Розробка уроку з фізіології рослин. Тема Фотосинтез та його значення

Тема: «Фотосинтез та його значення»

Автор: Шишова Волошина Оксана Ігорівна, керівник гуртка КПНЗ «станція юних натуралістів Тернівького району» Криворізької міської ради

Опис матеріалу: Пропоную до уваги розробку уроку для дітей середньої вікової категорії (9-12років) за темою: «Фотосинтез та його значення». Даний матеріал буде корисним для керівників гуртків позашкільних навчальних закладів.

Мета: Продовжити формувати поняття про живлення рослини; Поглибити знання про фотосинтез; Познайомити з історією відкриття фотосинтезу; познайомити учнів з повітряним способом живлення; розкрити сутність процесу фотосинтезу та його значення для життя на Землі; розвивати навички розпізнавання світлової і темнової фази фотосинтезу, механізм використання енергії світла у гранохоропластів; розвивати спостережливість, логічне мислення, навички самостійної роботи, вміння робити висновки з аналізу результатів експерименту; розвивати уміння виділяти головне і встановлювати причинно-наслідкові зв’язки; розвивати вміння використовувати раніше набуті знання для отримання нових знань; розвивати навички самостійної роботи з новим матеріалом, вміння робити висновки та узагальнення; розвивати вміння працювати в групі, подавати результати своєї діяльності, вміння слухати і чути свого товариша; розвивати навички усної монологічної промови. Виховувати дбайливе ставлення до зелених рослин, як основного джерела кисню.

Базові поняття: фотосинтез, хлоропласт, вода, крохмаль, вуглекислий газ, космічна роль зелених рослин.

Обладнання: комп’ютер, мультимедійний проектор, екран, підручник з біології, таблиці «Фотосинтез», «Зелена лабораторія», портрет Тімірязєва, кімнатні рослини, презентація «Зелена рослина – жива фабрика» , картки із завданням, інформаційні листки.

Методи: репродуктивний (вступне слово вчителя), частково-пошуковий (самостійна робота в групах), проблемний метод (при рішенні проблемних завдань), бесіда, розповідь, пояснення, демонстрування таблиці «Фотосинтез» та «Зелена лабораторія», портрет Тімірязєва, кімнатні рослини.

Тип уроку: засвоєння нових знань, умінь та навичок.

Епіграф уроку

Двоє правлять життям на Землі -

Тепле сонечко та Зелене зернятко.

К.А.Тимірязєв

Структура уроку:

І. Актуалізація опорних знань і умінь учнів

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

ІV. Закріплення вивченого матеріалу

V. Рефлексія.

Хід уроку:

І. Актуалізація опорних знань і умінь учнів

Що таке фотосинтез? В чому полягає його суть? Яку роль відіграють в цьому процесі флоропласти? А чим живляться рослини? Яку роль світло має для життя рослини?

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

Доброго дня , шановні діти. Сьогодні гарний день, давайте посміхнемося один одному та почнемо наш урок. Я протягую вам свої долоні та запрошую до співпраці, чекаю від вас активності. Якщо ви готові працювати прошу теж простягнути долоні, бажаю нам успішної праці.

У нашого уроку є епіграф, як ви гадаєте що він означає? Я впевнена , що на кінець уроку ви зможете пояснити цей вислів з наукової точки зору. Сьогодні ми з вами продовжимо вивчати рослину і я вам за правильні відповіді буду дарувати ось такі листочки.

