微专题（三）光合作用和细胞呼吸的综合问题教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

微专题（三）光合作用和细胞呼吸的综合问题教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析1.本节课的主要教学内容为光合作用和细胞呼吸的综合问题，包括光合作用和细胞呼吸的概念、过程、影响因素以及二者之间的关系。具体教材章节为2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1第三章《光合作用》和第四章《细胞呼吸》。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课将引导学生回顾初中阶段所学的光合作用和细胞呼吸的基本概念，进一步深入探讨这两个生理过程的具体步骤、影响因素及其在实际生产和生活中的应用。通过本节课的学习，学生将能够更好地理解光合作用和细胞呼吸在实际生物体中的作用和重要性。核心素养目标1.科学探究：培养学生通过实验观察和数据分析，探究光合作用和细胞呼吸的条件、过程及其影响因素的能力。

2.科学思维：发展学生运用比较、分析和综合的方法，理解光合作用和细胞呼吸在能量转换和生态循环中的作用。

3.生命观念：帮助学生建立正确的能量观和物质观，认识到生物体内部能量转换和物质循环的统一性。

4.科学态度：培养学生对科学研究的严谨态度，提高对生物学现象的好奇心和探索精神。

5.责任意识：激发学生对生态环境保护的责任感，理解生物学知识在可持续发展中的应用价值。教学难点与重点1.教学重点

-光合作用的光反应和暗反应的具体步骤和条件：重点讲解光反应中水的分解、ATP和NADPH的生成，以及暗反应中CO2的固定和C3途径的详细过程。

-细胞呼吸的三个阶段：详细介绍糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化各阶段的关键反应和产物。

-光合作用与细胞呼吸的相互关系：强调二者的互补性，如光合作用产生的有机物是细胞呼吸的底物，细胞呼吸产生的ATP是光合作用暗反应的能量来源。

2.教学难点

-光合作用暗反应中的碳循环机制：学生可能难以理解CO2的固定和还原过程，尤其是卡尔文循环中的中间产物和最终产物的转化。

-示例：通过图示和实际案例，如植物在光照和黑暗条件下的碳固定速率差异，帮助学生理解暗反应的动态变化。

-细胞呼吸的氧化磷酸化过程：学生可能难以掌握电子传递链和ATP合成的具体机制。

-示例：通过动画演示和实验数据，如电子传递链中的能量梯度变化，帮助学生形象化理解氧化磷酸化的能量转换过程。

-光合作用与细胞呼吸的综合应用：学生可能难以将两者结合起来理解其在生态系统中的作用。

-示例：通过实际案例，如光合作用和细胞呼吸在植物生长和环境保护中的应用，帮助学生形成完整的生态观念。教学资源准备1.教材：确保每位学生配备2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1教材。

2.辅助材料：准备光合作用和细胞呼吸的示意图、能量转换流程图、相关视频资料，以及科学家实验研究案例。

3.实验器材：准备实验所需的植物材料、澄清石灰水、酚酞指示剂、滴管、培养皿等，确保实验安全有序进行。

4.教室布置：设置实验操作台，划分实验小组区域，提供必要的实验指导卡片，营造良好的学习氛围。教学流程1.导入新课（5分钟）

-通过展示一张光合作用和细胞呼吸的生态循环图，引导学生思考“植物是如何将太阳能转化为化学能的？”以及“生物体如何利用这些能量进行生命活动？”的问题，激发学生的好奇心和学习兴趣。

2.新课讲授（15分钟）

-讲解光合作用的基本原理，通过展示光反应和暗反应的示意图，详细解释水的分解、ATP和NADPH的生成，以及CO2的固定和C3途径。

-详细讲解细胞呼吸的三个阶段，结合图表展示糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化的过程，强调ATP的生成和能量释放。

-分析光合作用与细胞呼吸的相互关系，通过实际案例（如植物在白天和夜晚的能量转换）说明二者的互补性和动态平衡。

3.实践活动（10分钟）

-设计一个简单的光合作用实验，让学生观察并记录在不同光照条件下植物叶片的变化。

-进行细胞呼吸的模拟实验，让学生通过化学反应实验感受有机物分解和能量释放的过程。

-利用互动软件或在线平台，让学生参与光合作用和细胞呼吸的知识问答，检验学生对课堂内容的理解和记忆。

4.学生小组讨论（10分钟）

-方面一：讨论光合作用在不同环境条件下的适应性，例如，沙漠植物如何适应干旱环境进行光合作用。

-方面二：探讨细胞呼吸在生物体中的作用，例如，为什么动物在运动时需要加快细胞呼吸速率。

-方面三：分析光合作用和细胞呼吸在生态系统中的作用，例如，它们如何影响碳循环和氧气供应。

5.总结回顾（5分钟）

-回顾本节课的核心内容，包括光合作用和细胞呼吸的基本过程、影响因素和二者之间的关系。

-强调学习这些知识的重要性，以及它们在现实生活和科学探究中的应用。

-通过提问的方式检查学生对重难点的掌握情况，确保学生能够准确理解和运用所学知识。学生学习效果学生学习效果显著，具体体现在以下几个方面：

1.知识掌握：学生能够准确描述光合作用和细胞呼吸的基本过程，包括光反应和暗反应的步骤，以及细胞呼吸的三个阶段。他们能够理解ATP和NADPH在能量转换中的作用，并能够运用这些知识解释植物和动物的生命活动。

