土壤這一觀點(diǎn)。 師 范海爾蒙特的“柳樹實(shí)驗(yàn)”進(jìn)步之處在什么地方？不足之處又在什么地方？試用你已有的知識(shí)加以評(píng)價(jià)。 生 進(jìn)步之處是以實(shí)驗(yàn)為證據(jù)推翻了人們傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中“小小的種子之所以能夠長(zhǎng)成參天大樹，完全依靠于土壤”的觀點(diǎn)；不足之處是當(dāng)時(shí)他卻沒有考慮到空氣在植物生長(zhǎng)（即光合作用）中的作用。 師 那么是誰首先想到植物的生長(zhǎng)與空氣的作用有關(guān)的呢？ 　　 案例二： 課件展示： （1）在光線充足的地方，我們將一支點(diǎn)燃的蠟燭和一只小白鼠分別放到兩個(gè)不同的密閉的玻璃罩里，看到蠟燭不久熄滅了，小白鼠也很快死去。 （2）將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起放在一個(gè)玻璃罩內(nèi)，置于充足光照條件下，蠟燭不易熄滅。 （3）將點(diǎn)燃的蠟燭與小白鼠一起放在一個(gè)玻璃罩內(nèi)，置于充足光照條件下，小白鼠也不容易窒息而死。 師 （1）根據(jù)書本提供的信息，你能否說出這個(gè)實(shí)驗(yàn)最初是由誰提出并完成的？這位科學(xué)家根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)提出了什么觀點(diǎn)？ （2）假如用一不透光的紙盒將實(shí)驗(yàn)（2）與（3）中的玻璃罩罩住，使它不接受光線，重復(fù)做（2）實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？這又說明了什么？ 生甲 最初是由一位英國(guó)科學(xué)家普利斯特萊在1771年完成的。 生乙 這位科學(xué)家認(rèn)為植物可以通過光合作用吸收CO2，產(chǎn)生O2。 （教師延遲評(píng)價(jià)） 生丙 這位科學(xué)家認(rèn)為植物可以在光照條件下更新空氣的成分。 生丁 我認(rèn)為學(xué)生乙的觀點(diǎn)并不正確。因?yàn)?，?jù)我了解，普利斯特萊所處的時(shí)代人們還不了解空氣的組成成分，直到1785年，人們才了解了光合作用過程中放出的氣體是O2，吸收的是CO2。因此,我贊同丙的觀點(diǎn)。 生戊 假如用一不透光的紙盒將實(shí)驗(yàn)（2）（3）中的玻璃罩罩住，使它不接受光線，重復(fù)做（2）實(shí)驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)蠟燭不久熄滅了，小白鼠也很快死去。這可以說明植物的光合作用需要光。 …… 師 （1）非常感謝前面同學(xué)自由的發(fā)言，引領(lǐng)了我們的思維，丁同學(xué)嚴(yán)密的邏輯與寬廣的知識(shí)面更讓我們感到了科學(xué)的美。的確，普利斯特萊根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，提出了“植物可以更新因蠟燭燃燒或小白鼠呼吸而變得渾濁的空氣的觀點(diǎn)”。 （2）但是他沒有發(fā)現(xiàn)植物在更新空氣中的作用，而是將空氣的更新歸因于植物的生長(zhǎng)。 （3）當(dāng)時(shí)有人重復(fù)普利斯特萊的實(shí)驗(yàn)，卻得到了完全相反的結(jié)論。認(rèn)為植物與動(dòng)物一樣能使空氣變得渾濁，這個(gè)結(jié)論在當(dāng)時(shí)引起了很多關(guān)注。 （4）1779年，荷蘭醫(yī)生揚(yáng)英根豪斯（J.Ingenhousz）經(jīng)過500多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了普利斯特萊的實(shí)驗(yàn)只有在光照條件下才能成功，而且只有植物的綠色部分才能更新渾濁的空氣。 案例三： 師 我們能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以證明植物的光合作用需要光照呢？及吸收CO2并產(chǎn)生O2呢？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀文本中關(guān)于揚(yáng)英根豪斯（J.Ingenhousz）實(shí)驗(yàn)的介紹，以學(xué)習(xí)小組為單位，設(shè)計(jì)、修正實(shí)驗(yàn)，并討論其可行性，利用課后時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)（強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的因地取材）。 設(shè)計(jì)一：證明植物的光合作用需要光照 學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)例： 實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)已有知識(shí)可以得知植物光合作用可以產(chǎn)生淀粉，而我們可以利用碘液來鑒定淀粉。 