Перші досліди фотосинтезу були проведені Джозефом Прістлі в 1770-1780их роках, коли він звернув увагу на «псування» повітря в герметичній посудині свічкою (повітря перестало бути здатним підтримувати горіння, а поміщені в нього тварини почали задихатися), що горіла, і «виправлення» його рослинами. Прістлі зробив висновок, що рослини виділяють кисень, який так необхідний для дихання і горіння, однак він не відзначив, що для цього рослинам потрібно світло. Незабаром це показав Ян Інгенхауз. Пізніше було встановлено, що крім виділення кисню, рослини поглинають вуглекислий газ (СО2) і за участю води синтезують на світлі органічну речовину. У 1842 році Роберт Майер на підставі закону збереження енергії постулював, що рослини перетворюють енергію сонячного світла в енергію хімічних зв’язків. У 1877 Вільгельм Пфеффер назвав цей процес фотосинтезом. Хлорофіл був вперше виділений в 1818 році П.Ж. Пелетьє та Жозефом Каванту. Розділити пігменти і вивчити їх окремо вдалося М.С. Цвєту за допомогою створеного ним методу хроматографії. Спектри поглинання хлорофілу були вивчені К.А. Тімірязєвим, він же, розвиваючи положення Майера, показав, що саме поглинені дозволяють підвищити енергію системи, створивши замість слабких зв’язків С-О і О-Н високоенергетичні С-С (до цього вважалося, що у фотосинтезі використовуються жовті промені, що не поглинаються пігментами листка). Зроблено це було завдяки створеному ним методу обліку фотосинтезу по поглиненому СО2. В ході експериментів по освітленні рослини світлом різних довжин хвиль (різного кольору) виявилося, що інтенсивність фотосинтезу співпадає із спектром поглинання хлорофілу. Окислювально-відновну суть фотосинтезу (як оксигенного, так і аноксигенного) постулював Корнелі сван Ніль. Це означало, що кисень у фотосинтезі утворюється повністю з води, що експериментально підтвердив в 1941році  О.П. Виноградов в дослідах з ізотопною міткою. У 1937 Роберт Хілл встановив, що процес окиснення води (і виділення кисню), а також асиміляції СО2, можна роз’єднати. У 1954-1958 Деніел І. Арнон встановив механізм світлових стадій фотосинтезу, а  суть процесу асиміляції СО2 була розкрита Мельвіном Кальвіном з використанням ізотопів вуглецю в кінці 1940х, за цю роботу в 1961 йому була присуджена Нобелівська премія.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Фотоси́нтез (від грец. φωτο- — світло та грец. σύνθεσις — синтез) — процес синтезу органічних сполук з вуглекислого газу та води з використанням енергії світла й за участю фотосинтетичних пігментів, часто з виділенням кисню як побічного продукту. Це надзвичайно складний процес, що включає довгу послідовність координованих біохімічних реакцій. Він відбувається у вищих рослинах, водоростях, багатьох бактеріях, деяких археях і найпростіших — організмах, відомих разом як фототрофи. Сам процес відіграє важливу роль для кругообігу вуглецю у природі.

Фотосинтез — єдиний процес у біосфері, який призводить до засвоєння енергії Сонця і забезпечує існування як рослин, так і всіх гетеротрофних організмів.

Рослина поглинає не всю сонячну енергію, а лише її фотосинтетичну активну радіацію, під впливом якої проходить фотосинтез, що впливає на майбутній врожай культур.

Узагальнене рівняння фотосинтезу (брутто-формула) має вигляд:

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Розрізняють оксигенний і аноксигенний типи фотосинтезу. Оксигенний найбільш поширений, його здійснюють рослини, ціанобактерії і прохлорофіти. Аноксигенний фотосинтез проходить у пурпурних, деяких зелених бактеріях та геліобактеріях.

Виділяють три етапи фотосинтезу: фотофізичний, фотохімічний та хімічний. На першому етапі відбувається поглинання фотонів світла пігментами, їх перехід в збуджений стан і передача енергії до інших молекул фотосистеми. На другому етапі відбувається розділення зарядів в реакційному центрі, перенесення електронів по фотосинтетичному електронотранспортному ланцюзі, що закінчується синтезом АТФ і НАДФН. Перші два етапи разом називають світлозалежною стадією фотосинтезу. Третій етап відбувається вже без обов'язкової участі світла і включає біохімічні реакції синтезу органічних речовин з використанням енергії, накопиченої на світлозалежній стадії.

Хлорофіл має два рівні збудження: перший пов'язаний з переходом на вищий енергетичний рівень електрона системи зв'язаних подвійних зв'язків, другий, — із збудженням неспарених електронів азоту і кисню порфіринового ядра.

Другий збуджений стан найбільш високоенергетичний, нестабільний, і хлорофіл за 10⁻¹² с переходить з нього на перший, з втратою 100 кДж/моль енергії тільки у вигляді тепла.

Хлорофіл виконує дві функції: поглинання і передачу енергії.

Значення фотосинтезу.

Фотосинтез є основним джерелом біологічної енергії, фотосинтезуючі автотрофи використовують її для утворення органічних речовин з неорганічних, гетеротрофи існують за рахунок енергії хімічних зв'язків, запасеної автотрофами, вивільняючи її в процесах аеробного та анаеробного дихання. Енергія, отримувана людством при спалюванні викопного палива (вугілля, нафта, природний газ, торф), також є запасеною в процесі фотосинтезу.

Фотосинтез є головним методом залучення неорганічного вуглецю в біологічний цикл. Весь кисень атмосфери біогенного походження є побічним продуктом фотосинтезу. Формування кисневої атмосфери повністю змінило стан земної поверхні, зробило можливою появу дихання, а надалі, після утворення озонового шару, дозволило життю вийти на сушу.

ІV. Закріплення вивченого матеріалу

А зараз давайте пограємо з вами у гру «вірю – не вірю».

