41光合作用教学设计-北师大版生物七年级上册

第3单元植物的生活第4章绿色开花植物的生活方式第1节光合作用教材分析一、教材分析“光合作用”是初中生物学的核心内容之一，在教材中占据着极为重要的地位。它是生物界最基本的物质代谢和能量代谢过程，不仅揭示了绿色植物如何利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气，为自身及其他生物提供食物和氧气来源，还与生态系统的物质循环和能量流动紧密相连，是理解整个生态系统运转的关键环节。教材在编排上，先介绍光合作用的发现历程，通过一系列经典实验引导学生逐步认识光合作用的原料、产物、条件和场所，进而阐述光合作用的实质和意义，这种编排符合学生的认知规律，有助于培养学生的科学探究精神和逻辑思维能力。学情分析二、学情分析学生在之前的学习中已经对植物的细胞结构、叶片的结构等知识有了一定的了解，知道叶绿体是植物进行光合作用的场所，也具备了一定的观察能力和实验操作技能。然而，对于光合作用的具体过程、物质和能量的转化机制等抽象内容，学生理解起来存在较大难度。此外，初中学生的抽象思维能力还处于发展阶段，他们更多地依赖于直观的现象和感性认识来理解事物。因此，在教学过程中需要充分利用实验、图片、动画等多种教学资源，将抽象的知识形象化，帮助学生构建光合作用的概念体系。教学目标三、教学目标1.知识目标阐明光合作用的概念，包括光合作用的原料、产物、条件和场所。描述光合作用的过程，理解物质和能量的转化关系。举例说明光合作用在农业生产和生态系统中的重要意义。2.能力目标通过分析光合作用的经典实验，培养学生的科学探究能力、逻辑思维能力和数据分析能力。指导学生设计并实施简单的实验，如探究光合作用的原料或产物，提高学生的实验设计和动手操作能力。培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，如合理密植、间作套种等农业生产措施的原理分析。3.情感态度与价值观目标让学生体验科学家探索光合作用的艰辛历程，培养学生严谨的科学态度和勇于创新的精神。使学生认识到光合作用对于维持地球生态平衡的重要性，增强学生保护环境、爱护绿色植物的意识。教学重难点四、教学重难点1.教学重点光合作用的概念、过程和实质。光合作用的原料、产物、条件和场所的探究实验。光合作用在农业生产和生态系统中的应用。2.教学难点理解光合作用过程中物质和能量的转化机制。设计并实施探究光合作用相关因素的实验，尤其是控制变量和分析实验结果。教法学法五、教法学法1.教法讲授法：系统讲解光合作用的基本概念、原理、过程和意义，使学生对知识有全面的了解。实验法：组织学生进行光合作用的相关实验，如绿叶在光下制造有机物、探究光合作用的原料等，让学生在实践中亲身体验科学探究的过程，培养学生的实验技能和科学思维。讨论法：针对光合作用的发现历程、实验设计与结果分析等问题，组织学生进行小组讨论，激发学生的思维碰撞，促进学生对知识的深入理解和团队协作能力的培养。直观演示法：利用图片、动画、视频等多媒体资源展示光合作用的过程、实验现象等，将抽象的知识形象化，帮助学生更好地理解和记忆。2.学法自主学习法：布置学生预习相关知识，课后进行知识总结和拓展阅读，培养学生的自主学习习惯和能力。合作学习法：在实验和讨论环节，让学生分组合作，共同完成任务，提高学生的沟通交流和团队协作能力。观察法：学生通过观察实验现象、图片、动画等，获取感性认识，为理解抽象的知识奠定基础。教学过程六、教学过程（一）导入新课（5分钟）1.展示现象：教师展示一些植物在阳光下茁壮成长以及动物依赖植物生存的图片或视频，如茂密的森林、草原上的食草动物等，提问学生：“同学们，我们看到植物在地球上广泛分布，并且是许多动物的食物来源。那么植物是如何制造出这些有机物来维持自身和其他生物的生存的呢？”2.引发思考：引导学生结合生活经验进行思考和讨论，激发学生的学习兴趣和探究欲望，从而引出本节课的主题——光合作用。设计意图：通过展示植物与动物的关系以及植物在生态系统中的重要地位，引发学生对植物制造有机物方式的好奇，从学生熟悉的生活场景入手，自然地导入新课，为后续教学内容的展开做好铺垫。（二）光合作用的发现历程（15分钟）1.普利斯特利的实验：教师讲述普利斯特利的实验过程：将点燃的蜡烛与绿色植物放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不易熄灭；将小白鼠与绿色植物放在同一密闭玻璃罩内，小白鼠不易窒息死亡。