2024-2025学年高中生物 第5章 素能提升课 光合作用和细胞呼吸的相关实验教案 新人教版必修1

2024-2025学年高中生物第5章素能提升课光合作用和细胞呼吸的相关实验教案新人教版必修1科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中生物第5章素能提升课光合作用和细胞呼吸的相关实验教案新人教版必修1教学内容2024-2025学年高中生物第5章素能提升课，以新人教版必修1为教材，本节课将围绕以下内容进行：

1.光合作用实验：观察光合作用过程中氧气和二氧化碳的变化，了解光合作用的基本原理。

-实验一：菠菜叶绿体中氧气和二氧化碳的测定。

-实验二：光合作用速率的测定。

2.细胞呼吸实验：探究细胞呼吸过程中氧气和二氧化碳的生成，理解细胞呼吸的类型及意义。

-实验三：酵母细胞呼吸过程中氧气和二氧化碳的测定。

-实验四：细胞呼吸速率的测定。核心素养目标分析本节课以新人教版必修1第5章内容为依托，着重培养学生的以下核心素养：

1.科学探究能力：通过设计并实施光合作用和细胞呼吸的相关实验，使学生能够运用科学方法探究生命现象，培养其观察、分析、解决问题的能力。

2.实践操作能力：在实验过程中，学生亲手操作仪器、观察实验现象、记录数据，从而提高实践操作能力，为未来从事生物学研究奠定基础。

3.思维能力：引导学生通过实验现象，深入理解光合作用和细胞呼吸的内在联系，培养学生逻辑思维、批判性思维和创新能力。

4.团队合作意识：实验过程中，学生分组合作，共同探讨实验方案，分工协作完成实验，培养其团队合作精神和沟通能力。

5.生命观念：通过学习光合作用和细胞呼吸的相关知识，使学生认识到生物体结构与功能相适应的生物学观念，树立正确的生命观念。

6.科学态度与责任：培养学生严谨的科学态度，关注实验过程中的细节，遵循实验操作规范，关爱生物，保护生态环境，树立社会责任感。重点难点及解决办法重点：

1.光合作用与细胞呼吸的实验原理及操作方法。

2.实验数据的收集、处理与分析。

3.光合作用与细胞呼吸之间的内在联系。

难点：

1.实验操作过程中的技术细节。

2.数据处理与分析方法的掌握。

3.理解光合作用与细胞呼吸在能量转化中的作用。

解决办法与突破策略：

1.重点：

-通过教师示范和分组讨论，确保学生掌握实验原理和操作方法。

-设计实验步骤图解和操作提示，帮助学生清晰理解实验流程。

2.难点：

-技术细节：提供详细的操作手册，组织学生进行预实验练习，强化操作技能。

-数据处理：教授学生使用统计图表和计算方法，进行实验数据的收集与分析。

-能量转化理解：通过动态模型和案例分析，帮助学生理解光合作用与细胞呼吸在能量流动中的角色。教学资源1.硬件资源：

-生物实验室

-光合作用与细胞呼吸实验相关仪器设备（如氧气和二氧化碳测定仪、温度计、光合作用测定仪等）

-计算机及投影设备

-实验材料（如菠菜叶片、酵母细胞等）

2.软件资源：

-生物学科教学软件

-数据处理与分析软件（如Excel、SPSS等）

-实验操作指导手册

-光合作用与细胞呼吸教学PPT

3.课程平台：

-学校课程管理系统

-在线学习平台（用于发布学习资料、作业等）

4.信息化资源：

-电子教材

-互动式教学课件

-网络教学资源（如教育视频、图库等）

5.教学手段：

-探究式教学

-小组合作学习

-实验教学

-案例分析

-课堂讨论与交流

-反馈与评价机制教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对光合作用和细胞呼吸的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道光合作用和细胞呼吸是什么吗？它们在生物体中扮演什么角色？”

展示光合作用和细胞呼吸的图片或动画片段，让学生初步感受这两个生命过程的重要性。

简短介绍光合作用和细胞呼吸的基本概念和生物学意义，为接下来的学习打下基础。

2.光合作用和细胞呼吸基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解光合作用和细胞呼吸的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解光合作用和细胞呼吸的定义，包括它们的主要过程和生理意义。

使用图表和示意图详细介绍光合作用和细胞呼吸的组成部分和功能。

通过实例，让学生更好地理解光合作用和细胞呼吸在生物体中的实际应用和作用。

3.光合作用和细胞呼吸实验案例分析（20分钟）

目标：通过具体实验案例，让学生深入了解光合作用和细胞呼吸的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的光合作用和细胞呼吸实验案例进行分析。

详细介绍每个实验的背景、实验设计、操作步骤和实验结果，让学生全面了解这两个过程的实验方法和科学意义。

引导学生思考这些实验对理解生物能量转换的影响，以及如何应用这些知识解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与光合作用和细胞呼吸相关的实验主题进行深入讨论。

小组内讨论实验主题的现状、可能的改进方法以及预期的实验结果。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对光合作用和细胞呼吸的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括实验主题的讨论过程和解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调光合作用和细胞呼吸的重要性和意义。

过程：

简要回顾光合作用和细胞呼吸的基本概念、实验案例以及小组讨论的成果。

强调这两个生命过程在生物体中的关键作用，鼓励学生将其应用到实际生活和学习中。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于光合作用和细胞呼吸的短文或报告，以巩固学习效果。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《生物学的光合作用与细胞呼吸》：介绍光合作用与细胞呼吸的发展历程、研究方法及最新进展。

