Открытый урок по биологии на тему "Фотосинтез и хемосинтез"

Цель урока: Изучить сущность фотосинтеза и хемосинтеза, их значение для живых организмов.
Задачи:

• Образовательные:
• обеспечить в ходе урока усвоение понятий фотосинтез, фотолиз, световая, темновая фаза, хемосинтез, хемотрофы.
• охарактеризовать протекание двух фаз фотосинтеза, их результаты.
• сформировать знания о фотосинтезе как пластическом обмене веществ у растений.
• обосновать значение фотосинтеза для живых организмов на Земле и путях повышения его эффективности.
• объяснить сущность особого типа синтеза органических веществ – хемосинтеза, раскрыть его значение в биосфере.
• продолжить углубление знаний о способах питания в органическом мире: гетеротрофном и автотрофном.
• Воспитательные:
• использовать специальные приёмы поддержания работоспособности учащихся.
• содействовать формированию экологического воспитания учащихся.
• способствовать формированию трудовых и учебных навыков.
• увеличить эффективность использования изучаемых вопросов в жизни, практической деятельности.
• Развивающие:
• способствовать развитию познавательного интереса  учащихся, внося в содержание  урока элементы новизны.
• развивать навыки культуры речи.
• содействовать развитию творческих способностей учащихся, используя элементы исследовательской технологии в ходе урока.
• продолжить развитие ИКТ-компетентностей учащихся.
• развивать коммуникативные и рефлексивные качества личности.

Тип урока: Изучение нового материала.

Формы и методы: словесно-наглядные, проблемно-поисковые, фронтальная работа, коллективная деятельность, объяснительно-иллюстративные.
Технологии: информационная, проблемная
Оборудование: модели таблиц, задания на карточках, набор тестов, карточки  контроля знаний, схемы реакций, набор творческих заданий, список литературы, плакаты с высказываниями учёных о фотосинтезе, аппликации на магнитной доске, ТСО:  ПК, проектор, мультимедийная презентация

Эпиграф: «Свет – вечно натянутая пружина, приводящая в действие механизм земной жизни». (Роберт Майер)

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

Приветствие. Готовность учащихся к уроку.

Учитель: Тема нашего урока « Фотосинтез и хемосинтез» подскажите ребята примером какого важного процесса , свойственного для живых организмов они могут являться?
Ученики: (здесь и далее даны предполагаемые ответы учеников): Метаболизма.
Учитель: А что такое метаболизм?
Ученики: Это совокупность химических реакций, превращений веществ и энергии в клетках.
Учитель: Хорошо, но метаболизм состоит из 2 противоположных процессов, взаимосвязанных друг с другом. Каких?
Ученики: Ассимиляция и диссимиляция.
Учитель: Правильно, а фотосинтез и хемосинтез  к чему мы отнесём?
Ученики: К ассимиляции.
Учитель: Почему?
Ученики: Потому что это совокупность реакций биосинтеза.
Учитель: Я с вами  согласна . А какое ещё определение вы дадите ассимиляции?
Ученики: Пластический обмен, анаболизм.
Учитель: Отлично. А вы знаете, что такое фотосинтез?
Ученики: Да. Это образование органических веществ из неорганических, происходящее на свету в хлоропластах растений.
Учитель: Всё верно. А какие неорганические вещества необходимы?
Ученики: Вода и углекислый газ.
Учитель: Хорошо. Посмотрите на эпиграф нашего урока.
Сегодня в процессе урока вы объясните мне, в чём смысл слов Майера. Так какую же цель вы поставите себе на уроке?
Ученики: Узнать о сущности процессов фотосинтеза и хемосинтеза и их значении для живых организмов.
Учитель: Сегодня мы рассмотрим 2 пути автотрофного питания организмов, а сейчас запишем домашнее задание: параграф 2.11, сообщение, таблица.
Запишите в тетради темы для сообщений:

• 1ряд: Использование знаний о фотосинтезе в практике сельского хозяйства.
• 2 ряд: Фотосинтез и эволюция жизни на Земле.
• 3 ряд: Экологическая роль хемосинтеза.