提问学生：“从这个实验中，你能得出什么结论？”引导学生思考绿色植物与蜡烛燃烧和小白鼠呼吸之间的关系，即绿色植物能够更新空气。2.英格豪斯的实验：接着介绍英格豪斯的改进实验，他发现只有在光照下，绿色植物才能更新空气。教师展示实验装置图，提问学生：“这个实验进一步说明了什么？”让学生理解光照是绿色植物进行某种作用的必要条件。3.萨克斯的实验：讲述萨克斯的实验，把绿色叶片放在暗处几小时，然后一半遮光，一半曝光，一段时间后用碘蒸气处理叶片，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半没有颜色变化。教师展示实验图片，引导学生分析实验结果，得出绿色叶片在光合作用下产生了淀粉的结论。4.恩格尔曼的实验：介绍恩格尔曼的水绵实验，他用极细的光束照射水绵，发现好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近。教师通过动画演示实验过程，提问学生：“这个实验说明了什么？”引导学生理解叶绿体是光合作用的场所，光合作用能够产生氧气。5.总结归纳：在介绍完这些经典实验后，教师组织学生进行小组讨论，让学生总结光合作用的原料、产物、条件和场所的初步认识。每个小组派代表发言，教师进行总结和补充，得出光合作用的原料可能是二氧化碳和水，产物是有机物（淀粉）和氧气，条件是光照，场所是叶绿体。设计意图：通过讲述光合作用的发现历程，让学生沿着科学家的探索足迹，逐步认识光合作用的各个要素。这不仅能使学生了解科学研究的方法和过程，培养学生的科学探究精神，还能让学生在分析实验的过程中，锻炼逻辑思维能力和数据分析能力，为理解光合作用的概念和实质奠定基础。（三）光合作用的过程（25分钟）1.展示光合作用示意图：教师展示光合作用过程的详细示意图，包括光反应阶段和暗反应阶段，向学生介绍光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应阶段发生在叶绿体基质中。2.光反应阶段讲解：结合示意图，详细讲解光反应阶段的过程。在光的照射下，叶绿体中的色素吸收光能，将水分解成氧气和[H]（还原氢），同时在酶的催化下，ADP和Pi合成ATP。强调光能转化为活跃的化学能储存在ATP和[H]中，氧气以气体形式释放出去。3.暗反应阶段讲解：讲解暗反应阶段，二氧化碳首先与一种五碳化合物（C₅）结合，形成两个三碳化合物（C₃），在[H]和ATP的作用下，C₃被还原成有机物（如葡萄糖），同时C₅得以再生。说明暗反应阶段将活跃的化学能转化为稳定的化学能储存在有机物中。4.动画演示与互动提问：教师播放光合作用过程的动画，在动画播放过程中，适时暂停，提问学生一些关键问题，如“光反应阶段为暗反应阶段提供了什么？”“暗反应阶段的能量来源是什么？”“光合作用过程中物质和能量是如何转化的？”等，通过互动提问，加深学生对光合作用过程的理解。5.小组讨论与总结：将学生分成小组，让学生讨论光合作用过程中光反应和暗反应的相互关系，以及物质和能量的转化特点。每个小组派代表进行总结发言，教师进行补充和完善，强调光反应和暗反应是一个有机的整体，相互依存，缺一不可。设计意图：利用示意图和动画直观地展示光合作用的过程，将抽象的生理过程形象化，便于学生理解。通过互动提问和小组讨论，引导学生积极思考，深入探究光合作用过程中物质和能量的转化机制，培养学生的逻辑思维能力和合作学习能力。（四）光合作用的实质和意义（15分钟）1.实质讲解：教师引导学生回顾光合作用的过程，总结光合作用的实质，即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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。从物质转化和能量转化两个方面进行深入分析，物质转化是将无机物转化为有机物，能量转化是将光能转化为化学能储存在有机物中。2.意义阐述：结合生态系统的知识，阐述光合作用在生态系统中的重要意义。光合作用为地球上几乎所有的生物提供了食物来源和氧气来源，维持了大气中氧气和二氧化碳的相对平衡，对整个生态系统的稳定和发展起着至关重要的作用。同时，举例说明光合作用在农业生产中的应用，如合理密植可以充分利用光能，提高农作物的产量；间作套种可以充分利用土地资源和光照条件等。3.