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学设计 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学设计新人教版必修1主备人备课成员设计思路嗨，亲爱的同学们！今天我们来聊聊光合作用和细胞呼吸这两个神奇的过程。咱们要做的，可不是枯燥的理论分析，而是通过一系列有趣的实验，亲手揭开它们神秘的面纱。这节课，我们不仅要动手，还要动脑，一起探索生命科学的奥秘！🌱🔬💡记得，实验过程中，我们要严谨认真，保持好奇心，相信你们一定能收获满满！🎉🎓核心素养目标培养学生观察实验现象、提出假设、设计实验方案、分析数据、得出结论的科学探究能力；增强学生运用生物学知识解决实际问题的意识；提升学生严谨求实的科学态度和创新思维，以及对生物学学习的兴趣和责任感。教学难点与重点1.教学重点

-明确光合作用和细胞呼吸的基本过程及其相互关系。

-掌握光合作用中光反应和暗反应的具体步骤。

-理解细胞呼吸过程中有氧呼吸和无氧呼吸的区别。

例如，重点讲解光合作用中ATP和NADPH的生成过程，以及它们在暗反应中的作用。

2.教学难点

-理解光合作用中光反应和暗反应的能量转换和物质变化。

-掌握细胞呼吸过程中能量释放和ATP合成的机制。

-分析实验数据，得出光合作用和细胞呼吸的定量关系。

例如，难点在于让学生理解光反应中水的光解和ATP的生成是如何为暗反应提供能量的，以及细胞呼吸中氧气和葡萄糖如何转化为ATP。通过实验数据分析，学生需要学会如何从实验结果中推断出光合作用和细胞呼吸的效率。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略采用讲授法结合实验操作，引导学生逐步理解光合作用和细胞呼吸的原理。通过小组讨论，激发学生思考实验设计及结果分析。运用多媒体展示光合作用和细胞呼吸的动态过程，增强直观性。设计互动游戏，让学生在游戏中巩固知识，提高学习兴趣。教学过程【导入】

同学们，大家好！今天我们来探索生命科学的两个重要过程：光合作用和细胞呼吸。你们知道，植物通过光合作用制造食物，而我们的身体则通过细胞呼吸获取能量。这两个过程看似复杂，但它们在我们的生活中扮演着至关重要的角色。那么，我们就从最基础的知识开始，一步步揭开它们的神秘面纱。

【环节一：光合作用原理讲解】

（老师）首先，我们来回顾一下光合作用的基本原理。同学们，你们还记得光合作用的公式吗？对，6CO₂+6H₂O+光能→C₆H₁₂O₆+6O₂。这就是光合作用的化学方程式，它告诉我们，植物利用光能将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。

（学生）老师，光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，对吗？

（老师）没错，光合作用确实分为光反应和暗反应。在光反应中，光能被捕获并转化为化学能，同时水分解产生氧气。而在暗反应中，这些化学能被用来合成葡萄糖。接下来，我们通过一个简单的实验来观察光合作用的现象。

【环节二：光合作用实验演示】

（老师）现在，请同学们注意观察实验装置。我们将使用一种特殊的指示剂来检测光合作用产生的氧气。当氧气被释放时，指示剂会从蓝色变为无色。让我们开始实验。

（学生）好的，老师，我们看到了指示剂的颜色变化，这说明光合作用正在进行。

（老师）非常好！通过这个实验，我们不仅看到了光合作用的产物氧气，还了解了光合作用需要光能和叶绿体的参与。现在，让我们进一步探讨光反应和暗反应的具体步骤。

【环节三：光反应与暗反应的深入讲解】

（老师）在光反应中，光能被叶绿素捕获，转化为ATP和NADPH。这些能量和电子载体在暗反应中被用来固定二氧化碳，最终合成葡萄糖。同学们，谁能告诉我光反应中ATP和NADPH是如何产生的？

（学生）光反应中，水分子被光能分解，释放出氧气，同时产生ATP和NADPH。

（老师）非常正确！接下来，我们通过一个图解来详细展示光反应和暗反应的过程。

【环节四：细胞呼吸原理讲解】

（老师）现在，我们来学习细胞呼吸。细胞呼吸是生物体将有机物分解为二氧化碳和水，同时释放能量的过程。它分为有氧呼吸和无氧呼吸。同学们，你们知道有氧呼吸和无氧呼吸的区别吗？