На доске перед вами список литературных источников, которые можно использовать при подготовке сообщений.
А теперь на парте вы видите 2 модели таблиц. Вы знаете , что выполнение таблицы  с красным цветом будет на оценку «5» , а с синим цветом на оценку «4». Выбор за вами, вложите в тетрадь себе ту модель, которую будете делать дома.

Приложение 1

Учитель: Проведём проверку знаний по предыдущему уроку, прежде чем приступить к изучению новой темы. На партах берём задание  1 « Закончи предложение».

Приложение  2

За 2 минуты в тетради запишите номер задания и по цифрам нужные термины. Внимание: идёт взаимопроверка знаний, обменяйтесь работами, выставляем друг другу оценки. На доске открываются правильные ответы и критерии:

без ошибок» – «5»;
1 ошибка – «4»;
2 ошибки – «3»;
Больше – «2».

Впишите свою оценку в карточку контроля знаний под нужным заданием, как обычно предварительно её подписав: фамилия, класс. Приложение 3

2. Изучение нового материала

Учитель: Продолжим работу дальше. Подскажите мне ребята, какой процесс появился раньше на планете из трёх, которые я перечислю:
Фотосинтез. Дыхание. Брожение.
Ученики: Наверное брожение.
Учитель: Почему?
Заслушаем сообщение об эволюции фотосинтеза. Приложение 4
Учитель: А как вы думаете ребята  к фотосинтезу способны клетки всех живых организмов?
Ученики: Нет.
Учитель: А какие клеточные уровни организации жизни вам известны?
Ученики: Эукариотный и прокариотный.
Учитель: Поясните.
Ученики: Эукариоты организмы,  клетки которых имеют ядро, а прокариоты – клетки которых ядра не имеют.
Учитель: В каких органоидах клетки идёт фотосинтез?
Ученики:  В пластидах.
Учитель: Содержатся ли пластиды в клетках прокариот?
Ученики: Нет, они только у эукариот.
Учитель: Верно. Роль пластид у бактерий выполняют особые пигменты – бактериохлорофиллы (пример зелёные и пурпурные бактерии)
Учитель: А какие пластиды вы знаете и где они находятся в растении?
Ученики: Лейкопласты в неосвещённых частях растений, их функция – запасание питательных веществ.
Хромопласты – цветные пластиды, в цветках, плодах, листьях, стеблях, они привлекают насекомых-опылителей и животных распространителей плодов и семян.
Хлоропласты в зелёных частях растений их функция – фотосинтез
Учитель: Вспомним строение хлоропласта и посмотрим взаимосвязь строения с выполняемой функцией. Перед вами слайд  со строением. Приложение  5
Учитель: А почему хлоропласты зелёные?
Ученики: В них содержится хлорофилл.
Учитель: А где именно?
Ученики: В гранах.
Учитель: А ещё ребята известно, что хлоропласты в клетке перемещаются. Как вы думаете, с чем это связано?
Ученики: Может быть, чтобы был больше фотосинтез, забирают больше света, группируются, когда большое освещение разъединяются, чтобы не разрушиться от губительного действия лучей.
Учитель: Всё верно. Хлоропласты при сильном освещении располагаются параллельно потоку света. Вспомните из  ботаники, какие приспособления у растений есть к фотосинтезу?
Ученики: Плоская поверхность листьев, чтобы падало больше света. Листья располагаются в виде мозаики, не затеняя друг друга. Прикорневые розетки листьев помогают взять больше света.

