第第頁北師大版（2024）七年級上冊生物第三單元4.1《光合作用》教學設計課題：《光合作用》科目：初中生物學年級：七年級上冊版本：北師大版（2024）課時：1課時一、教學內容《光合作用》這篇課文主要內容包括光合作用的發現歷程、光合作用的概念、反應式、實質、意義以及光合作用在農業生產中的應用等方面。通過對這些內容的學習，學生將了解綠色植物通過光合作用將光能轉化為化學能，合成有機物并儲存能量的過程，理解光合作用對生物界的重要性，以及在農業生產中的實際應用價值。二、設計理念1.科學探究為主線：通過引導學生回顧光合作用的發現歷程，讓學生體驗科學家的探究過程和方法，培養學生的科學思維和探究能力。在教學過程中，設計實驗探究活動，讓學生親自動手操作，進一步加深對光合作用的理解。2.直觀教學與理論講解相結合：運用圖片、視頻、實驗等直觀教學手段，幫助學生直觀地理解光合作用的過程和原理。同時，對光合作用的概念、反應式、實質和意義等進行詳細的理論講解，使學生在感性認識的基礎上建立理性認識。3.聯系生活實際：將光合作用的知識與農業生產、日常生活中的現象相結合，讓學生感受到生物學知識的實用性，提高學生運用所學知識解決實際問題的能力，同時培養學生關注生活、熱愛生活的情感。三、教學目標（一）知識目標1.說出光合作用的發現過程中的主要科學家及實驗。2.闡明光合作用的概念、反應式和實質。3.概述光合作用的意義。4.舉例說明光合作用在農業生產中的應用。（二）能力目標1.通過分析光合作用的發現實驗，培養學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。2.嘗試設計簡單的實驗探究光合作用的條件和產物，提高學生的科學探究能力和創新思維能力。3.運用光合作用的知識解釋農業生產和生活中的實際問題，培養學生的知識遷移能力和應用能力。（三）情感態度與價值觀目標1.認同科學家在科學探究過程中勇于探索、不斷創新的精神。2.認識到綠色植物在生態系統中的重要作用，增強學生保護植物、保護環境的意識。四、教學重難點（一）教學重點1.光合作用的概念、反應式和實質。2.光合作用的意義。3.光合作用在農業生產中的應用。（二）教學難點1.理解光合作用中物質和能量的轉化過程。2.探究光合作用的條件和產物的實驗設計。五、教學準備1.教師準備：多媒體課件、光合作用發現歷程的相關視頻、光合作用實驗裝置（如天竺葵、酒精、碘酒、燒杯、酒精燈、培養皿、鑷子、滴管、黑紙片等）、新鮮的菠菜葉、銀邊天竺葵、探究光合作用條件和產物的實驗材料（如金魚藻、碳酸氫鈉溶液、BTB溶液、漏斗、試管、衛生香等）。2.學生準備：預習課文，收集有關光合作用的資料。六、教學過程（一）導入新課展示一些綠色植物的圖片，如森林、草地、農作物等。提問：“我們知道綠色植物是生態系統中的生產者，它們能夠制造有機物。那么，綠色植物是如何制造有機物的呢？制造有機物的過程中又需要什么條件呢？”引發學生的思考和興趣。教師講述：“在地球上，絕大多數生物的生命活動都需要能量，而這些能量最終都來自于太陽能。綠色植物能夠通過一種特殊的生理過程將太陽能轉化為化學能，儲存于有機物中，這個過程就是光合作用。今天，我們就一起來探究光合作用的奧秘。”從而引出本節課的主題——光合作用。設計意圖：通過展示綠色植物的圖片，創設情境，讓學生直觀地感受到綠色植物的存在，引發學生對綠色植物制造有機物過程的思考，從而激發學生的學習興趣和好奇心。教師的講述明確了本節課的學習主題和重要性，為后續教學做好鋪墊。（二）光合作用的發現歷程教師利用多媒體課件或視頻，按照時間順序詳細介紹光合作用的發現歷程中的幾個重要實驗：海爾蒙特的柳樹實驗實驗過程：海爾蒙特將一棵重2.5kg的柳樹苗栽種到一個木桶里，木桶里盛有事先稱過重量的土壤。