Эпиграф:
“Пора чудес прошла, и нам
подыскивать придется причины
всем, что совершается на свете”.
В. Шекспир
Цели урока: углубление знаний о фотосинтезе, о значении энергии и накопленной органической массы растениями.
Задачи урока:
- Углублять и расширять представления о питании растений;
- Рассказать об истории открытия фотосинтеза, об условиях необходимых для этого процесса; показать роль света как необходимого условия протекания фотосинтеза;
- Прививать практические умения и навыки закладки и проведения опытов и наблюдений;
- На основе опытов доказать поглощение углекислого газа и выделение кислорода листьями на свету;
- Раскрыть космическую роль зеленых растений;
- Подчеркнуть значение фотосинтеза в природе и жизни человека;
- Обратить внимание учащихся на проблему загрязнения воздушной среды.
Предварительная подготовка к уроку: за неделю до урока группа учащихся по инструктивным карточкам закладывает два опыта: 1.“проба Сакса” 2. выделение кислорода процессе фотосинтеза. Ученики, осуществляющие лабораторные исследования во время урока, проходят инструктаж по технике безопасности.
Педагогические технологии: проблемно-развивающее обучение, метод эвристических вопросов – “кто? – что? – где? – чем? – зачем? – как? – когда?” (словесная формула Цицерона), элементы эвристической беседы.
Оборудование урока: растения, выдержанные в темноте; лабораторное оборудование: спирт, стакан с водой, йод, спиртовая горелка, стеклянные колпаки, стеклянные банки с крышками, лучина; таблица “Фотосинтез”, слайдовая презентация.
Планируемые результаты обучения:
Ученик должен знать:
- что фотосинтез – воздушное питание;
- что способность к фотосинтезу – важнейшее свойство зеленых растений;
- условия необходимые для протекания фотосинтеза;
- что в результате фотосинтеза в растениях образуются органические вещества;
- что атмосферный кислород – побочный продукт фотосинтеза.
Ход урока
I. Изучение нового материала.
Вступительное слово. Сегодня совершим виртуальную экскурсию на фабрику “Зеленых растений”. Путешествие будет необычным и увлекательным. Нам предстоит заглянуть в самые необычные цеха, узнать, что они производят и для чего это надо растению. (Слайд 1).
1. Дирекция фабрики.
Но сначала я предлагаю вам познакомиться с дирекцией этой фабрики. Это ее первооткрыватели. (Слайд 2).
1.) Знакомство учащихся с историческим фактом (создание проблемной ситуации, Слайд 3): Более четырехсот лет назад бельгийский естествоиспытатель Ян Ван-Гельмонт поставил опыт – поместил в горшок 80 килограмм земли и посадил в него ветку ивы, предварительно взвесив ее. Растущему в горшке растению в течении пяти лет не давали ни какого питания, а только поливали дождевой водой, не содержащей минеральных солей. Взвесив иву, через пять лет, ученый обнаружил, что ее вес увеличился на 65 килограмм, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50 граммов. Откуда растение добыло 64 кг 950 гр питательных веществ для Ван-Гельмонта осталось загадкой.
Ответить на вопрос, на который в свое время не смог ответить известный ученый. (выслушиваются варианты ответов учеников)
2.) Знакомство учащихся с опытом другого ученого – Д. Пристли. Он посадил мышь под стеклянный колпак, и через пять часов животное погибло. При введении же под колпак веточки мяты мышь осталась живой. (Слайд 4).
Вопрос. К какому выводу пришел ученый?
В ходе обсуждения определяем, что листья растений – это своеобразные лаборатории, в которых на свету образуются органические вещества. Этот процесс является едва ли не самым замечательным биологическим явлением, происходящем на нашей планете. Благодаря нему существует все живое на Земле. Сегодня на уроке нам предстоит раскрыть механизмы этого биологического процесса. Как вы догадались, речь пойдет о фотосинтезе.
Стихотворение (наизусть читает учитель).
Фотосинтез идет на свету круглый год.
И он людям дает пищу и кислород.