-《光合作用与细胞呼吸的实验研究》：分析不同实验条件下光合作用与细胞呼吸的变化，探讨其应用价值。

-《生物能量转换与生态环境》：阐述光合作用与细胞呼吸在生态系统中的作用，以及生物能量转换对生态环境的影响。

2.课后自主学习和探究：

（1）光合作用与细胞呼吸的生理机制：

-光合作用中光反应与暗反应的具体过程及调控机制。

-细胞呼吸中糖解作用、柠檬酸循环和氧化磷酸化的相互关系及调控。

-光合作用与细胞呼吸在细胞内的协同作用。

（2）光合作用与细胞呼吸的实验研究：

-探讨不同环境因素（如光照强度、温度、二氧化碳浓度等）对光合作用与细胞呼吸的影响。

-研究光合作用与细胞呼吸在植物生长发育过程中的变化规律。

-分析植物体内光合作用与细胞呼吸的平衡调节机制。

（3）光合作用与细胞呼吸在实际应用中的价值：

-光合作用在农业、林业生产中的应用，如提高作物产量、改良品种等。

-细胞呼吸在生物能源、环境保护等方面的应用。

-探讨光合作用与细胞呼吸在生物技术领域的潜在价值。

（4）生态系统中光合作用与细胞呼吸的作用：

-光合作用与细胞呼吸在碳循环、氮循环等生物地球化学循环中的作用。

-生态系统生产力与光合作用、细胞呼吸之间的关系。

-生态系统中生物多样性与光合作用、细胞呼吸的关联。重点题型整理1.解释光合作用中光反应和暗反应的主要区别和联系。

答案：

光反应和暗反应是光合作用的两个阶段。

区别：

-光反应发生在叶绿体基粒的类囊体薄膜上，需要光照作为能量来源；而暗反应发生在叶绿体基质中，不需要光照。

-光反应的主要产物是氧气、ATP和NADPH；暗反应的主要产物是葡萄糖。

-光反应通过水的光解产生氧气，暗反应通过二氧化碳的固定和还原生成有机物。

联系：

-光反应产生的ATP和NADPH为暗反应提供能量和还原力，促进二氧化碳的固定和还原。

-暗反应生成的有机物是光反应所需ATP和NADPH的来源。

2.描述细胞呼吸过程中糖解作用、柠檬酸循环和氧化磷酸化的作用及其相互关系。

答案：

糖解作用、柠檬酸循环和氧化磷酸化是细胞呼吸的三个主要阶段。

作用：

-糖解作用：将葡萄糖分解为两分子的丙酮酸，产生少量的ATP和NADH。

-柠檬酸循环：将丙酮酸彻底氧化为二氧化碳，产生ATP、NADH和FADH2。

-氧化磷酸化：通过电子传递链，将NADH和FADH2的电子转移到氧气上，产生大量ATP。

相互关系：

-糖解作用的产物丙酮酸是柠檬酸循环的底物。

-柠檬酸循环产生的NADH和FADH2是氧化磷酸化的电子供体。

-氧化磷酸化产生的ATP是糖解作用和柠檬酸循环的能量输出。

3.设计实验验证光合作用中氧气和二氧化碳的变化。

答案：

实验设计：

-实验材料：菠菜叶片、水槽、氢氧化钠溶液、澄清石灰水。

-实验步骤：

1.将菠菜叶片置于水槽中，给予光照。

2.收集叶片释放的气体，通过氢氧化钠溶液吸收二氧化碳。

3.将收集的气体通过澄清石灰水，观察石灰水的变化。

-结果预期：石灰水变浑浊，表明气体中含有二氧化碳。

-结论：光合作用过程中，植物释放氧气，吸收二氧化碳。

4.分析细胞呼吸过程中氧气和二氧化碳的产生量与能量释放的关系。

答案：

-细胞呼吸过程中，氧气和二氧化碳的产生量与能量释放呈正相关。

-在有氧呼吸中，每个葡萄糖分子完全氧化可产生6个氧气分子和6个二氧化碳分子，同时释放大量能量。

-在无氧呼吸中，由于氧气不足，氧气和二氧化碳的产生量减少，能量释放也相对较少。

5.探讨光合作用和细胞呼吸在生态系统中的作用和意义。

答案：

-光合作用是生态系统能量流动和物质循环的基础，它将太阳能转化为化学能，为生态系统提供能量。

-细胞呼吸是生物体利用有机物释放能量的过程，它促进了能量的流动和物质的循环。

-光合作用和细胞呼吸在碳循环中起着关键作用，维持大气中二氧化碳的稳定。

-两者共同影响生态系统的生产力，决定生物群落的组成和结构。

补充说明：

-在实验设计中，要注意控制变量，如光照强度、温度等，确保实验结果的准确性。

-分析氧气和二氧化碳产生量时，要考虑呼吸速率与光合速率的平衡，以及环境因素的影响。

-在探讨生态系统中光合作用和细胞呼吸的作用时，可以结合具体的生态系统实例，如森林、农田等，进行深入分析。板书设计1.光合作用与细胞呼吸概述

-光合作用：定义、过程、产物

-细胞呼吸：定义、过程、产物

2.光合作用与细胞呼吸的实验

-实验目的

-实验原理