1. Збільшення розмірів живих організмів за рахунок надходження в них поживних речовин та поділу клітин – дихання. (-)

2. Процес виведення з рослин водяної пари – це фотосинтез (-)

3.Властивість живих організмів реагувати на дію зовнішніх чинників – подразливість (+)

4. Складний процес перетворення речовин і енергії в організмі – обмін речовин і енергії (+)

5.Процес утворення поживних речовин зеленими частинами рослин під дією світла – фотосинтез (+)

6. Тип живлення, при якому організми самі утворюють поживні речовини – автотрофний (+)

7. Процес надходження поживних речовин – розвиток (-)

8. Найменша структурна і функціональна одиниця живого організму – тканина (-)

9. Процес газообміну між організмом і навколишнім середовище – дихання (+)

Проблемне питання:

- Винахідник паровозу Стефенсон одного разу запитав друга: «Що рухає поїзд? Друг відповів: «Твій винахід». На це Стефенсон зауважив: «Ні. Поїзд рухає той сонячний промінь, який сотні мільйонів років тому поглинула зелена рослина». Що мав на увазі винахідник? Відповідь на це запитання ви зможете дати зігравши в гру «Дешифрувальник» (перші 4 учня що складуть слова, будуть командирами, їм даю червоні листочки.)

Гра «Дешифрувальник»

1 2 3 4 5 6 7 8

абвг деєж зміїи йклмн нопр стуф хцчш щьюя

Завдання для класу: розшифруйте назву процесу з результаті якого рослини використовують сонячну енергію і перетворюють її на органічні речовини.

Код: 6565635623 ( фотосинтез )

Так про який процес що відбувається в рослині ми будемо говорити? Природа полюбляє загадувати загадки, ось звичний листок рослини. Що в ньому цікавого? 400 років вивчали процеси що в ньому відбуваються, і навіть в наш час все до кінця не зрозуміло.

На уроці я пропоную вам здійснити віртуальну екскурсію на фабрику «Зелена рослина». Подорож буде незвичайна та захоплююча, нам потрібно зазирнути в незвичайні цехи, дізнатися що там виробляється та навіщо це рослині.

«Зелена рослина»

Дирекція

Експертний відділ

Розрахунковий відділ

Відділ навчального контролю

Відділ охорони природи

- Спочатку познайомимося з дирекцією фабрики, це її першовідкривачі.

У 17 сторіччі голандський вчений Ян Баптист Ван Гельмонт взяв висушений грунт масою 80 кілограмів і насипав у діжку. Вчений посадив у діжку гілку верби, що важила 2 кілограми. Діжку накрив шматком заліза з отворами, щоб із зовні не потрапляв пил. Рослину поливали дощовою водою, в якій немає мінеральних солей. Через п’ять років дерево виросло і важило 60 кг. Вага грунту дорівнювала 79 кг 943 г. За п’ять років вага дерева зросла на 58 кг, а вага грунту зменшилася на 57 г. Ван Гельмонт зробив висновок, що 58 кг своєї маси дерево отримало від води. Чи правий він.

А зараз ми об’єднуємося в 4 команди, які будуть працювати в різних лабораторіях, командирами будуть дітки які виграли у грі «Дишифрувальник».

Кожна команда отримує завдання на робочих листках. Обговорюючи досліди, ви робите висновки, відповідаєте на запитання. Обираєте доповідача який представляє роботу вашої команди. На інформаційних листках ви відмічаєте відповіді що торкаються вашого досліду. На роботу вам відводиться 6 хвилин.

Зверніть увагу захист роботи не перевищує 2 хвилини.

Перша команда працює в лабораторії де досліджують рослину пеларгонію (фотосинтез відбувається лише на світлі)

Друга команда – в лабораторії де досліджується колеус (фотосинтез відбувається в зелених частинах рослини)

Третя команда – в лабораторії де досліджують водну рослину елодею (при фотосинтезі виділяється кисень)

Четверта - обговорює дослід Прістлі з мишею (рослини мають велике значення для життя виділяючи кисень)

Оцінювання членів групи командиром, із записом в інформаційний лист (максимальна кількість балів - 12)

В результаті вашої роботи ми можемо зробити висновки (розв’язок проблеми):

 утворення органічних речовин у зелених листках рослин відбувається

на світлі

 фотосинтез відбувається в зелених частинах рослини

 при фотосинтезі виділяється кисень

 рослини мають велике значення для життя виділяючи кисень

Відмітьте результати досліджень в інформаційних листках.

