2024-2025年新教材高中生物 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年新教材高中生物第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课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：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

2.教学年级和班级：高中一年级生物班

3.授课时间：2024年11月15日（第10周，星期五）

4.教学时数：2课时（90分钟）

实验课程设计：

第一课时（45分钟）

1.实验一：绿叶光合作用产生氧气

a.实验目的：验证光合作用过程中氧气的产生。

b.实验原理：通过观察水绵在阳光下产生气泡，验证光合作用产生氧气。

c.实验步骤：用显微镜观察水绵，置于阳光下，观察并记录产生的气泡。

2.实验二：细胞呼吸产生二氧化碳

a.实验目的：验证细胞呼吸过程中二氧化碳的产生。

b.实验原理：通过观察澄清石灰水变浑浊，验证细胞呼吸产生二氧化碳。

c.实验步骤：将澄清石灰水加入装有酵母菌和葡萄糖的试管中，观察石灰水的变化。

第二课时（45分钟）

1.实验三：光合作用和细胞呼吸的关系

a.实验目的：探讨光合作用与细胞呼吸之间的关系。

b.实验原理：通过观察氧气和二氧化碳在光合作用和细胞呼吸过程中的变化，理解两者之间的关系。

c.实验步骤：将第一课时中的两个实验装置连接，观察气体在两个装置间的转移。

2.实验总结与讨论：

a.学生总结实验现象，分析光合作用与细胞呼吸之间的关系。

b.教师引导学生讨论实验结果，解释生物学原理。

教学目标：

1.让学生掌握光合作用和细胞呼吸的基本原理。

2.培养学生的实验操作能力和观察能力。

3.引导学生理解光合作用与细胞呼吸之间的关系，提高学生的生物学科素养。二、核心素养目标1.科学探究：通过光合作用和细胞呼吸实验，培养学生提出问题、设计实验、分析数据、解决问题的科学探究能力。

2.生命观念：帮助学生建立光合作用和细胞呼吸的基本概念，理解生物体能量代谢的内在联系。

3.科学思维：训练学生运用观察、实验、比较、归纳等方法，发展逻辑思维和批判性思维。

4.社会责任：引导学生关注生物科学在环境保护、能源利用等方面的应用，激发学生的社会责任感和创新意识。三、教学难点与重点1.教学重点

a.光合作用的基本原理：教师需强调光合作用是绿色植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程，以及这个过程发生的场所（叶绿体）和条件（光、色素、酶等）。

b.细胞呼吸的实质：讲解细胞呼吸是有机物在细胞内氧化分解释放能量的过程，包括糖类、脂肪和蛋白质的代谢途径，以及细胞呼吸的三阶段。

c.光合作用与细胞呼吸的关系：阐述两者在能量转化和物质循环中的作用，以及它们在生物体能量代谢中的相互联系。

举例：通过实验观察光合作用产生的氧气和细胞呼吸产生的二氧化碳，强调两者在生物体能量代谢中的重要性。

2.教学难点

a.实验操作难点：学生可能对实验仪器的使用、实验步骤的执行和实验数据的记录分析存在困难。教师需详细讲解实验步骤，示范操作方法，并指导学生如何准确记录和分析数据。

b.理解光合作用与细胞呼吸的内在联系：学生可能难以理解这两个过程在生物体内的动态平衡和能量转化关系。教师可通过图示、动画或实物模型等辅助教学手段，帮助学生建立概念模型。

c.实验现象的解释：学生可能对实验中观察到的现象背后的生物学原理理解不深。教师应引导学生从分子层面解释实验现象，如光合作用中ATP的生成、细胞呼吸中能量的释放等。

举例：在实验一中，学生可能会对为何光合作用会产生氧气感到困惑。教师需要解释光反应中水分子的光解，以及氧气是如何从水分子中释放出来的。在实验二中，学生可能不理解为何细胞呼吸会产生二氧化碳，教师需要阐述有机物氧化分解释放能量的同时，产生的二氧化碳是如何生成的。四、教学方法与手段1.教学方法

1.讲授法：结合课本内容，通过生动的语言和实例，向学生讲解光合作用和细胞呼吸的基本原理，强调两者的相互关系。

2.讨论法：在实验前后，组织学生进行小组讨论，鼓励他们提出问题，分享观察到的实验现象，探讨实验结果背后的生物学原理。

3.实验法：通过设计具有探究性的实验，让学生亲自动手操作，观察实验现象，从而深入理解光合作用和细胞呼吸的过程。

2.教学手段

1.多媒体设备：利用多媒体课件、视频和动画，形象直观地展示光合作用和细胞呼吸的过程，帮助学生建立清晰的概念模型。

2.教学软件：运用生物学科相关的教学软件，如虚拟实验室、互动式学习平台等，提高学生对课程内容的兴趣和参与度。

3.实物模型与教具：使用叶绿体、线粒体等实物模型，以及实验器材、挂图等教具，增强学生对生物学概念的理解和记忆。五、教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：激发学生对光合作用和细胞呼吸的兴趣，为新课学习做好铺垫。

过程：教师通过展示生活中常见的植物生长现象，如“为什么植物需要阳光？”引导学生思考光在生物体中的作用，进而引入本节课的主题。

2.知识讲解（10分钟）

目标：让学生理解光合作用和细胞呼吸的基本原理。

过程：教师结合课本内容，用简洁明了的语言讲解光合作用和细胞呼吸的概念、过程及相互关系。通过实例和图示，帮助学生建立清晰的概念模型。

3.实验演示与操作（20分钟）

目标：培养学生动手操作能力和观察力，加深对光合作用和细胞呼吸的理解。

过程：教师先进行实验演示，讲解实验步骤和注意事项。然后学生分组进行实验操作，观察实验现象，记录实验数据。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作精神和探究能力，共同探讨实验现象背后的生物学原理。