然后，他只用純凈的雨水澆灌柳樹。五年后，他發現柳樹的重量增加了80多千克，而土壤的重量只減少了不到100克。實驗結論：海爾蒙特認為柳樹增加的重量主要是由水轉化而來的，他忽略了空氣中的物質對植物生長的影響。普利斯特利的實驗實驗過程：他把一支點燃的蠟燭和一只小白鼠分別放到密閉的玻璃罩里，蠟燭不久就熄滅了，小白鼠也很快死去。然后，他又把一盆植物和一支點燃的蠟燭一同放到一個密閉的玻璃罩里，蠟燭沒有熄滅。他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一個密閉的玻璃罩里，小白鼠能夠正常地活著。實驗結論：植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁的空氣。英格豪斯的實驗實驗過程：他重復了普利斯特利的實驗，發現只有在有光的條件下，植物才能更新空氣。實驗結論：光照是植物進行光合作用的必要條件。薩克斯的實驗實驗過程：他把綠色葉片放在暗處幾小時，目的是讓葉片中的淀粉運走耗盡。然后，他把葉片一半曝光，一半遮光。過一段時間后，用碘液處理葉片，發現曝光的一半呈深藍色，遮光的一半沒有顏色變化。實驗結論：綠色葉片在光合作用中產生了淀粉，光合作用需要光。師生互動：在講解每個實驗時，教師適時提問學生：“從這個實驗中，你能得出什么結論？”“這個實驗的設計巧妙在哪里？”“如果讓你設計這個實驗，你會怎么做？”等問題，引導學生思考和分析實驗。例如，在講解普利斯特利的實驗時，提問學生：“為什么蠟燭在密閉的玻璃罩里會熄滅，小白鼠會死去？而當有植物存在時，情況就發生了改變呢？”引導學生思考植物在這個實驗中的作用。學生回答后，教師進行點評和補充，幫助學生深入理解實驗的原理和結論，培養學生的科學思維和分析問題的能力。組織學生討論：“通過這些科學家的實驗，你認為光合作用的條件和產物可能是什么？”鼓勵學生大膽猜測和表達自己的觀點，然后教師對學生的討論結果進行總結和歸納。設計意圖：通過介紹光合作用的發現歷程中的經典實驗，讓學生了解科學家是如何通過實驗探究逐步揭示光合作用的奧秘的，培養學生的科學探究精神和科學思維方法。提問和討論環節可以激發學生的學習興趣，調動學生的積極性，讓學生主動參與到課堂教學中來，培養學生的思考能力和合作學習能力。同時，通過對實驗的分析和討論，幫助學生理解光合作用的條件和產物，為后續學習光合作用的概念和實質奠定基礎。（三）光合作用的概念、反應式和實質教師講解：光合作用的概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物（如淀粉），并且釋放出氧氣的過程。展示光合作用的過程示意圖，結合示意圖詳細講解光合作用的過程：光反應階段：在葉綠體的類囊體薄膜上進行，光能被吸收并轉化為ATP和NADPH中的化學能，同時水被分解為氧氣和氫離子。暗反應階段：在葉綠體的基質中進行，二氧化碳與五碳化合物結合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP和NADPH的作用下被還原為有機物（如葡萄糖），同時五碳化合物得以再生。寫出光合作用的反應式：分析光合作用的實質：從物質變化的角度看，光合作用將無機物（二氧化碳和水）轉化為有機物（如淀粉），同時將光能轉化為化學能儲存在有機物中。師生互動：教師提問：“在光合作用的過程中，物質和能量是如何發生變化的？”“光合作用的原料和產物分別是什么？”引導學生回顧光合作用的概念和過程，思考物質和能量的轉化。學生回答后，教師進行總結和強調，加深學生對光合作用實質的理解。例如，學生可能會回答物質變化是二氧化碳和水變成了有機物和氧氣，能量變化是光能變成了化學能。教師可以進一步追問：“有機物中的化學能有什么作用？”