МОУ Соколовская средняя общеобразовательная школа Мглинского района Брянской областиУрок биологии в 10-м классепо учебнику В.Б. Захарова , С.Г.Мамонтова, Н.И.Сонина «Биология 10 класс» по теме:Технология педагогических мастерскихУчитель биологииГорбатенко Н.И.Задачи:Образовательные: -изучить условия осуществления и механизм процесса фотосинтеза; -расширить знания учащихся о многообразии синтезируемых веществ в зависимости от источников химических элементов и видов используемой энергии; -уточнить значение фотосинтеза для нашей планеты; - связать теорию вопроса с требованиями к знаниям учащихся на государственной итоговой аттестации;Развивающие: -развивать познавательную деятельность учеников, умение планировать свои действия, моделировать процессы, выделять частное из общего и наоборот – синтезировать из отдельных элементов общее; -развивать исследовательскую деятельность учащихся;Воспитательные: -воспитывать коммуникативную культуру через общение с учителем и в группе.Оборудование: -таблицы: «Растительная клетка», «Продвижение органических веществ в растении»; -магнитная доска, самодельное динамическое пособие для магнитной доски «Механизм фотосинтеза»; - самодельный материал для интерактивной доски «Механизм фотосинтеза» (галерея); - набор химического оборудования и реактивов: пробирки, воронки, выпаривательная чаша, спиртовки, индикаторы, йод (р-р), СО2, вода.Ход урока:І – Индукция. Вступительное слово учителя: «Дайте самому лучшему повару сколько угодно солнечного света и целую речку воды и попросите, чтобы из всего этого он приготовил вам сахар, крахмал, жиры и зерно – он решит, что вы над ним смеетесь. Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрестанно совершается в зеленых листьях растений». -Как вы думаете, с каким природным процессом предлагал потягаться повару К.А.Тимирязев?ІІ – Самоконструкция. -Выслушиваются мнения учеников.Вопрос: на ваш взгляд, прав ли был К.А.Тимирязев, утверждая, что повар не в силах справиться с задачей, которую выполняют листья в процессе фотосинтеза, даже если у него будут все необходимые для этого ингридиенты? - Выслушиваются индивидуальные мнения учащихся. На основании их гипотез формируются группы, согласные с мнением Тимирязева и несогласные.ІІІ –Социоконструкция. В группах обсуждаются гипотезы доказательства правоты их версии.ІV – Социализация. В результате обсуждений группы приходят к выводу, что самым убедительным доказательством будет проведение лабораторных исследований. Каждая группа предлагает схемы проведения эксперимента, заказывает оборудование. Учитель- Мастер обеспечивает эксперимент: ученикам предлагаются набор лабораторного оборудования, СО2, Н2О, листья растений , спирт, раствор йода. Если у учащихся возникают проблемы с получением хлорофилла, то учитель предлагает им инструктивную карточку.Инструкция по получению хлорофилла1.Залейте свежие листья спиртом ( вы должны заметить, что спирт окрасится в зеленый цвет, а листья обесцветятся). 2. Профильтруйте полученный раствор. 3. Соберите в фарфоровую чашку зеленую массу, образовавшуюся на фильтре. 4. Если у вас все получилось – радуйтесь – вы счастливый обладатель хлорофилла.Ученики в группах выполняют лабораторную работу по собственным сценариям.^ V – Афиширование. Каждая группа должна показать вещество, которое она получила в результате проведенных опытов по фотосинтезу, прокомментировать свою работу. ^ VІ – Разрыв. Каково же было удивление всех групп, что несмотря на соблюдение всех условий фотосинтеза, никто не смог получить крахмал. Наступило внутренне осознание несоответствия старых знания новому. Главный вопрос разрыва:^ ПОЧЕМУ РАСТЕНИЕ МОЖЕТ ФОТОСИНТЕЗИРОВАТЬ, А У НАС - НЕ ПОЛУЧИЛОСЬ? Возникает необходимость поиска ответов в различных источниках. Учитель подводит учеников в ходе беседы к выводу, что фотосинтез – это сложный физико - химический процесс, который осуществляется в биологических системах. Он связан с преобразованием энергии солнечного света и синтезом органических веществ, сл-но, он является частью метаболизма. Ученики получают первое задание:Самостоятельная работа с учебником:1. Найдите определение процессов анаболизма и катаболизма (учебник, с 119, 123). -Объясните эти понятия друг другу. В ходе работы вам предстоит выяснить: к какому процессу (анаболизму или катаболизму) относится фотосинтез.