北师大版（2024）七年级上册生物第三单元4.1《光合作用》教学设计

第第页北师大版（2024）七年级上册生物第三单元4.1《光合作用》教学设计课题：《光合作用》科目：初中生物学年级：七年级上册版本：北师大版（2024）课时：1课时一、教学内容《光合作用》这篇课文主要内容包括光合作用的发现历程、光合作用的概念、反应式、实质、意义以及光合作用在农业生产中的应用等方面。通过对这些内容的学习，学生将了解绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能，合成有机物并储存能量的过程，理解光合作用对生物界的重要性，以及在农业生产中的实际应用价值。二、设计理念1.科学探究为主线：通过引导学生回顾光合作用的发现历程，让学生体验科学家的探究过程和方法，培养学生的科学思维和探究能力。在教学过程中，设计实验探究活动，让学生亲自动手操作，进一步加深对光合作用的理解。2.直观教学与理论讲解相结合：运用图片、视频、实验等直观教学手段，帮助学生直观地理解光合作用的过程和原理。同时，对光合作用的概念、反应式、实质和意义等进行详细的理论讲解，使学生在感性认识的基础上建立理性认识。3.联系生活实际：将光合作用的知识与农业生产、日常生活中的现象相结合，让学生感受到生物学知识的实用性，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，同时培养学生关注生活、热爱生活的情感。三、教学目标（一）知识目标1.说出光合作用的发现过程中的主要科学家及实验。2.阐明光合作用的概念、反应式和实质。3.概述光合作用的意义。4.举例说明光合作用在农业生产中的应用。（二）能力目标1.通过分析光合作用的发现实验，培养学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。2.尝试设计简单的实验探究光合作用的条件和产物，提高学生的科学探究能力和创新思维能力。3.运用光合作用的知识解释农业生产和生活中的实际问题，培养学生的知识迁移能力和应用能力。（三）情感态度与价值观目标1.认同科学家在科学探究过程中勇于探索、不断创新的精神。2.认识到绿色植物在生态系统中的重要作用，增强学生保护植物、保护环境的意识。四、教学重难点（一）教学重点1.光合作用的概念、反应式和实质。2.光合作用的意义。3.光合作用在农业生产中的应用。（二）教学难点1.理解光合作用中物质和能量的转化过程。2.探究光合作用的条件和产物的实验设计。五、教学准备1.教师准备：多媒体课件、光合作用发现历程的相关视频、光合作用实验装置（如天竺葵、酒精、碘酒、烧杯、酒精灯、培养皿、镊子、滴管、黑纸片等）、新鲜的菠菜叶、银边天竺葵、探究光合作用条件和产物的实验材料（如金鱼藻、碳酸氢钠溶液、BTB溶液、漏斗、试管、卫生香等）。2.学生准备：预习课文，收集有关光合作用的资料。六、教学过程（一）导入新课展示一些绿色植物的图片，如森林、草地、农作物等。提问：“我们知道绿色植物是生态系统中的生产者，它们能够制造有机物。那么，绿色植物是如何制造有机物的呢？制造有机物的过程中又需要什么条件呢？”引发学生的思考和兴趣。教师讲述：“在地球上，绝大多数生物的生命活动都需要能量，而这些能量最终都来自于太阳能。绿色植物能够通过一种特殊的生理过程将太阳能转化为化学能，储存于有机物中，这个过程就是光合作用。今天，我们就一起来探究光合作用的奥秘。”从而引出本节课的主题——光合作用。设计意图：通过展示绿色植物的图片，创设情境，让学生直观地感受到绿色植物的存在，引发学生对绿色植物制造有机物过程的思考，从而激发学生的学习兴趣和好奇心。教师的讲述明确了本节课的学习主题和重要性，为后续教学做好铺垫。（二）光合作用的发现历程教师利用多媒体课件或视频，按照时间顺序详细介绍光合作用的发现历程中的几个重要实验：海尔蒙特的柳树实验实验过程：海尔蒙特将一棵重2.5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。