ФІЗХВИЛИНКА «Австралійський дощ»

Самостійна робота з малюнком (Додаток 3)

Діти я вам пропоную змоделювати процес фотосинтезу. У вас на партах є малюнки на дошці прикріплені поняття вони розсипалися та змішалися, ваше завдання вибрати та записати потрібні поняття біля відповідних стрілочок. (поки діти виконують завдання ходжу перевіряю, потім за допомогою презентації взаємоперевірка)

На картках слова: неорганічні речовини, вода, органічні речовини, сонячне світло, листок, продих, кисень, вуглекислий газ.

Взаємоперевірка за допомогою слайду. Відмічаємо свій результат в інформаційному листку (максимальна кількість балів за роботу – 5)

І так ми плідно попрацювали в експертному відділі, переходимо до Розрахункового відділу

Рослини утворюють більш як 100 млрд. тон органічної речовини, виділяють в атмосферу близько 145 млрд. кисню, 80 % кисню виділяють водорості тому світовий океан називають легенями планети. Важко уявити , скільки органічних речовин накопичилося за три мільярда років існування зелених рослини на землі.

На цю важливу роль зелених рослин вперше звернув увагу Климент Аркадійович Тимірязєв і назвав її космічною. Бо кисень піднімаючись в верхні шари атмосфери створив захисну оболонку, озоновий шар, що захищає все живее від смертельних променів. З цим погодилися багато вчених.

1.Гра «Фантазери»

1. Всі ви в дитинстві читали казку К. Чуковського «Вкрадене сонце», де звірі дуже бідкалися :

«Горе, горе!Крокодил!

Сонце в небе проглотил!»

До чого б це призвело?

Так про що наш епіграф уроку?

Переходимо до відділу навчального контролю.

У кожного з вас є листочки які ви збирали за свою роботу, давайте виберемо переможця.

V. Рефлексія.

Підсумки.

Вправа «Час похвали»

Кожен учень починає свій виступ словами: «Я хочу написати оду листку рослині за…»

І ось залишився у нас останній відділ охорони природи. Зелені рослини подбали про нас, а чим ми можемо віддячити рослинам ?

Висновок . Природа - твій дім, твори для неї тільки добро.

Інтерактивна вправа «Мікрофон»

 На уроці ми вивчили …

 Мені найбільше сподобалося …

 Ці знання мені знадобляться …

Сьогодні на уроці ви добре попрацювали . Ви мене порадували своїми знаннями, ви вмієте працювати в групі, думати, робити висновки, дякую вам за роботу.

Додаток 1

Інформаційний листок

ПІБ____________________________________________________________

1. Тема уроку_________________________________________________
2. Результати досліджень

3. Фотосинтез – це _______________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Додаток 2

Лабораторія №1.

Завдання. Розгляньте дослід із рослиною колеус і зробіть висновки.

Дослід з рослиною колеус.

Питання :

1. При яких умовах проводився дослід?

2.Яка частина листка після обробки розчином йоду зафарбується в синій колір, а яка залишиться жовтою?Про що свідчить поява синього забарвлення?

3.Чи у всіх клітинах утворюється крохмаль? Поясніть результати та зробіть висновки.

Висновок: _________________________________________________________

Під час відповіді не забудьте прокоментувати досвід, користуючись малюнком на слайді. Відповідь не повинна перевищувати 2 хвилини.

Успіху!

Лабораторія №2

Завдання. Розгляньте дослід з рослиною пеларгонія та зробіть висновки.

Дослід №1 Дослід з пеларгонією

Порівняйте досліди та зробіть висновки.

Питання : Чи різняться умови проведення першого та другого досліду?

Висновок :__________________________________________

Під час відповіді не забудьте прокоментувати досвід, користуючись малюнком на слайді. Відповідь не повинна перевищувати 2 хвилини. Успіху!

Лабораторія № 3

Водну рослину елодею поставили на яскраве світло. Через деякий час на освітлених листках з’являться пухирці газу. Зібравши пухирці в пробірку , і опустивши в неї тліючу скалку , ми побачимо, що вона яскраво загориться. Який висновок можна зробити з цього?

Лабораторія №4

Завдання . Розгляньте дослід. Дайте відповідь на запитання та зробіть

висновок.

Д.Прістлі в 1771 році провів дослід. Він посадив на підвіконня двох мишей та щільно закрив їх скляним ковпаком. Через деякий час одна миша загинула, а друга залишилася жити. І миші були одинакові і ковпаки.

Питання :

1. Як ви можете пояснити результат досліду?

2.Чому загинула миша?

3. Чи змінився склад повітря під ковпаком 2-ї миші?

Висновок:_________________________________________________________

Під час відповіді не забудьте прокоментувати досвід, користуючись малюнком на слайді. Відповідь не повинна перевищувати 2 хвилини. Успіху!

Додаток 3

Змоделюй процес фотосинтезу