實(shí)驗(yàn)器材 生長(zhǎng)良好的天竺葵植株，燒杯，碘液，酒精，剪刀，鑷子。 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）取同種兩株生長(zhǎng)狀況類似的天竺葵，分別標(biāo)記為A、B，均放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓處理。 （2）將經(jīng)過饑餓處理后的A株植株放在光照條件下處理3～4小時(shí)，而B株放在黑暗條件下處理相同時(shí)間，其他條件均相同。 （3）分別取處理之后的A、B兩株植株大小基本相同的兩片葉子，用酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。 實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析 （1）A、B兩株植株的葉片滴加碘液后均為藍(lán)色，則說明植物光合作用并非一定需要光照。 （2）A植株的葉片滴加碘液后為藍(lán)色，B植株的葉片滴加碘液后不顯藍(lán)色，則說明植物光合作用需要光照。 （3）A植株的葉片滴加碘液后不顯藍(lán)色，B植株的葉片滴加碘液后顯藍(lán)色，則說明光照抑制植物光合作用。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為最后結(jié)果。 師 實(shí)驗(yàn)中需要注意什么事項(xiàng)？ 生 要注意實(shí)驗(yàn)之前的饑餓處理，處理時(shí)間要相對(duì)長(zhǎng)一些，以消耗掉其中原有的淀粉；注意實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的單因子變量控制。 設(shè)計(jì)二：證明光合作用需要CO2 學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)例： 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）取兩株生長(zhǎng)狀況良好的普通天竺葵，放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓處理。 （2）將經(jīng)過饑餓處理后的植株各取下一片葉片，酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。 （3）將上述兩株植株如右圖所示，放在光照條件下處理3～4小時(shí)，取處理之后的甲、乙植株各一片葉子，用酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。 實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析 （1）若甲裝置中天竺葵的葉片滴加碘液后均呈現(xiàn)藍(lán)色，而乙裝置中的葉片不顯藍(lán)色，則說明光合作用需要CO2。 （2）若甲裝置中天竺葵的葉片滴加碘液后不現(xiàn)藍(lán)色，而乙裝置中的葉片顯藍(lán)色，則說明CO2抑制光合作用。 （3）若甲、乙裝置中的葉片均顯藍(lán)色，則說明CO2不是光合作用所必需的。 設(shè)計(jì)三：證明光合作用產(chǎn)生O2 學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)例： 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）取一份生長(zhǎng)狀況良好的金魚藻，如右圖所示放在充足光照、適宜溫度條件下（燒杯中加入一定的NaHCO3），處理3～4小時(shí)，并令之為實(shí)驗(yàn)組。 （2）取相同的實(shí)驗(yàn)裝置，不放金魚藻，其他條件不變的情況下進(jìn)行相同處理，并令之為對(duì)照組。 （3）收集兩個(gè)裝置中所產(chǎn)生的氣體，以帶火星的衛(wèi)生香放在試管口，看其是否復(fù)燃。 實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析 （1）若實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組中衛(wèi)生香均復(fù)燃，則直接說明兩支試管均產(chǎn)生了O2，間接說明O2不是植物光合作用產(chǎn)生的。 （2）若實(shí)驗(yàn)組中衛(wèi)生香復(fù)燃，對(duì)照組衛(wèi)生香不復(fù)燃，則直接說明實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)生了O2，對(duì)照組沒有產(chǎn)生O2，間接說明植物光合作用產(chǎn)生O2。 （3）若實(shí)驗(yàn)組中衛(wèi)生香不復(fù)燃，對(duì)照組衛(wèi)生香復(fù)燃，則直接說明實(shí)驗(yàn)組消耗了O2，對(duì)照組沒有消耗O2，間接說明植物光合作用消耗O2。 案例四： 師 光合作用過程中，綠色植物吸收了光能，那么從能量轉(zhuǎn)化與守恒角度來看，光能到哪里去了呢？ 生 轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能。 