（学生）老师，有氧呼吸需要氧气，而无氧呼吸不需要。

（老师）没错，有氧呼吸和无氧呼吸的最终产物和能量释放量都不同。接下来，我们将通过实验来观察细胞呼吸的过程。

【环节五：细胞呼吸实验演示】

（老师）在这个实验中，我们将使用一种特殊的指示剂来检测细胞呼吸产生的二氧化碳。当二氧化碳被释放时，指示剂会从蓝色变为无色。现在，让我们开始实验。

（学生）好的，老师，我们看到了指示剂的颜色变化，这说明细胞呼吸正在进行。

（老师）很好！通过这个实验，我们不仅观察到了细胞呼吸的现象，还了解了细胞呼吸需要有机物和氧气的参与。

【环节六：光合作用与细胞呼吸的关联性探讨】

（老师）同学们，光合作用和细胞呼吸是相互依存的。光合作用产生的葡萄糖是细胞呼吸的底物，而细胞呼吸释放的能量是光合作用进行的基础。那么，谁能告诉我光合作用和细胞呼吸之间的联系？

（学生）老师，光合作用产生的葡萄糖和氧气是细胞呼吸的原料，而细胞呼吸释放的能量和二氧化碳是光合作用的原料。

（老师）非常棒！通过这个讨论，我们深入理解了光合作用和细胞呼吸之间的密切关系。

【环节七：总结与反思】

（老师）今天，我们学习了光合作用和细胞呼吸的基本原理、实验方法和相互关系。希望同学们能够通过今天的课程，对这两个重要过程有更深入的理解。在接下来的学习中，请大家注意以下几点：

1.光合作用和细胞呼吸是生命活动中不可或缺的过程。

2.实验是理解这两个过程的重要手段，希望大家积极参与实验活动。

3.光合作用和细胞呼吸之间存在密切的联系，它们共同维持着生物体的生命活动。

（学生）好的，老师，我们明白了。谢谢老师的讲解！

【环节八：课后作业】

1.复习光合作用和细胞呼吸的基本原理，并尝试用图解的方式展示它们的过程。

2.查阅资料，了解光合作用和细胞呼吸在自然界和人类生活中的应用。

3.思考：如何利用光合作用和细胞呼吸的原理来解决实际问题？

【结束】

同学们，今天的课程就到这里。希望大家能够通过今天的学习，对光合作用和细胞呼吸有更深入的理解。课后，请大家认真完成作业，巩固所学知识。我们下节课再见！知识点梳理1.光合作用的基本原理：