Зрительная релаксация: комплект слайдов (Презентация)

Учитель: Сам процесс фотосинтеза очень сложный, требует подробного изучения, это целый ряд окислительно-восстановительных реакций преобразования различных веществ.
К.А. Тимирязев говорил о фотосинтезе: «Связь между солнцем и зелёным листом раскрывает перед нами космическая роль растений. Зелёный лист фокус – куда притекает энергия солнца и берут начало все проявления жизни».
Посмотрим кратко историю изучения этого процесса (слайд)

• 1770 г. Ван Гельмонт
• 1778 г. Джозеф Пристли
• 1782 г. Жан Сенебье
• 1779 г. Ян Ингенхауз
• 1903 г. К.А. Тимирязев
• 1923 г. Т. Турнберг
• 1941 г. А.П. Виноградов
• 1960 г. Р. Вудаорд

Посмотрите на фамилии учёных , которые внесли огромный вклад в изучение этого процесса. М.Кальвин, Р. Хилл, Д. Арнон, М.Д. Хетч, К.Р. Слэйк, Т.И. Годнев, А.А. Шлык и многие другие.

Учитель: Рассмотрим этот сложный процесс, перед вами  движение лучей света и их улавливание( фрагмент мультимедийной презентации)
В процессе фотосинтеза выделяют 2 фазы: световую и темновую. И световая должна обязательно предшествовать темновой: она является её инициатором и важным условием протекания. Потом обе фазы могут протекать одновременно, и в темноте и на свету. Ребята ваши предположения, где протекают эти фазы в хлоропласте?
Ученики: Световая в гранах, темновая в строме.
Учитель: В тетради начертим таблицу: Реакции фотосинтеза.

Учитель: Откройте стр. 67 рис. 2 внизу (работа с рисунком учебника)

Энергия солнечного света передаётся в форме квантов или фотонов проникая в хлоропласт, поглощается хлорофиллом и переводит некоторые его электроны со стабильного энергетического уровня на более высокий. И возбуждённый светом электрон отрывается от молекулы хлорофилла, попадает на молекулы веществ переносчиков электронов и затем,  возвращаясь на основной уровень по замкнутой цепи отдаёт энергию на синтез АТФ. Новая порция света вновь возбуждает электроны хлорофилла. Избыток энергии преобразуется в теплоту или испускается в виде света. Другая часть энергии передаётся ионам, которые образуются вследствие диссоциации воды. Этот процесс разложения воды под действием света называется фотолиз. (Его открыл А.П. Виноградов) Ионы водорода, получая энергию, превращаются в атомы, которые присоединяются к переносчикам электронов. А ионы ОН-, потеряв противоион, превращаются в радикалы, которые ,взаимодействуют  друг с другом.

Учитель: Подведём итоги световой фазы.

Задание на соответствие. На доске магнитные аппликации. Из них мы будем выбирать те, которые можно вставить в таблицу. Что выберем для первого параметра сравнения. Где в хлоропластах идёт световая фаза? При каких условиях?

Ученики: В тилакоидах гран, на свету.
Учитель: Впишем в таблицу. А каковы исходные вещества?
Ученики: Вода, хлорофилл.
Учитель: Что получилось?
Ученики: Кислород, атомарный водород, АТФ.
Учитель: Какие уравнения впишем

H₂O ––> H⁺ + OH^–
4OH ––> 2H₂O + O₂ + 4

Учитель: А теперь рассмотрим темновую фазу. Для её протекания свет нужен?
Ученики: Нет, здесь нужна энергия химических соединений.
Учитель: Верно, а что получается в итоге?
Ученики: Органические вещества – углеводы.
Учитель: Вспомните состав углеводов, какие важные элементы в них входят?
Ученики: С, Н, О.
Учитель: Откуда взять углерод?
Ученики: Из углекислого газа, он поглощается из атмосферы.
Учитель: Хорошо. Здесь очень важна эта фаза, когда в сложной цепи реакций фиксируется углекислый газ растениями из внешней среды. ( Этот процесс открыл Кальвин) Что ещё можно взять из углекислого газа?
Ученики: Кислород.
Учитель: А откуда взять водород?
Ученики: Может быть из световой фазы.
Учитель: А откуда взять энергию?
Ученики: Она запаялась  в световую фазу в виде АТФ. Это универсальный источник энергии, у неё богатые энергией макроэргические связи, она неустойчива и распадаясь до АДФ и фосфорной кислоты даёт необходимую энергию.
Учитель: Молодцы в своих рассуждениях вы отметили важные моменты.