師 那么，你了解的光合作用合成的有機(jī)物有哪些呢？ 生 淀粉。 師 那么你用什么方法可以證明你的推論？ 生 可以進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下： （1）取一株生長(zhǎng)狀況良好的天竺葵，放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓處理。 （2）將經(jīng)過饑餓處理后的植株取下一片葉片，酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。 （3）將上述植株放在光照條件下處理3～4小時(shí)，取處理之后的植株的一片葉子，用酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。 師 為何要首先對(duì)經(jīng)過饑餓處理后的植株葉片進(jìn)行碘液處理，觀察其顏色變化？ 生甲 可以鑒定其中的淀粉是否被完全消耗了。 生乙 還可以說明在第三步中若滴加碘液后產(chǎn)生了藍(lán)色，則其藍(lán)色并非是由葉片中原有物質(zhì)產(chǎn)生的。 師 我們來回顧一段關(guān)于對(duì)光合作用產(chǎn)物的探索的一段歷程： （1）光合作用歷史中的另一個(gè)里程碑就是1854年，一個(gè)德國(guó)醫(yī)生Robert Mayer宣布：植物把太陽光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 因而，在20世紀(jì)的中葉，光合作用現(xiàn)象用這樣的式子表示： CO2+H2O+光 O2+有機(jī)物質(zhì)+化學(xué)能 （2）1864年，德國(guó)植物學(xué)家薩克斯（J.von Sachs）（薩克斯還發(fā)現(xiàn)植物呼吸）證明了光合作用時(shí)有淀粉生成。 薩克斯把一些綠葉放在黑暗的房間中一些時(shí)間，使其中的淀粉消失。然后，他使無淀粉的葉子的一半照光，另一半用黑紙遮住，使其仍處于黑暗之中，若干時(shí)間之后，整片葉子用碘蒸氣處理。結(jié)果，由于形成了淀粉—碘絡(luò)合物，葉子的照光部分呈黑紫色，而另一半則沒有顏色。 （3）需要指出的是，在薩克斯的實(shí)驗(yàn)中，綠葉在光照條件下處理的時(shí)間不能過長(zhǎng)；因?yàn)橹参锶~片內(nèi)的維管系統(tǒng)會(huì)把光照部分產(chǎn)生的淀粉運(yùn)輸至黑暗部分的葉片，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不正確。 案例五： 師 在揚(yáng)英根豪斯的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)植物的光合作用是由綠葉來進(jìn)行的。那么我們能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以證明光合作用需要葉綠體？ 教師引導(dǎo)：用多媒體展示一組關(guān)于銀邊天竺葵葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的信息。 學(xué)生活動(dòng)：獨(dú)立設(shè)計(jì)其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)，小組交流、討論，分享設(shè)計(jì)方案。 學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)例： 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）取一株生長(zhǎng)狀況良好的銀邊天竺葵，放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓處理。 （2）將經(jīng)過饑餓處理后的植株取下一片葉片，酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。 （3）將上述植株放在光照條件下處理3～4小時(shí)，取處理之后的植株的一片葉子，用酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。 實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析 （1）若銀邊天竺葵的銀邊部分與綠色部分滴加碘液后均現(xiàn)藍(lán)色，說明光合作用不一定需要葉綠體。 （2）若銀邊天竺葵的銀邊部分滴加碘液后均現(xiàn)藍(lán)色，綠色部分滴加碘液后不現(xiàn)藍(lán)色，說明葉綠體抑制光合作用的進(jìn)行。 （3）若銀邊天竺葵的銀邊部分滴加碘液后不現(xiàn)藍(lán)色，綠色部分滴加碘液后現(xiàn)藍(lán)色，則說明光合作用需要葉綠體。 師 光合作用中的原料是CO2和H2O，那么光合作用產(chǎn)生的O2究竟是從何而來的呢？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀文本中“解開光合作用之謎”中魯賓、卡門與卡爾文研究的相關(guān)信息。 