过程：学生针对实验结果进行小组讨论，分析实验现象，探讨光合作用和细胞呼吸之间的关系。教师巡回指导，引导学生深入思考。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力和逻辑思维，巩固课堂所学知识。

过程：各小组代表展示实验结果和讨论成果，其他学生认真聆听，教师进行点评，给予鼓励和指导。

6.课堂小结（5分钟）

目标：帮助学生梳理本节课的重点内容，巩固所学知识。

过程：教师简要概括本节课的光合作用和细胞呼吸的基本原理、实验操作要点以及两者之间的关系。同时，鼓励学生提出疑问，解答学生的困惑。六、知识点梳理1.1光合作用的概念与过程

-光合作用是指绿色植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。

-光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。

-光反应发生的场所是叶绿体的类囊体膜，暗反应发生的场所是叶绿体基质。

-光反应中，水分子光解产生氧气、ATP和NADPH。

-暗反应中，CO2被固定，通过Calvin循环生成有机物。

1.2细胞呼吸的概念与过程

-细胞呼吸是指生物体细胞内有机物氧化分解，产生能量的过程。

-细胞呼吸分为三个阶段：糖解、Krebs循环和氧化磷酸化。

-糖解阶段发生在细胞质中，将糖类分解为丙酮酸。

-Krebs循环发生在线粒体基质中，丙酮酸氧化产生CO2和能量。

-氧化磷酸化发生在线粒体内膜，ADP和Pi在ATP合成酶的作用下生成ATP。

1.3光合作用与细胞呼吸的关系

-光合作用产生的氧气是细胞呼吸所需的氧化剂。

-细胞呼吸产生的二氧化碳是光合作用所需的碳源。

-光合作用和细胞呼吸在生物体内实现能量的转化和物质循环。

1.4实验操作要点

-光合作用实验中，观察水绵在阳光下产生氧气的过程。

-细胞呼吸实验中，观察澄清石灰水变浑浊，验证CO2的产生。

-通过连接光合作用和细胞呼吸实验装置，观察气体在两个装置间的转移，探讨两者之间的关系。

1.5影响光合作用和细胞呼吸的因素

-光照强度、温度、CO2浓度等因素影响光合作用的速率。

-有机物的种类、氧气浓度、温度等因素影响细胞呼吸的速率。

1.6生物体能量代谢的意义

-光合作用和细胞呼吸是生物体能量代谢的关键过程，为生物体的生长、发育和运动提供能量。

-光合作用和细胞呼吸在环境保护、能源利用等方面具有重要作用。七、教学反思在本次教学中，我采用了讲授、实验、讨论等多种教学方法，旨在让学生深入理解光合作用和细胞呼吸的相关知识。从整个教学过程来看，有几个方面值得反思。

首先，关于知识讲解环节，我发现在讲解光合作用与细胞呼吸的关系时，部分学生对此理解不够深入。在今后的教学中，我需要更加注重引导学生从能量转化和物质循环的角度去理解这两个过程之间的联系，以便他们能更好地把握生物体能量代谢的本质。

其次，在实验操作环节，虽然学生们对实验表现出很高的兴趣，但在操作过程中，仍有一些学生存在操作不规范、观察不仔细的问题。针对这一点，我需要在实验前加强实验操作的指导，提醒学生注意实验细节，培养他们的观察能力和实验操作能力。

此外，小组讨论环节，我发现部分学生参与度不高，依赖性强。为了提高学生的参与度，我可以在讨论前给予他们明确的任务和指导，鼓励他们积极表达自己的观点，培养合作精神和探究能力。

在课堂展示与点评环节，我发现学生们在表达自己的观点时，有时缺乏逻辑性和条理性。在今后的教学中，我需要加强学生的口头表达训练，指导他们如何清晰、有条理地陈述自己的观点。

课堂小结环节，虽然学生对本节课的重点知识有了较好的掌握，但我感觉还可以进一步优化小结方式，例如让学生自己总结、相互交流，以提高他们的总结归纳能力。八、课后拓展1.拓展内容

-阅读材料：《光合作用与太阳能电池》

该材料介绍了光合作用原理在太阳能电池技术中的应用，探讨了如何将自然界中的光合作用过程转化为人类可利用的能源。

-阅读材料：《细胞呼吸与人体健康》

该材料讨论了细胞呼吸在人体健康中的作用，包括运动、疾病状态下的能量代谢变化，以及如何通过改善生活习惯来提高身体细胞的能量利用效率。

-视频资源：《光合作用与气候变化》

该视频讲述了光合作用在全球碳循环中的作用，以及气候变化对植物光合作用的影响。

-阅读材料：《生物技术中的光合作用》

该材料介绍了现代生物技术如何模仿和利用光合作用，开发出新的生物制品和能源生产方法。

2.拓展要求

-鼓励学生在课后选择以上拓展内容中的一项或多项进行自主学习，加深对光合作用和细胞呼吸的理解。

-学生可以通过阅读相关书籍、科学杂志或在线文章，观看科教视频，参加线上讨论等方式进行拓展学习。

-教师将提供必要的指导和帮助，如推荐相关的阅读材料、解答学生在拓展学习中遇到的疑问。

-学生在拓展学习后，需提交一份学习报告或心得体会，分享自己的学习成果和感悟。

-教师将组织一次课堂分享会，让学生展示自己的学习成果，促进同学之间的交流和学习。课堂-提问：在课堂教学中，通过提问检查学生对光合作用和细胞呼吸概念的理解程度，以及实验操作步骤的掌握情况。

-观察：观察学生在实验操作中的表现，包括实验技能、观察力、合作精神