碳反应 一、教材分析 本节课选自浙科版高中生物必修1《分子与细胞》第3章第5节，是在完成了光合作用概述以及捕获光能的色素、光反应之后的内容，依据新课标，碳反应是“植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程，转换并储存为糖分子中的化学能”这一重要概念下的子概念，也可以具体表述为“碳反应将CO2还原成糖，并将能量最终储存在糖分子中”，本节课将围绕此概念，以科学史和科学探究的思路展开，分析生产生活实践材料，可培养学生社会责任意识。 二、学情分析 在本节课之前的学习中，学生已经掌握了“光合作用的概念”、“叶绿体从太阳光中捕获能量的过程”及“光反应将光能转化为化学能，并产生氧气”等内容，为学生学习本节内容提供良好的知识背景，学生虽然已有“光合作用能将CO2转化为糖”的概念，但对具体CO2转化为糖的过程，特别是这个过程当中的物质和能量变化的认识还比较模糊。高一学生探究生活现象与规律的兴趣较高，也具备一定的逻辑推理能力，使得探究活动的开展成为可能，但往往会对探究的目的性及过程和结论的形成缺乏理性的思考，这就需要教师的引导。故本节课教师可提供相关科学史情境，通过对科学家相关实验的学习，理解并强化概念。 三、教学目标 1.通过重温卡尔文科学研究实验过程、探究CO2还原成糖的途径，阐述碳反应过程的物质转变和能量转化过程，形成结构与功能观。（生命观念） 2.通过构建碳反应过程的概念图，以文字和图示的方式说明碳反应的过程，发展模型与建模的能力，根据概念图分析条件变化使得五碳糖含量的变化，形成稳态与平衡观。（科学思维、生命观念） 3.重走卡尔文探究碳反应之路，亲身体验科学探究的具体过程，领域科学探究的意义和价值所在。（科学探究、社会责任） 四、教学重难点 1.教学重点：碳反应中的物质变化和能量变化 2.教学难点：NADPH和ATP中的化学能如何转化到糖分子中 五、教学过程 （一）提出问题，作出假设 在学生已建构起光合作用整体概念的基础上，教师提出问题：光合作用是如何将CO2转化为糖的？学生通过分析CO2和糖都属于含碳化合物，作出假设：CO2是通过许多中间产物转化为糖的，也可以将这个过程称之为光合作用过程中碳的转移途径 【设计意图】学生在此之前已经掌握了光合作用的概念，对光合作用能将CO2转化为糖的概念有着模糊的认识，教师通过引导学生对其进行分析，辨析其本质上是碳的转移过程，也会后续提出碳反应的概念奠定基础。 （二）设计实验，完成实验 教师提供背景资料：1912年赫维西提出同位素示踪技术，1940年马丁·卡门发现同位素14C，提供实验材料：小球藻，要求学生思考提出探究小球藻光合作用将CO2转化为糖的过程，如何找出其中间产物？学生提出想法后，教师展示卡尔文的实验过程：将培养出来的小球藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中，然后将14C标记的CO2注入容器，培养相当短的时间之后，将小球藻浸入热的乙醇中杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效并提取到溶液里的分子，然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物。再通过放射性自显影技术分析上面的斑点，并与已知化学成份进行比较。在双向纸层析放射自显影图谱中鉴定出20余种带有14C标记的化合物,包括糖磷酸酯、有机酸和氨基酸等。 【设计意图】教师先为学生提供同位素示踪法的背景资料，实际上也是为学生设计实验方案提供线索，学生通过自主思考得出实验方法后教师再将卡尔文的实验过程展示出来，能够使学生对科学探究的过程有更深刻的体会。 （三）分析结果，得出结论 教师为学生提供达尔文实验的部分结果及数据：（1）0.5秒后取样，发现放射性主要集中在三碳酸分子中。（2）2秒后取样，放射性 70%仍集中在三碳酸中，还有三碳糖、葡萄糖、果 ... ...
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