Возникает вопрос об условиях осуществления фотосинтеза. Учитель предлагает изучить условия, используя «галерею» интерактивной доски, где заполнены «корзины»:-Исходные вещества-Доноры и акцепторы электронов-Источники энергии. Следующий этап – изучение механизма фотосинтеза по различным источникам в группах (внутри группы распределяются роли): учебник, пособия для поступающих в ВУЗы, энциклопедия Кирилла и Мефодия, интернет. Каждая группа выдает свою версию фотосинтеза, при этом они могут воспользоваться «галереей» на интерактивной доске, где есть динамические заготовки механизма фотосинтеза в хлоропластах. Наступает еще один этап «Афиширования». Рассказ учащихся должен выглядеть примерно так:Процесс фотосинтеза состоит из 2-х последовательных фаз. ^ Световая фаза происходит только на свету в мембране тилакоидов гран при участии хлорофилла, белков –переносчиков и АТФ-синтетазы. При действии кванта света электрон молекулы хлорофилла переносится на более высокий энергетический уровень, а хлорофилл переходит в возбужденное состояние, теряя электрон. Хл Хл*+е- Эти электроны передаются переносчиками на наружнюю мембрану тилакоидов гран, где накапливаются. Одновременно внутри полостей тилакоидов гран происходит фотолиз, т.е., разложение воды под действием энергии света. 2Н2Освет 4Н+ + 4е- + О2 или Н2Освет Н+ +ОН- 4ОН- 2Н2О + О2Электроны, образующиеся при фотолизе, передаются переносчиками молекулам хлорофилла и восстанавливают их. Кислород уходит в атмосферу, а протоны водорода не могут проникнуть через мембрану граны и накапливаются внутри нее, создавая протонный резервуар. В результате, внутренняя поверхность мембраны заряжается положительно, а наружняя – отрицательно. По мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов. При достижении критической величины разности потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ-синтетазы. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, который идет на образование молекул АТФ из АДФ: АДФ + Ф АТФ Ионы водорода, оказавшись на наружней поверхности мембраны тилакоида, встречаются там с электронами, образуя атомарный водород, котроый идет на восстановление НАДФ+: Н+ + 2е- + НАДФ+ НАД.Н^ Темновая фаза протекает в строме хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований СО2, поступающего из воздуха (цикл Кальвина). В строме постоянно присутствуют пентозы, среди которых имеется рибулозодифосфат, являющийся акцептором СО2. Ферменты связывают пентозу с углекислым газом, образуя гексозу, которая расщепляется на 2 триозы. Каждая из 2-х триоз принимает по одной фосфатной группе от АТФ, обогащая молекулы энергией. Затем каждая из 2-х триоз принимает по одному атому водорода от 2-х молекул НАДФ.Н. После чего триозы объединяются, образуя углеводы: 2С3 С6 (С6Н12О6) Другие триозы объединяются, образуя пентозы: 5С3 3С5 и вновь возвращаются в цикл Кальвина. Суммарная реакция фотосинтеза: 6СО2 +6Н2О С6Н12О6 +6О2^ Фотосинтез- биосинтез органических веществ, происходящий при использовании солнечной энергии. Рассказ сопровождается демонстрацией процесса в динамике на интерактивной доске (если необходимо – помощь оказывает учитель). -Группам предлагается по ходу рассказа заполнить таблицу: Фаза, место проведения Процессы данной фазы Результат процессов В готовом варианте она должна выглядеть примерно так: фаза, место проведения процессы, происходящие в этой фазе Результаты процессов Световая.