2.思维能力：通过本节课的学习，学生的科学思维得到了锻炼。他们能够通过比较、分析和综合的方法，理解光合作用和细胞呼吸在能量转换和生态循环中的重要性，并能将理论知识与实际案例相结合，形成科学思维模式。

3.实践操作：学生在实验活动中能够独立操作，观察实验现象，并能够准确记录和解释实验结果。他们能够通过实验验证光合作用和细胞呼吸的理论知识，增强了对生物学实验的兴趣和信心。

4.问题解决：学生能够运用所学知识解决实际问题，例如，通过分析不同植物的光合作用效率，提出提高农业产量的建议；或者通过研究细胞呼吸速率对运动能力的影响，为运动员提供训练建议。

5.科学态度：学生在学习过程中表现出了对科学的热情和好奇心，他们能够积极提出问题，参与讨论，并尊重实验结果，表现出严谨的科学态度。

6.生态意识：学生通过本节课的学习，增强了对生态环境保护的意识。他们认识到光合作用和细胞呼吸在维持生态平衡中的重要作用，并在日常生活中开始关注节能减排和绿色生活。

7.应用能力：学生能够将光合作用和细胞呼吸的概念应用到其他学科领域，如化学、物理和环境科学，从而提高了跨学科的综合应用能力。

8.学习策略：学生在学习过程中逐渐形成了有效的学习策略，如通过制作思维导图来梳理知识点，通过小组讨论来加深理解，以及通过定期复习来巩固记忆。

总体来看，学生在本节课的学习中取得了显著的效果，不仅掌握了光合作用和细胞呼吸的核心知识，还提高了科学思维、实践操作和问题解决等多方面的能力。这些学习成果将为学生的未来学习和生活打下坚实的基础。板书设计1.光合作用

①光合作用定义及公式

②光反应过程与产物（水的分解、ATP和NADPH的生成）

③暗反应过程与产物（CO2的固定、C3途径、有机物生成）

2.细胞呼吸

①细胞呼吸定义及公式

②糖酵解过程与产物（葡萄糖分解、ATP生成）

③三羧酸循环过程与产物（有机物氧化、ATP生成）

④氧化磷酸化过程与产物（电子传递链、ATP大量生成）

3.光合作用与细胞呼吸的关系

①二者的互补性（光合作用产物是细胞呼吸底物，反之亦然）

②能量转换与生态循环（太阳能转化为化学能，化学能转化为生命活动能量）

③二者在生态系统中的作用（碳循环、氧气供应）典型例题讲解【例题一】

题目：描述光合作用暗反应中的卡尔文循环过程，并说明其在能量转换中的作用。

答案：卡尔文循环是光合作用暗反应中的一个关键过程，它包括三个主要步骤：二氧化碳的固定、还原和再生。首先，CO2与一个5碳糖（RuBP）结合，形成3碳化合物（3-PGA）。接着，这些3-PGA被ATP和NADPH还原成3碳糖（G3P），部分G3P用于合成葡萄糖等有机物。最后，剩余的G3P通过一系列反应再生RuBP，以继续循环。卡尔文循环在能量转换中的作用是将光反应产生的ATP和NADPH中的能量转化为有机物的化学能。

【例题二】

题目：阐述细胞呼吸过程中氧化磷酸化的原理，并计算在标准条件下，1摩尔葡萄糖完全氧化时能产生多少摩尔ATP。

答案：氧化磷酸化是细胞呼吸过程中的一个关键步骤，它涉及到电子传递链和ATP合酶。电子从NADH和FADH2传递到氧气的过程中，通过质子泵将质子从线粒体基质泵入线粒体间隙，形成质子梯度。这个梯度驱动ATP合酶合成ATP。在标准条件下，1摩尔葡萄糖完全氧化大约能产生30摩尔ATP（NADH产生约2.5摩尔ATP，FADH2产生约1.5摩尔ATP，加上糖酵解和三羧酸循环中直接产生的2摩尔ATP）。

【例题三】

题目：分析光合作用和细胞呼吸在生态系统中的相互关系，并举例说明它们如何维持生态平衡。

答案：光合作用和细胞呼吸在生态系统中是相互依赖的。光合作用通过将太阳能转化为化学能储存在有机物中，为细胞呼吸提供了能量来源。细胞呼吸则通过分解有机物释放能量，为生物体提供生命活动所需的能量。例如，植物通过光合作用产生氧气，供动物呼吸使用；而动物通过细胞呼吸产生的CO2，又成为植物光合作用的原料。这种相互关系有助于维持生态系统中的氧气和二氧化碳的平衡。

【例题四】

题目：设计一个实验来验证光合作用需要光照，并描述实验步骤和预期结果。

答案：实验步骤：将植物叶片放在黑暗环境中一段时间，然后将其一半暴露在光下，另一半保持在黑暗中。将澄清石灰水放在叶片的上方，观察两组叶片对澄清石灰水的影响。预期结果：暴露在光下的叶片会使澄清石灰水变浑浊，表明产生了CO2，这是光合作用的产物；而保持在黑暗中的叶片则不会引起澄清石灰水的变化。

【例题五】

题目：探讨在农业生产中如何利用