Интеллектуальная разминка.

Продолжим выполнение задания на соответствие:

Учитель: Место фазы.
Ученики: Строма.
Учитель: Исходные вещества?
Ученики: Углекислый газ, атомарный водород.
Учитель: Продукты?
Ученики: Углеводы, вода.
Учитель: Какую реакцию впишем?
Ученики: 24H + 6CO₂ ––> C₆H₁₂O₆ + 6H₂O
Обсуждение с последующей записью.

Учитель: Запишите общее уравнение: 6CO₂ + 6H₂OC₆H₁₂O₆ + 6O₂
Учитель: Послушаем сообщение о значении фотосинтеза. Ваша задача выделить 3 ключевых значения из полученной информации, которые запишем в тетради. Будьте внимательны: идёт поиск главного. Приложение 6

Значение фотосинтеза.

• Образуется кислород, необходимый для дыхания живых организмов.
• Фотосинтез обеспечивает производство органических веществ.
• Способствует снижению концентрации углекислого газа в атмосфере.

На скорость фотосинтеза оказывают влияние некоторые факторы. Послушаем сообщение, выясним как важны эти знания для растениеводства.
На слайде схема: Влияние факторов на скорость фотосинтеза.

Приложение  7

Учитель: Кроме фотосинтеза в листьях растений протекает ещё один противоположный процесс, какой?
Ученики: Дыхание.
Учитель: Да. При нём поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Но при фотосинтезе выделяется кислорода в 20-30 раз больше, чем поглощается при дыхании.
Учитель: Объясните мне слова Роберта Майера.
Ученики отвечают.
Учитель: Вы посмотрели насколько велика роль фотосинтеза для всего живого на нашей планете. А вот вклад хемотрофов в синтез питательных веществ на Земле ничтожный, поскольку имеющиеся в их распоряжении ресурсы химической энергии малы по сравнению с огромным потоком солнечной энергии на землю. Посмотрим ещё одну форму автотрофной ассимиляции – хемосинтез.
Запишем: Хемосинтез это процесс синтеза органических веществ из неорганических за счёт энергии, освобождающейся при окислении неорганических соединений.
Его осуществляют анаэробы, аэробы? Поясните, что это за организмы?
Ученики: Анаэробы живут без кислорода, а аэробы его используют для дыхания.
Учитель: Этот процесс открыл Виноградский в 1887 году. Ряд бактерий окисляют вещества, получая энергию. Заслушаем сообщение и запишем названия этих бактерий.

Приложение  8

Учитель: Рассказывает об экологической роли  хемосинтеза.

Приложение  9

Ученики записывают в тетради.

Значение хемосинтеза.

• Разрушение горных пород.
• Очищение сточных вод.
• Участие в круговороте веществ.
• Участие в образовании полезных ископаемых.

3. Закрепление знаний

Подведём итог урока:

1) Что вы узнали на уроке?
2) Что такое фотосинтез?
3) Сколько фаз в фотосинтезе?
4) Что такое хемосинтез?

Поработаем с тестами. На задание 2 минуты. Дадим один правильный ответ. Критерии те же.

Приложение  10

Идёт самопроверка. Правильные ответы к заданиям.

Приложение 11

Оценку вписать в карточку контроля знаний. Поставьте себе ещё одну оценку за работу на уроке (оцените свою мыслительную деятельность)

Учитель: Попрошу вас ответить на мои вопросы.

• Что было самым сложным для вас на уроке?
• Что больше всего вам понравилось?
• Что осталось непонятным на уроке?

Спасибо за внимание и хорошую творческую работу.

Технологическая карта урока