Очень важный процесс– фотосинтез, друзья,
Без него на Земле обойтись нам нельзя.
Фрукты, овощи, хлеб, уголь, сено, дрова –
Фотосинтез всему этому голова.
Воздух чист будет, свеж, как легко им дышать!
И озоновый слой будет нас защищать.
Очень много зарубежных и отечественных ученых изучали механизмы этого удивительного процесса.
2. История открытия фотосинтеза.
| Дата | Ученый | Вклад в науку |
| 1600 г. | Бельгийский естествоиспытатель Ян Ван-Гельмонт | Поставил первый физиологический эксперимент, связанный с изучением питания растений. |
| 1771 г. | Английский химик Джозеф Пристли | Проделал опыт: посадил мышь под стеклянный колпак, и через пять часов животное погибло. При введении же под колпак веточки мяты, мышь осталась живой. Ученый пришел к выводу, что зеленые растения способны осуществлять реакции противоположные дыхательным процессам. |
| 1779 г. | Голландский врач Ян Ингенхауз | В ходе эксперимента обнаружил, что растения способны выделять кислород лишь в присутствии солнечного света, и что только их зеленые части способны обеспечивать выделение кислорода. |
| 1782 г. | Швейцарский ученый Жан Сенебье | Экспериментально доказал, что органические вещества в растениях образуются из углекислого газа, который под влиянием солнечного света разлагается в зеленых органоидах растений. |
| 1804 г. | Французский физиолог растений Жак Буссенго | В ходе лабораторных работ пришел к выводу, что вода так же потребляется растениями при синтезе органических веществ. |
| 1864 г. | Немецкий ботаник Юлиус Сакс | Доказал, что соотношение объемов поглощаемого углекислого газа и выделяемого кислорода равно 1:1. продемонстрировал образование зерен крахмала при фотосинтезе. |
Вопрос: Ребята, а что вы знаете об этом процессе? Как доказать, что этот процесс действительно существует и очень важен для растений?
(Выслушиваются варианты ответов учеников.)
3. Экспертный отдел.
3.) Давайте отправимся в экспертный отдел и проверим ваши версии.
Демонстрация результатов опыта “Роль света для образования крахмала”.
В качестве доказательства существования процесса фотосинтеза группа учащихся рассказывают, о том какой опыт они заложили и выдвигают гипотезы, каковы будут результаты эксперимента. Затем один ученик под руководством учителя демонстрируется опыт, подтверждающий образование крахмала в листьях на свету. (К уроку закладывается опыт – “проба Сакса”) . Токмакова Алина, Вороков Азамат
Другой ученик комментирует и фиксирует промежуточные и итоговые результаты опыта и высказывает слова К.А. Тимирязева:
“Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы… Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу”.
Для опыта используются растения – , герань. Одно растение обильно поливают и для оттока крахмала помещают в темное место на двое суток. Другое растение оставляют на свету. Затем первое растение извлекают из шкафа, и на его листья прикрепляют фигурки, вырезанные из плотной черной бумаги. Оба растения выдерживают на свету в течении трех, четырех дней, осуществляя полив. Затем с каждого растения срезают по листу, выдерживают их две, три минуты в кипящей воде и помещают в стакан с горячим спиртом для получения вытяжки хлорофилла. Обесцвеченные листья обрабатывают раствором йода. На листе растения, которое побывало в шкафу, проявится конфигурация фигурки, которая была прикреплена к нему. Лист, который был всегда на свету, равномерно окрасится в синий цвет.
Вопрос классу: Какое вещество при обработке раствором йода окрасится в синий цвет? (Крахмал при взаимодействии с йодом дает синий окрас.)
При обсуждении результатов опыта учащиеся приходят к выводу, что в листьях на свету образуется крахмал, а в темноте крахмал не образуется.
4. Лаборатория фабрики.
4.) А теперь мы отправляемся в лабораторию этой фабрики для знакомства с очень важными растительными органоидами, которые играют главную роль в процессе фотосинтеза.
Фотосинтез – процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды при участии энергии солнечного света. (от греч. “фото” – свет, “синтез” – образование).