引導學生思考有機物中能量的用途，如用于植物的生長、發育、繁殖等生命活動，也為其他生物提供了食物和能量來源。組織學生進行小組討論：“光合作用對生物界有什么重要意義？”讓學生從物質循環和能量流動的角度進行思考。各小組討論后派代表發言，教師進行總結和歸納：光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝過程。它為生物界提供了有機物和氧氣，維持了大氣中氧氣和二氧化碳的相對平衡；將太陽能轉化為化學能，為生物的生命活動提供了能量來源；是地球上一切生命生存、繁衍和發展的基礎。設計意圖：通過詳細講解光合作用的概念、反應式和實質，結合示意圖讓學生直觀地了解光合作用的過程和物質能量轉化，幫助學生建立清晰的知識體系。提問和小組討論環節可以引導學生深入思考光合作用的相關問題，培養學生的思維能力和合作學習能力，同時讓學生理解光合作用在生物界中的重要意義，增強學生對生命現象的認識和對生態環境的保護意識。（四）光合作用的意義教師講解：為生物提供食物和能量來源：綠色植物通過光合作用制造的有機物，不僅為自身的生長、發育、繁殖提供了營養物質，也為其他生物提供了食物。這些有機物中儲存著太陽能轉化而來的化學能，是生物生命活動所需能量的直接或間接來源。例如，草食動物以植物為食，肉食動物以草食動物為食，它們都依賴植物通過光合作用合成的有機物獲取能量。維持大氣中氧氣和二氧化碳的相對平衡：光合作用過程中，植物吸收二氧化碳，釋放氧氣。地球上的生物呼吸作用和燃燒等過程會消耗氧氣，產生二氧化碳。光合作用和呼吸作用相互對立又相互依存，共同維持了大氣中氧氣和二氧化碳的相對穩定。如果沒有光合作用，大氣中的氧氣會逐漸耗盡，二氧化碳含量會急劇增加，導致地球環境惡化，生物無法生存。促進生物的進化：光合作用產生的氧氣為需氧生物的出現和發展提供了必要條件，推動了生物界從厭氧生物向需氧生物的進化歷程。同時，光合作用合成的有機物為生物的多樣化發展提供了物質基礎，促進了生物種類的豐富和生態系統的多樣性。師生互動：教師提問：“想象一下，如果地球上沒有光合作用，會發生什么情況？”引導學生從生物的生存、環境的變化等方面進行思考。學生回答后，教師進行點評和補充，進一步強調光合作用對生物界和地球環境的重要性。例如，學生可能會說沒有光合作用，生物就沒有食物和能量，會逐漸死亡；大氣中的氧氣會減少，二氧化碳會增多，導致氣候變暖等環境問題。教師可以接著提問：“在我們日常生活中，應該如何保護綠色植物，促進光合作用的進行？”引導學生思考實際行動，培養學生的環保意識。組織學生開展小組活動，讓每個小組列舉一些生活中與光合作用相關的現象或實例，并分析這些現象或實例說明了光合作用的什么意義。小組活動結束后，各小組進行匯報交流。例如，有的小組可能會提到植物在白天進行光合作用釋放氧氣，使我們感到空氣清新，這說明了光合作用為我們提供了新鮮的空氣；有的小組可能會說農作物通過光合作用生長，為我們提供了糧食和蔬菜，體現了光合作用為生物提供食物的意義等。教師對各小組的匯報進行總結和評價，加深學生對光合作用意義的理解和認識。設計意圖：通過教師講解，讓學生全面了解光合作用對生物界的重要意義，從食物和能量來源、氣體平衡、生物進化等方面進行闡述，使學生認識到光合作用在維持地球生態系統穩定和生物生存發展中的核心作用。提問和小組活動環節可以激發學生的想象力和思維能力，讓學生將抽象的知識與實際生活聯系起來，培養學生運用知識分析問題的能力和環保意識。通過小組匯報交流，拓寬學生的思維視野，促進學生之間的相互學習和共同提高。（五）光合作用在農業生產中的應用教師講解：合理密植：合理密植是指在單位面積上，根據植物的種類和生長時期，合理地種植適當數量的植株，使植物充分利用光能和土地資源。