課件展示： (1)放射性同位素可用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行與變化規(guī)律。用放射性同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變?？茖W(xué)家通過追蹤放射性同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。這種技術(shù)稱為同位素示蹤技術(shù)。 同位素示蹤技術(shù)是一種生物科學(xué)研究的技術(shù)手段。同位素示蹤技術(shù)與X光衍射技術(shù)是20世紀(jì)初期至70年代的生命科學(xué)研究較為成功的兩種技術(shù)手段。 (2)普通的、無放射性的碳是12C。第一個(gè)用作示蹤者的同位素碳是11C，但是因?yàn)樗陌胨テ谥挥?0.5秒，因而，它的應(yīng)用成效有限。 (3)卡門(M.Kamen)和魯賓(Sam .Ruben)發(fā)現(xiàn)了壽命長(zhǎng)的14C(它的半衰期為5 720年)，這就使示蹤碳從標(biāo)記物質(zhì)（如CO2或者重碳酸鹽）相繼進(jìn)入有機(jī)物質(zhì)成為可能。因此，同位素14C逐漸成為最重要的碳的示蹤者。 （4）借助光合作用的光化學(xué)反應(yīng)中形成的還原劑(NADPH),CO2轉(zhuǎn)變成碳水化合物,這是光合作用中分析得最清楚的一個(gè)階段。 取得這個(gè)成就，是因?yàn)閼?yīng)用了一種簡(jiǎn)便的示蹤劑——放射性碳同位素14C。根據(jù)物理常識(shí),我們知道,這樣的示蹤者能用來追蹤各種元素在化學(xué)反應(yīng)中的途徑,其方法是觀察不同反應(yīng)中的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物,它們特有的放射線的出現(xiàn)。 把這種方法應(yīng)用于光合作用的研究是一個(gè)驚人的成就。為此,在1961年把諾貝爾獎(jiǎng)授予了美國(guó)加利福尼亞州立大學(xué)伯克利分校的M.卡爾文。以獎(jiǎng)勵(lì)他與A.A.Benson、J.Basshan及其同事們，在這個(gè)領(lǐng)域取得的極其重大的進(jìn)展。 師 從上面這些信息，你能否設(shè)計(jì)一種可以證明光合作用中釋放的O2分子究竟是從何而來的？ 學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生討論，小組合作提出設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)案例： （1）取生長(zhǎng)狀況良好的小球藻分成均等的兩份，分別標(biāo)記為A、B。 （2）將A置于一盛有同位素18O標(biāo)記的H2 18O的試管中，同時(shí)在容器中充入未被同位素標(biāo)記的CO2，一段時(shí)間后，收集光合作用中所產(chǎn)生的O2，鑒定其放射性。 （3）將B置于一盛有未被同位素標(biāo)記的H2O的試管中，同時(shí)在容器中充入被同位素18O標(biāo)記的C18O2，一段時(shí)間后，收集光合作用中所產(chǎn)生的O2，鑒定其放射性。 （4）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。 師 （1）魯賓與卡門兩位科學(xué)家進(jìn)行了同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在類似于A組的實(shí)驗(yàn)中，所收集的O2全部都是具有放射性18O的18O2；而在類似于B組的實(shí)驗(yàn)中，所收集的O2全部是無放射性的O2。間接說明了光發(fā)合作用所產(chǎn)生O2都來自于參加光合作用的水。 （2）美國(guó)科學(xué)家M.卡爾文利用小球藻作為實(shí)驗(yàn)材料，用14C標(biāo)記的14CO2進(jìn)行光合作用，然后追蹤其放射性。最終探明CO2的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的碳途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。 師 你知道同位素還可以利用在其他方面嗎？ 生 同位素還可以檢測(cè)地層中化石的地質(zhì)歷史年代，其原理是利用“半衰期”法測(cè)定。 課堂小結(jié) 關(guān)于同位素的利用，你還可以與你小組內(nèi)的同學(xué)交流一下自己的看法；或在課后查閱相關(guān)資料，以取得更多的信息。   板書設(shè)計(jì) 第二節(jié)　光合作用 一、光合作用歷史回眸 1.范海爾蒙特的“柳樹實(shí)驗(yàn)”——植物生長(zhǎng)的養(yǎng)料主要來自于水； 2.科學(xué)家普利斯特萊植物與動(dòng)物的氣體交換實(shí)驗(yàn)——植物生長(zhǎng)需要吸收二氧化碳，同時(shí)釋放氧氣； 3.揚(yáng)英根豪斯（J.Ingenhousz）——光合作用需要光照； 4.薩克斯（J.von Sachs）——光合作用時(shí)有淀粉生成； 5.魯賓、卡門——光合作用中釋放的氧來自于H2O，糖中的氫也來自于水； 6.M.卡爾文——卡爾文循環(huán)。 