Зеленый цвет растений – это цвет химического вещества хлорофилла (от греч. “хлорос” – зеленый, “филос”– лист), который находится в пластидах клетки в хлоропластах. Это вещество играет в фотосинтезе главную роль. Процесс фотосинтеза многоступенчатый. Он запускается, когда на молекулу хлорофилла попадает частица света (фотон). В процессе фотосинтеза выделяют две фазы. Световая фаза идет только на свету и более длительная, темновая, в свете не нуждается. В световой фазе выделяется кислород, образуется энергия, в темновой фазе синтезируется углевод (глюкоза). Слайд.
Слово учителя: Римский оратор Цицерон говорил, что любой механизм или процесс можно описать, отвечая на семь простых вопросов – “кто? что? где? чем? зачем? как? когда?” Попробуйте и вы описать фотосинтез отвечая, на эти вопросы.
(Выслушиваются варианты ответов учеников, предлагается ответ учителя.)
По окончанию беседы ученики заполняют таблицу.
“Фотосинтез”.
- Фотосинтез – научный факт.
- Причина фотосинтеза.
- Условия для фотосинтеза.
- Побочный продукт фотосинтеза.
- Фотосинтез – живая фабрика.
- Результат фотосинтеза.
| факт | Фотосинтез– это процесс образование органического вещества. |
| причина | Необходимость растений в питательных веществах. |
| Повод | Наличие в листьях воды и углекислого газа, поглощение солнечного света. |
| Сопутствующие события | Образование и выделение кислорода. |
| Аналоги и сравнения | “Живая фабрика в листьях” |
| Последствия | Рост и развитие растений, накопление органического вещества. |
Слово учителя. Растения ежегодно образуют более 100 млрд. тонн органических веществ, выделяют в атмосферу около 145 млрд. тонн кислорода. 80% кислорода выделяется морскими водорослями и только 20% – наземными растениями. Поэтому мировой океан иногда называют “легкими планеты”. Затраты кислорода на дыхание человека, животных, и растений компенсируются фотосинтезом. Содержание кислорода в атмосфере поддерживается в пределах 21%.
Вопрос. Как можно увеличить интенсивность фотосинтеза?
(Учащиеся выдвигают гипотезы.) Если улучшить условия необходимые для фотосинтеза, то скорость его протекания увеличится.
Вопрос. Где и как можно создать такие условия? (в теплицах и парниках человек создает определенные условия – освещенность, температурный режим, минеральное питание растений, концентрация углекислого газа. Все эти условия увеличивают скорость фотосинтеза).
Вопрос. Для чего человек создает такие условия? (Для более быстрого роста и развития растений, образования плодов и семян.)
5. Расчетный отдел. Мы отправляемся в расчетный отдел и попробуем сами рассчитать количество продукции, получаемой в результате фотосинтеза.
Познавательные задачи:
- Корневая масса небольшого дерева 5 кг. Один кг корневой массы потребляет в сутки 1 г кислорода. Какую массу кислорода потребляют корни дерева за месяц и год? (: за 30 дней – 150 г; за 365 дне – 1825 г)
- Какое растение осаждает больше пыли на поверхности листьев: вяз или тополь? Почему? (У вяза лист шероховатый, он будет в 6 раз больше осаждать пыль, чем гладкой поверхностью листа тополь)
- Существует ли взаимосвязь между сбором листовых овощей (укроп, шпинат, салат, и т.д.) и временем суток? Почему? (Вечером т.к. в это время накапливается максимум органических веществ, образованных днем в процессе фотосинтеза, а ночью происходит отток этих веществ в другие органы.)