实例分析与讨论：教师展示一些农业生产中的实例图片或数据，如不同种植密度下农作物的产量对比、间作套种模式下土地利用率的提高等，组织学生进行小组讨论，分析这些实例中光合作用原理的应用，让学生进一步体会光合作用在实际生活中的重要性。设计意图：通过总结光合作用的实质，加深学生对光合作用核心概念的理解。阐述光合作用的意义并结合实例分析，让学生认识到光合作用不仅是一个生物学过程，还与农业生产和生态系统密切相关，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和关注生活、关注环境的意识。（五）课堂小结（5分钟）1.教师引导回顾：教师引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括光合作用的发现历程、光合作用的过程、实质和意义等，通过提问的方式让学生回答，如“普利斯特利的实验结论是什么？”“光合作用的光反应阶段和暗反应阶段分别发生了什么？”“光合作用的实质是什么？其在生态系统和农业生产中有哪些重要意义？”等。2.学生总结归纳：请学生自己对本节课的知识进行总结归纳，绘制思维导图或知识框架图，将光合作用的相关知识进行系统整理，教师巡视并给予指导和评价。设计意图：通过课堂小结，帮助学生梳理本节课的知识脉络，加深对重点知识的理解和记忆，培养学生的总结归纳能力和自主学习能力。（六）课堂练习（10分钟）1.选择题：教师展示一些与光合作用相关的选择题，如“光合作用的场所是（）A.线粒体B.叶绿体C.细胞质D.细胞核”“光合作用过程中，产生氧气的阶段是（）A.光反应阶段B.暗反应阶段C.全过程D.不确定”等，让学生在规定时间内完成，巩固所学知识。2.简答题：给出一些简答题，如“简述光合作用的过程及其物质和能量的转化关系”“举例说明光合作用在农业生产中的应用原理”等，让学生思考并回答，考查学生对知识的理解和应用能力。3.小组互评：学生完成练习后，同桌之间或小组之间进行互评，教师对学生的答题情况进行点评，讲解易错知识点，加深学生的理解。设计意图：通过课堂练习，及时检测学生对本节课知识的掌握程度，发现学生存在的问题并进行针对性的讲解，同时通过小组互评，培养学生的自我评价能力和合作学习能力。（七）布置作业（5分钟）1.书面作业：布置课本上相关的课后练习题，让学生进一步巩固光合作用的知识，包括光合作用的概念、过程、实质和意义等内容。2.实践作业：让学生回家后选择一种绿色植物，如绿萝、吊兰等，将其放在黑暗处一昼夜，然后用黑纸片将叶片的一部分遮住，放在阳光下照射几个小时，最后用碘液检验叶片的淀粉生成情况，并记录实验过程和结果，写成实验报告。3.拓展作业：让学生查阅资料，了解现代生物技术在提高植物光合作用效率方面的研究进展，如基因工程改良植物品种等，撰写一篇小论文。设计意图：书面作业可以帮助学生巩固课堂所学知识，实践作业让学生将课堂知识应用到实际操作中，培养学生的实验操作能力和观察能力，拓展作业则可以激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力和信息收集与整理能力。板书设计七、板书设计主板书光合作用的发现历程普利斯特利：绿色植物更新空气英格豪斯：光照是条件萨克斯：光合作用产生淀粉恩格尔曼：叶绿体是场所，产生氧气光合作用的过程光反应阶段：场所：叶绿体类囊体薄膜物质变化：水分解成氧气和[H]，ADP和Pi合成ATP能量变化：光能→活跃化学能（ATP、[H]）暗反应阶段：场所：叶绿体基质物质变化：二氧化碳固定、C₃还原成有机物，C₅再生能量变化：活跃化学能→稳定化学能（有机物）光合作用的实质物质转化：二氧化碳和水→有机物和氧气能量转化：光能→化学能（储存在有机物中）光合作用的意义生物界食物和氧气来源维持大气碳氧平衡农业生产应用（合理密植、间作套种等）副板书实验分析要点记录。学生讨论的重点问题及答案要点。设计意图：主板书突出本节课的重点知识，如光合作用的发现历程、过程、实质和意义，使学生一目了然，便于理解和记忆。副板书用于记录实验分析要点和学生讨论的重点问题，辅助教学过程，帮助学生更好地理解和掌握相关知识。教学反思八、教学反思在本节课的教学过程中，通过多种教学方法的综合运用，如讲授法、实验法、讨论法、直观演示法等，较好地实现了教学目标。学生在课堂上积极参与各项教学活动，对光合作用的知识有了较为深入的理解和掌握，在科学探究能力、逻辑思维能力、实验操作能力和合作学习能力等方面都得到了一定的锻炼和提高。在讲解光合作用发现历程时，学生能够积极思考科学家的实验设计和结论，表现