-光合作用公式：6CO₂+6H₂O+光能→C₆H₁₂O₆+6O₂

-光合作用场所：叶绿体的类囊体薄膜

-光合作用阶段：光反应和暗反应

-光反应产物：ATP、NADPH和O₂

-暗反应产物：葡萄糖

2.光反应的具体步骤：

-光能转化为化学能

-水分子的光解产生O₂、H⁺和电子

-光合色素吸收光能，激发电子传递

-电子传递链和ATP合酶生成ATP

-NADP⁺还原成NADPH

3.暗反应的具体步骤：

-CO₂的固定：CO₂与RuBP结合，在酶的催化下生成2个3C的磷酸甘油酸（PGA）

-PGA的还原：利用ATP和NADPH将PGA还原为葡萄糖

4.细胞呼吸的基本原理：

-细胞呼吸是生物体将有机物分解为二氧化碳和水，同时释放能量的过程

-细胞呼吸类型：有氧呼吸和无氧呼吸

-有氧呼吸产物：二氧化碳、水和能量（ATP）

-无氧呼吸产物：乳酸或酒精和能量

5.有氧呼吸的具体步骤：

-第一阶段：糖酵解，葡萄糖分解为丙酮酸和能量（2ATP）

-第二阶段：丙酮酸氧化脱羧，产生二氧化碳和NADH

-第三阶段：氧化磷酸化，NADH和FADH₂通过电子传递链产生ATP

6.无氧呼吸的具体步骤：

-糖酵解：葡萄糖分解为丙酮酸和能量（2ATP）

-丙酮酸的还原：丙酮酸还原为乳酸或酒精

7.光合作用与细胞呼吸的关系：

-光合作用产生的葡萄糖和氧气是细胞呼吸的原料

-细胞呼吸释放的能量和二氧化碳是光合作用进行的基础

-光合作用和细胞呼吸相互依存，共同维持生物体的生命活动

8.实验方法和技巧：

-光合作用实验：使用指示剂检测氧气释放，观察光合作用现象

-细胞呼吸实验：使用指示剂检测二氧化碳释放，观察细胞呼吸现象

9.光合作用和细胞呼吸的应用：

-光合作用在农业生产中的应用：提高作物产量、优化植物生长环境

-细胞呼吸在生物能源和生物医学中的应用：开发可再生能源、研究生物体内的代谢过程板书设计①光合作用原理

-光合作用公式：6CO₂+6H₂O+光能→C₆H₁₂O₆+6O₂

-光反应：光能转化为化学能，生成ATP和NADPH

-暗反应：CO₂固定，生成葡萄糖

②光反应具体步骤

-水的光解：2H₂O→4H⁺+4e⁻+O₂

-电子传递链：光能激发电子，通过电子传递链产生ATP

-ATP合成：ADP+Pi+能量→ATP

③暗反应具体步骤

-CO₂固定：RuBP+CO₂→2PGA

-PGA还原：利用ATP和NADPH还原PGA，生成葡萄糖

①细胞呼吸原理

-有氧呼吸：有机物分解为CO₂和H₂O，释放能量

-无氧呼吸：有机物分解为乳酸或酒精，释放少量能量

②有氧呼吸具体步骤

-糖酵解：葡萄糖分解为丙酮酸和能量（2ATP）

-丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸生成CO₂和NADH

-氧化磷酸化：NADH和FADH₂通过电子传递链产生ATP

③无氧呼吸具体步骤

-糖酵解：葡萄糖分解为丙酮酸和能量（2ATP）

-丙酮酸还原：丙酮酸还原为乳酸或酒精

①光合作用与细胞呼吸的关系

-光合作用产物（葡萄糖和氧气）是细胞呼吸的原料

-细胞呼吸产物（能量和二氧化碳）是光合作用进行的基础

②实验方法和技巧

-光合作用实验：使用指示剂检测氧气释放

-细胞呼吸实验：使用指示剂检测二氧化碳释放典型例题讲解【例题1】

题目：在光合作用的光反应阶段，下列哪项不是光能转化的产物？

A.ATP

B.NADPH

C.O₂

D.葡萄糖

答案：D

解析：在光合作用的光反应阶段，光能被转化为化学能，产生ATP和NADPH，同时水分解产生氧气。葡萄糖是在暗反应中通过三碳化合物的还原生成的，因此答案是D。

【例题2】

题目：下列哪种物质在光合作用的暗反应中起到固定二氧化碳的作用？

A.ATP

B.NADPH

C.PGA

D.RuBP

答案：D

解析：在光合作用的暗反应中，RuBP（核酮糖-1,5-二磷酸）与CO₂结合，生成两分子的3-磷酸甘油酸（3-PGA），这个过程称为二氧化碳的固定。因此答案是D。

【例题3】

题目：细胞呼吸过程中，下列哪种物质是氧化磷酸化的底物？

A.丙酮酸

B.NADH

C.FADH₂

D.ATP

答案：B

解析：在细胞呼吸的氧化磷酸化过程中，NADH和FADH₂作为电子载体，将电子传递给电子传递链，最终驱动ATP的合成。因此答案是B。

【例题4】

题目：在细胞呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成什么物质？

A.丙酮酸

B.二氧化碳

C.氧气

D.ATP

答案：A

解析：在细胞呼吸的第一阶段，糖酵解过程中，葡萄糖分解成丙酮酸，同时产生少量的ATP和NADH。因此答案是A。

【例题5】

题目：以下哪种情况会导致光合作用效率降低？

A.光照强度增加

B.温度升高

C.CO₂浓度增加

D.光照时间延长

答案：B

解析：虽然光合作用需要光照和CO₂，但温度过高会导致酶活性下降，从而降低光合作用的效率。因此答案是B。

【补充说明】作业布置与反馈作业布置：

1.复习光合作用和细胞呼吸的基本原理，整理出每个过程的关键步骤和产物。

2.完成以下实验报告：

-光合作用实验：记录实验现象，包括指示剂颜色变化的时间和程度，分析光合作用的条件。

-细胞呼吸实验：记录实验现象，包括指示剂颜色变化的时间和程度，分析细胞呼吸的条件。

3.设计一个实验方案，探究不同光照强度对光合作用效率的影响。

4.写一篇短文，阐述光合作用和细胞呼吸在自然界和人类生活中的重要性。

作业反馈：

1.对学生的实验报告进行批改，检查实验记录的完整性和准确性，确保学生能够正确记录实验现象和结果。

2.评估学生对光合作用和细胞呼吸原理的理解程度，检查是否能够正确描述每个过程的关键步骤和产物。

3.针对实验方案的设计，评估学生的创新思维和实验设计能力，指出方案中的不足之处，如实验变量控制、预期结果等。

4.在短文写作方面，检查学生的表达能力，确保能够清晰、准确地阐述光合作用和细胞呼吸的重要性。

5.对学生的作业进行个别反馈，针对每个学生的具体情况，给出具体的改进建议。例如：

-对于实验报告记录不准确的学生，建议加强实验操作的规范性，提高观察和记录的准确性。

-对于实验方案