然后，他只用纯净的雨水浇灌柳树。五年后，他发现柳树的重量增加了80多千克，而土壤的重量只减少了不到100克。实验结论：海尔蒙特认为柳树增加的重量主要是由水转化而来的，他忽略了空气中的物质对植物生长的影响。普利斯特利的实验实验过程：他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠也很快死去。然后，他又把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，蜡烛没有熄灭。他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里，小白鼠能够正常地活着。实验结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。英格豪斯的实验实验过程：他重复了普利斯特利的实验，发现只有在有光的条件下，植物才能更新空气。实验结论：光照是植物进行光合作用的必要条件。萨克斯的实验实验过程：他把绿色叶片放在暗处几小时，目的是让叶片中的淀粉运走耗尽。然后，他把叶片一半曝光，一半遮光。过一段时间后，用碘液处理叶片，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半没有颜色变化。实验结论：绿色叶片在光合作用中产生了淀粉，光合作用需要光。师生互动：在讲解每个实验时，教师适时提问学生：“从这个实验中，你能得出什么结论？”“这个实验的设计巧妙在哪里？”“如果让你设计这个实验，你会怎么做？”等问题，引导学生思考和分析实验。例如，在讲解普利斯特利的实验时，提问学生：“为什么蜡烛在密闭的玻璃罩里会熄灭，小白鼠会死去？而当有植物存在时，情况就发生了改变呢？”引导学生思考植物在这个实验中的作用。学生回答后，教师进行点评和补充，帮助学生深入理解实验的原理和结论，培养学生的科学思维和分析问题的能力。组织学生讨论：“通过这些科学家的实验，你认为光合作用的条件和产物可能是什么？”鼓励学生大胆猜测和表达自己的观点，然后教师对学生的讨论结果进行总结和归纳。设计意图：通过介绍光合作用的发现历程中的经典实验，让学生了解科学家是如何通过实验探究逐步揭示光合作用的奥秘的，培养学生的科学探究精神和科学思维方法。提问和讨论环节可以激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，让学生主动参与到课堂教学中来，培养学生的思考能力和合作学习能力。同时，通过对实验的分析和讨论，帮助学生理解光合作用的条件和产物，为后续学习光合作用的概念和实质奠定基础。（三）光合作用的概念、反应式和实质教师讲解：光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物（如淀粉），并且释放出氧气的过程。展示光合作用的过程示意图，结合示意图详细讲解光合作用的过程：光反应阶段：在叶绿体的类囊体薄膜上进行，光能被吸收并转化为ATP和NADPH中的化学能，同时水被分解为氧气和氢离子。暗反应阶段：在叶绿体的基质中进行，二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP和NADPH的作用下被还原为有机物（如葡萄糖），同时五碳化合物得以再生。写出光合作用的反应式：分析光合作用的实质：从物质变化的角度看，光合作用将无机物（二氧化碳和水）转化为有机物（如淀粉），同时将光能转化为化学能储存在有机物中。师生互动：教师提问：“在光合作用的过程中，物质和能量是如何发生变化的？”“光合作用的原料和产物分别是什么？”引导学生回顾光合作用的概念和过程，思考物质和能量的转化。学生回答后，教师进行总结和强调，加深学生对光合作用实质的理解。