- Хозяйка на дачном участке оборвала зеленые листья капусты на корм кроликам. Правильно ли она поступила? Почему? (Нет, неправильно. Органические вещества, образованные в зеленых листьях в процессе фотосинтеза, оттекают в белые листья кочана, где и накапливаются)
- В сутки человек потребляет 430 г кислорода. Один гектар леса вырабатывает за час столько кислорода, сколько нужно для дыхания двухсот человек. Какую массу кислорода выделяет гектар леса за один час? (Ответ: 3580 г)
- В процессе фотосинтеза огурцы, выращиваемые в теплицах, поглощают 1 кг углекислого газа при образовании 7 кг плодов. Сколько кг углекислого гала потребуется, чтобы получить 300 кг огурцов? Как можно увеличить содержание углекислого газа в воздухе теплиц? (Ответ: 42,85 кг; внесение в почву навоза, торфа обогащает надземный слой воздуха углекислым газом, который выделяется из почвы при разложении микроорганизмами органических веществ)
- К.А. Тимирязев писал: “В сущности, что бы ни производил сельский хозяин, – он прежде всего производит хлорофилл и уже посредством хлорофилла получает зерно, волокно, древесину и т.д.”. какие агротехнические приемы способствуют накоплению хлорофилла и усилению процессов фотосинтеза в мякоти листа? (Ответ: внесение в почву органических удобрений, соблюдение правил при посадке растений, хорошая освещенность, соблюдение правил полива растений и т.п.)
Слово учителя.
Ребята мы завершаем с вами виртуальное путешествие на фабрику зеленых растений. Нам осталось посетить отдел учебного контроля, чтобы проверить свои знания и получить домашнее задание.
Отдел учебного контроля.
II. Закрепление изученного материала.
Вопросы:
- Что такое фотосинтез?
- Что образуется в листьях при фотосинтезе?
- Какие условия необходимы для фотосинтеза?
- Какова космическая роль зеленых растений?
Выполнить тест:
- Фотосинтез происходит …
а) в устьицах;
б) в межклетниках;
в) в хлоропластах, - В процессе фотосинтеза происходит …
а) поглощение кислорода и выделение углекислого газа
б) поглощение углекислого газа и образование кислорода. - Крахмал, образующийся в листьях в процессе фотосинтеза, нужен растению
для …
а) выделения его во внешнюю среду;
б) снабжения им всех частей растения. - Хлорофилл в клетке находится …
а) в ядре;
б) в пластидах;
в) в цитоплазме. - Крахмал, образующийся в листьях в процессе фотосинтеза, является …
а) запасным питательным веществом;
б) побочным продуктом обмена. - Первым изучил механизм роста растений…
а) Д. Пристли;
б) Ян Ван Гельмонт;
в) К.А.Тимирязев. - Какие вещества необходимы для фотосинтеза?
а) кислород и вода
б) кислород и углекислый газ
в) вода и углекислый газ
г) углекислый газ. - Почему в зеленой части листа обнаруживается крахмал, а в белой – нет?
а) не поступает кислород
б) не поступает углекислый газ
в) не поступает вода
г) отсутствует хлорофилл - Установите соответствие между группами веществ, участвующих в процессе фотосинтеза, и названиями этих веществ.
| Группа веществ | Название |
| а) вещества, необходимые для фотосинтеза | 1) кислород |
| б) вещества, образующиеся при фотосинтезе | 2) углекислый газ |
| 3) вода | |
| 4) хлорофилл | |
| 5) органические вещества | |
| 6) соли |
10. Охарактеризуйте два типа питания растений.
Биологический диктант:
- Виды питания….
- Основная функция питания….
- При почвенном питании растения поглощают….
- При почвенном питании растения поглощают воду и растворённые в ней минеральные вещества с помощью….
- Минеральные вещества, растворённые в воде из корня в другие части растения передвигаются по….
- Поступление в корень воды и минеральных веществ происходит только в зоне….
III. Домашнее задание.
- Сравнить процессы фотосинтеза и дыхания и ответить на вопросы:
В какое время суток происходит?
Какой газ поглощается?
Какой газ выделяется?
Поглощается или выделяется тепло?
В каких клетках происходит?
Увеличивается или уменьшается масса?
Образуется или разрушается органическое вещество? - Выписать термины по теме “Фотосинтез” и дать им определение.
Творческие задания отдельным учащимся. - Составить рассказ об особенностях строения листа, связанных с осуществлением процесса фотосинтеза.
- Зарисовать и объяснить результаты опытов Д. Пристли.