如果種植過密，植株之間相互遮擋陽光，影響光合作用的效率；種植過稀，則浪費土地資源，不能充分利用光能。例如，在種植玉米時，要根據品種和土壤肥力等因素，確定合適的種植密度，以保證玉米植株能夠充分進行光合作用，提高產量。間作套種：間作是指在同一塊田地上，同時種植兩種或兩種以上生育季節相近的作物；套種是在前季作物生長后期的株行間播種或移栽后季作物。間作套種可以充分利用空間和時間，提高光能利用率和土地利用率。例如，在小麥田里套種玉米，或者在果園里間作豆類作物等，這樣可以使不同作物在不同層次和時間上充分利用光照和土壤養分，增加農作物的總產量。增加光照時間和強度：在農業生產中，可以通過延長光照時間（如采用人工照明）和增強光照強度（如合理選擇種植地點、去除遮擋物等）來提高光合作用的效率。例如，在溫室種植中，可以利用燈光在夜間補充光照，促進植物的光合作用；在陽光充足的地區種植喜光植物，能夠獲得更高的產量。提高二氧化碳濃度：二氧化碳是光合作用的原料之一。適當提高二氧化碳濃度可以增強光合作用的強度。在農業生產中，可以通過增施有機肥、合理通風等方法來增加二氧化碳的含量。例如，在大棚蔬菜種植中，可以定期施放二氧化碳氣體肥料，提高蔬菜的產量和質量。師生互動：教師提問：“在我們家鄉的農業生產中，你見過哪些應用光合作用原理的種植方式或技術？”引導學生聯系實際生活，觀察和思考身邊的農業生產現象。學生回答后，教師進行點評和拓展，介紹更多當地或其他地區的農業生產實例，讓學生了解光合作用原理在實際生產中的廣泛應用。例如，學生可能會提到家鄉的果園里種植了不同種類的果樹，這可能是一種間作或套種的方式。教師可以進一步講解這種種植方式的好處，以及如何根據不同果樹的生長特點進行合理搭配。組織學生討論：“如果你是一位農民，你會根據光合作用的原理采取哪些措施來提高農作物的產量？”鼓勵學生從光照、二氧化碳、種植密度等方面提出自己的想法和建議。各小組討論后進行發言，教師對學生的討論結果進行總結和評價，肯定學生的創新思維和合理建議，同時指出可能存在的問題和需要注意的事項。例如，學生可能會提出增加光照時間可以安裝太陽能燈，提高二氧化碳濃度可以燃燒秸稈等方法。教師可以引導學生思考這些方法的可行性和對環境的影響，培養學生綜合考慮問題的能力和可持續發展的意識。設計意圖：通過講解光合作用在農業生產中的應用實例，讓學生了解生物學知識在實際生產中的重要價值，培養學生運用知識解決實際問題的能力。提問和討論環節可以激發學生的學習興趣和主動性，讓學生將所學知識與生活實際相結合，培養學生觀察生活、關注農業生產的意識。同時，通過討論和評價，培養學生的創新思維和批判性思維能力，以及對農業生產的責任感和使命感。（六）課堂小結教師引導學生回顧本節課所學內容，包括光合作用的發現歷程、概念、反應式、實質、意義以及在農業生產中的應用等方面。強調光合作用是綠色植物特有的生命活動，是地球上最重要的化學反應之一，它對于生物界的生存和發展具有不可替代的作用。同時，鼓勵學生在今后的學習和生活中，繼續關注光合作用的相關研究和應用，探索更多利用光合作用原理改善生態環境和提高農業生產效率的方法。提問學生：“通過本節課的學習，你對光合作用有了哪些新的認識和理解？你認為光合作用在我們的生活中還有哪些方面的重要作用？”讓學生分享自己的學習收獲和體會，了解學生對知識的掌握情況和對生物學知識的興趣點。設計意圖：通過課堂小結，幫助學生梳理本節課的知識框架，強化重點知識的記憶和理解。強調光合作用的重要性，培養學生的科學素養和對生物學的熱愛。提問學生可以促進學生的思考和總結，培養學生的語言表達能力和思維能力，同時及時反饋教學效果，為后續教學提供參考。（七）課后作業1.完成教材課后練習題，鞏固本節課所學的光合作用知識。2.查閱資料，了解