例如，学生可能会回答物质变化是二氧化碳和水变成了有机物和氧气，能量变化是光能变成了化学能。教师可以进一步追问：“有机物中的化学能有什么作用？”引导学生思考有机物中能量的用途，如用于植物的生长、发育、繁殖等生命活动，也为其他生物提供了食物和能量来源。组织学生进行小组讨论：“光合作用对生物界有什么重要意义？”让学生从物质循环和能量流动的角度进行思考。各小组讨论后派代表发言，教师进行总结和归纳：光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢过程。它为生物界提供了有机物和氧气，维持了大气中氧气和二氧化碳的相对平衡；将太阳能转化为化学能，为生物的生命活动提供了能量来源；是地球上一切生命生存、繁衍和发展的基础。设计意图：通过详细讲解光合作用的概念、反应式和实质，结合示意图让学生直观地了解光合作用的过程和物质能量转化，帮助学生建立清晰的知识体系。提问和小组讨论环节可以引导学生深入思考光合作用的相关问题，培养学生的思维能力和合作学习能力，同时让学生理解光合作用在生物界中的重要意义，增强学生对生命现象的认识和对生态环境的保护意识。（四）光合作用的意义教师讲解：为生物提供食物和能量来源：绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅为自身的生长、发育、繁殖提供了营养物质，也为其他生物提供了食物。这些有机物中储存着太阳能转化而来的化学能，是生物生命活动所需能量的直接或间接来源。例如，草食动物以植物为食，肉食动物以草食动物为食，它们都依赖植物通过光合作用合成的有机物获取能量。维持大气中氧气和二氧化碳的相对平衡：光合作用过程中，植物吸收二氧化碳，释放氧气。地球上的生物呼吸作用和燃烧等过程会消耗氧气，产生二氧化碳。光合作用和呼吸作用相互对立又相互依存，共同维持了大气中氧气和二氧化碳的相对稳定。如果没有光合作用，大气中的氧气会逐渐耗尽，二氧化碳含量会急剧增加，导致地球环境恶化，生物无法生存。促进生物的进化：光合作用产生的氧气为需氧生物的出现和发展提供了必要条件，推动了生物界从厌氧生物向需氧生物的进化历程。同时，光合作用合成的有机物为生物的多样化发展提供了物质基础，促进了生物种类的丰富和生态系统的多样性。师生互动：教师提问：“想象一下，如果地球上没有光合作用，会发生什么情况？”引导学生从生物的生存、环境的变化等方面进行思考。学生回答后，教师进行点评和补充，进一步强调光合作用对生物界和地球环境的重要性。例如，学生可能会说没有光合作用，生物就没有食物和能量，会逐渐死亡；大气中的氧气会减少，二氧化碳会增多，导致气候变暖等环境问题。教师可以接着提问：“在我们日常生活中，应该如何保护绿色植物，促进光合作用的进行？”引导学生思考实际行动，培养学生的环保意识。组织学生开展小组活动，让每个小组列举一些生活中与光合作用相关的现象或实例，并分析这些现象或实例说明了光合作用的什么意义。小组活动结束后，各小组进行汇报交流。例如，有的小组可能会提到植物在白天进行光合作用释放氧气，使我们感到空气清新，这说明了光合作用为我们提供了新鲜的空气；有的小组可能会说农作物通过光合作用生长，为我们提供了粮食和蔬菜，体现了光合作用为生物提供食物的意义等。教师对各小组的汇报进行总结和评价，加深学生对光合作用意义的理解和认识。设计意图：通过教师讲解，让学生全面了解光合作用对生物界的重要意义，从食物和能量来源、气体平衡、生物进化等方面进行阐述，使学生认识到光合作用在维持地球生态系统稳定和生物生存发展中的核心作用。提问和小组活动环节可以激发学生的想象力和思维能力，让学生将抽象的知识与实际生活联系起来，培养学生运用知识分析问题的能力和环保意识。通过小组汇报交流，拓宽学生的思维视野，促进学生之间的相互学习和共同提高。（五）光合作用在农业生产中的应用教师讲解：合理密植：合理密植是指在单位面积上，根据植物的种类和生长时期，合理地种植适当数量的植株，使植物充分利用光能和土地资源。