Мембраны тилакоидов гран. 1.Возбуждение хлорофилла2.Фотолиз воды.3.Продвижение протонов водорода Н+ по протонному каналу. 4.Восстановление НАДФ+ в НАДФ.Н; -транспорт электронов -Образование Н+;-Свободный кислород выделяется в атмосферу;-Образование атомарного водорода в виде НАДФ.Н;-Образование молекулы АТФ; Темновая.Строма хлоропласта. Фиксация углерода в цикле Кальвина. -Синтез углеводов. На следующем этапе закрепления новых знаний участникам групп предлагается смоделировать процесс фотосинтеза на самодельном динамическом пособии для магнитной доски. После выполнения работы ученики формулируют вывод о том является фотосинтез процессом анаболизма или катаболизма с обоснованием своей точки зрения. -Для проверки результативности выполненной работы и рефлексии учащихся им предлагается решить задания по теме «Фотосинтез» из ЕГЭ-2009; правильность выполнения они проверяют сразу же по «ключу».Проверь свои знанияА1. В процессе фотосинтеза растения: 1.Обеспечивают себя органическими веществами; 2.Окисляют сложные органические вещества до простых; 3.Поглощают кислород и выделяют углекислый газ; 4.Расходуют энергию органических веществ;А2. При фотосинтезе кислород образуется в результате: 1.Фотолиза воды; 2. Разложения углекислого газа; 3. Восстановления углекислого газа до глюкозы; 4. синтеза АТФ;А3. Переход электронов на более высокий энергетический уровень происходит в световую фазу фотосинтеза в молекулах: 1.Воды; 2.Хлорофилла; 3.углекислого газа; 4.глюкозы;А4. Процесс фотосинтеза происходит в растении с использованием энергии: 1.освобождаемой в процессе дыхания; 2. солнечного света; 3. заключенной в удобрениях; 4. органических веществ;В1.Составьте рассказ о световой фазе фотосинтеза:Происходит в темноте и на свету;Происходит только на свету;Энергия солнечного света превращается в энергию химических связей;Из углекислого газа и воды синтезируются углеводы;Источник энергии – молекулы АТФ;Источник энергии – солнечный свет;Конечные продукты – АТФ, молекулы водорода, молекулы кислорода; Конечные продукты – углеводы;В2. Установите соответствие между особенностью процесса у растений и его видом (рассмотрите фотосинтез): Особенность процесса вид процесса 1.Происходит в хлоропластах 2.Состоит из световой и темновой фаз А. Фотоситез 3. Образуется пировиноградная кислота В. Гликолиз 4. Происходит в цитоплазме; 5. Конечный продукт – глюкоза 6. Расщепление глюкозы;В3. Установите соответствие для процесса фотосинтеза: А.В клетках каких организмов происходит? 1.В клетках растений; 2.В клетках животных и растений; Б.Что служит источником энергии для 3.Солнечная энергия Синтеза АТФ? 4. Энергия, освобождаемая при окислении органичес- ких веществ? В.Какие вещества образуются на 5.С6 Н12 О6; О2. Конечном этапе? 6.СО2 ; Н2О ; АТФГ.Какие вещества участвуют в начальных 7.Углеводы, белки, жиры, стадиях процесса? нуклеиновые кислоты. 8.Углекислый газ и вода.Д.В каких органоидах клетки происходит 9. В митохондриях. процесс? 10. В хлоропластах.С1. В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза. Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните.VІІ – Рефлексия. В зависимости от результатов проверки ученики делают вывод, насколько эффективным оказался урок, обсуждают методы усовершенствования или по-другому отражают свои чувства. Учитель-Мастер делает свои выводы и «подкидывает» новую идею: -Мы рассмотрели вариант, когда из «корзины» с исходными веществами растение берет углекислый в качестве источника углерода и синтезирует углеводы при помощи солнечной энергии. А, ведь, в наших «корзинах» остались другие вещества и другие источники энергии. А для чего нужны они? Может это бесполезный груз? – Чем не мотив для дальнейшей работы на следующих уроках?