如果种植过密，植株之间相互遮挡阳光，影响光合作用的效率；种植过稀，则浪费土地资源，不能充分利用光能。例如，在种植玉米时，要根据品种和土壤肥力等因素，确定合适的种植密度，以保证玉米植株能够充分进行光合作用，提高产量。间作套种：间作是指在同一块田地上，同时种植两种或两种以上生育季节相近的作物；套种是在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物。间作套种可以充分利用空间和时间，提高光能利用率和土地利用率。例如，在小麦田里套种玉米，或者在果园里间作豆类作物等，这样可以使不同作物在不同层次和时间上充分利用光照和土壤养分，增加农作物的总产量。增加光照时间和强度：在农业生产中，可以通过延长光照时间（如采用人工照明）和增强光照强度（如合理选择种植地点、去除遮挡物等）来提高光合作用的效率。例如，在温室种植中，可以利用灯光在夜间补充光照，促进植物的光合作用；在阳光充足的地区种植喜光植物，能够获得更高的产量。提高二氧化碳浓度：二氧化碳是光合作用的原料之一。适当提高二氧化碳浓度可以增强光合作用的强度。在农业生产中，可以通过增施有机肥、合理通风等方法来增加二氧化碳的含量。例如，在大棚蔬菜种植中，可以定期施放二氧化碳气体肥料，提高蔬菜的产量和质量。师生互动：教师提问：“在我们家乡的农业生产中，你见过哪些应用光合作用原理的种植方式或技术？”引导学生联系实际生活，观察和思考身边的农业生产现象。学生回答后，教师进行点评和拓展，介绍更多当地或其他地区的农业生产实例，让学生了解光合作用原理在实际生产中的广泛应用。例如，学生可能会提到家乡的果园里种植了不同种类的果树，这可能是一种间作或套种的方式。教师可以进一步讲解这种种植方式的好处，以及如何根据不同果树的生长特点进行合理搭配。组织学生讨论：“如果你是一位农民，你会根据光合作用的原理采取哪些措施来提高农作物的产量？”鼓励学生从光照、二氧化碳、种植密度等方面提出自己的想法和建议。各小组讨论后进行发言，教师对学生的讨论结果进行总结和评价，肯定学生的创新思维和合理建议，同时指出可能存在的问题和需要注意的事项。例如，学生可能会提出增加光照时间可以安装太阳能灯，提高二氧化碳浓度可以燃烧秸秆等方法。教师可以引导学生思考这些方法的可行性和对环境的影响，培养学生综合考虑问题的能力和可持续发展的意识。设计意图：通过讲解光合作用在农业生产中的应用实例，让学生了解生物学知识在实际生产中的重要价值，培养学生运用知识解决实际问题的能力。提问和讨论环节可以激发学生的学习兴趣和主动性，让学生将所学知识与生活实际相结合，培养学生观察生活、关注农业生产的意识。同时，通过讨论和评价，培养学生的创新思维和批判性思维能力，以及对农业生产的责任感和使命感。（六）课堂小结教师引导学生回顾本节课所学内容，包括光合作用的发现历程、概念、反应式、实质、意义以及在农业生产中的应用等方面。强调光合作用是绿色植物特有的生命活动，是地球上最重要的化学反应之一，它对于生物界的生存和发展具有不可替代的作用。同时，鼓励学生在今后的学习和生活中，继续关注光合作用的相关研究和应用，探索更多利用光合作用原理改善生态环境和提高农业生产效率的方法。提问学生：“通过本节课的学习，你对光合作用有了哪些新的认识和理解？你认为光合作用在我们的生活中还有哪些方面的重要作用？”让学生分享自己的学习收获和体会，了解学生对知识的掌握情况和对生物学知识的兴趣点。设计意图：通过课堂小结，帮助学生梳理本节课的知识框架，强化重点知识的记忆和理解。强调光合作用的重要性，培养学生的科学素养和对生物学的热爱。提问学生可以促进学生的思考和总结，培养学生的语言表达能力和思维能力，同时及时反馈教学效果，为后续教学提供参考。（七）课后作业1.完成教材课后练习题，巩固本节课所学的光合作用知识。2.查阅资料，了解