北师大版（2024）光合作用第二课时教案

这是一份北师大版（2024）光合作用第二课时教案，共9页。教案主要包含了15分钟，10分钟，答案解析等内容，欢迎下载使用。
学科
初中生物
年级册别
七年级上册
共1课时
教材
北师大版
授课类型
新授课
第1课时
教材分析
教材分析
本课是七年级上册第四章“绿色开花植物的生活方式”的第一节，核心内容为光合作用的原理与意义。教材通过实验探究、结构观察与科学史案例，系统呈现光合作用的原料、条件、场所与产物，并结合叶的结构特征说明其功能适应性。该节内容承前启后，既承接细胞结构与物质能量基础，又为后续呼吸作用、生态系统能量流动奠定认知基础。教材以“绿色工厂”类比强化概念理解，体现生命观念与科学思维的融合。
学情分析
七年级学生已具备基本的显微镜操作能力与生物分类知识，对植物生长现象有生活经验，但对“光合作用”这一抽象过程缺乏直观感知。部分学生误认为“植物只吸收水分和空气”，忽视二氧化碳的作用；对叶绿体功能、气孔开闭机制理解模糊。学生抽象思维尚在发展，需借助实验演示、模型建构与情境任务激发兴趣。教师应设计可操作性强的探究活动，预设典型错误认知，通过对比分析引导澄清概念，提升科学探究素养。
课时教学目标
生命观念
1. 能够描述光合作用的基本过程，明确其在生物圈中的核心地位，建立“物质转化与能量转换”统一的生命观。
2. 理解叶的结构与功能相适应的特点，形成“结构决定功能”的生物学观点。
科学思维
1. 能基于对照实验现象，运用归纳推理判断二氧化碳是光合作用的必要原料。
2. 能通过分析恩格尔曼实验数据，提出“光合作用产生氧气”的合理推论，发展证据意识与逻辑推理能力。
探究实践
1. 能独立完成叶徒手切片制作，规范使用显微镜观察叶横切面结构，准确识别表皮、叶肉、叶脉。
2. 能在教师引导下设计“影响叶绿素形成环境因素”的探究方案，掌握变量控制与对照设置方法。
态度责任
1. 能认识到光合作用维持大气中氧碳平衡的重要性，增强环保责任感。
2. 在实验操作中遵守安全规范，养成严谨求实的科学态度，主动承担小组协作任务。
教学重点、难点
重点
1. 光合作用的原料、条件、场所与产物，能用反应式表达全过程。
2. 叶的结构（表皮、叶肉、叶脉）与其光合作用功能的对应关系。
难点
1. 理解“二氧化碳是光合作用的原料”这一结论如何从对照实验中得出。
2. 通过恩格尔曼实验分析氧气产生的部位，建立“光能→化学能”转化的动态认知。
教学方法与准备
教学方法
议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
天竺葵枝条、氢氧化钠溶液、酒精、碘液、烧杯、培养皿、玻璃瓶、凡士林、双面刀片、载玻片、盖玻片、显微镜、纱布、镊子、毛笔、滴管、吸水纸、护目镜、防护手套
教学环节
教师活动
学生活动
情境导入：寻找“绿色工厂”的秘密【5分钟】
一、创设情境，引出课题
（一）、播放视频片段：城市绿地与森林景观对比
教师播放一段城市公园绿树成荫、空气清新的视频，随后切换至无植被覆盖的城市热岛景象，配以画外音：“如果没有这些绿色植物，地球将失去呼吸的肺。”
提问引导：同学们，你们知道为什么绿色植物被称为‘地球的肺’吗？它靠什么维持生命的活力？
预设学生回答1：因为它们释放氧气。
预设学生回答2：因为它们制造食物。
教师回应：非常棒！这正是我们今天要揭开的秘密——光合作用。它不仅是植物生存的基础，更是整个生物圈能量流动的起点。让我们化身小小科学家，走进“绿色工厂”，揭开它的运作奥秘。
二、实验探究：验证光合作用需要二氧化碳【15分钟】
（一）、展示实验装置并讲解步骤
教师逐字朗读实验步骤：
1. 剪取天竺葵（或马铃薯、甘薯）带有5～6片叶的枝条，插入盛有水的小烧杯中，放在暗处2～3天。
2. 在玻璃板上放置一个培养皿，将少量水倒入培养皿里，然后将装有枝条的小烧杯放进去，用大玻璃瓶罩住培养皿，并在瓶口涂凡士林，防止气体出入。用同样的方法做好第二套装置，但把培养皿里的水换成质量分数为25%的氢氧化钠（或氢氧化钾）溶液，该溶液有吸收空气中二氧化碳的作用。
3. 将上述两套装置移到光下照射2小时。然后，揭开大玻璃瓶，从两个枝条上各取一片叶，经酒精脱色处理后，分别检验两片叶中是否有淀粉存在。
强调注意事项：氢氧化钠溶液对人的皮肤和衣服有腐蚀性。操作时，应戴好防护手套和护目镜，避免溶液接触皮肤和眼睛，更不能入口。若泼洒出来，要立即用水冲洗。
（二）、分组实验，观察现象
将全班分为6个小组，每组发放一套实验装置（含两套对照装置），指导学生按步骤操作：
1. 第一组负责安装第一套装置（清水组），第二组负责第二套装置（氢氧化钠组），其他小组协助记录。
2. 教师巡视，提醒学生注意：玻璃瓶口必须涂抹凡士林密封，确保空气无法进出；切割叶片时动作轻柔，避免损伤组织。
3. 2小时后，引导学生依次取出叶片，放入酒精中隔水加热脱色，直至叶片变为黄白色。
4. 将脱色后的叶片平铺于白瓷盘上，滴加碘液，观察颜色变化。
提示：碘液遇淀粉变蓝，这是检测淀粉存在的经典方法。
（三）、引导分析实验现象
教师提问：两组实验中，叶片的颜色发生了怎样的变化？请描述你们观察到的现象。
预设学生回答1：第一组叶片变蓝了，第二组没有变蓝。
教师追问：为什么会出现这样的差异？哪一组的环境中缺少了什么关键物质？
预设学生回答2：第二组用了氢氧化钠，它吸收了二氧化碳，所以没有进行光合作用，也就没有产生淀粉。
教师总结：没错！这个实验清晰地表明——光合作用必须要有二氧化碳参与。没有二氧化碳，即使有光和叶绿体，也无法合成有机物。因此，二氧化碳是光合作用的必要原料之一。
三、构建模型：绘制光合作用反应式【5分钟】
（一）、引导学生阅读教材图文
教师展示教材图4-7，逐句解读：
“光能”由太阳提供，被叶绿体吸收；“二氧化碳+水”在叶绿体中发生化学反应，生成“有机物（贮存能量）+氧气”。
强调关键词：光、叶绿体、原料、产物。
（二）、板书反应式并解析
在黑板左侧书写：
光
二氧化碳 + 水 → 有机物（贮存能量） + 氧气
叶绿体
教师边写边讲解：这是一个典型的“物质转变”与“能量转化”双重过程。一是无机物转化为有机物，二是光能转化为化学能储存在淀粉等物质中。
提问：如果把植物比作一个工厂，那么它的“车间”是什么？“机器”又是什么？
预设学生回答：车间是叶绿体，机器是叶绿素。
教师补充：很好！叶绿体就是“车间”，叶绿素是“机器”，它负责捕获光能。而“动力”是光，“原料”是二氧化碳和水，“产品”是有机物和氧气。
1. 观看视频，思考问题，积极参与讨论。
2. 分组协作，动手安装实验装置，关注细节，注意安全。
3. 实验完成后，认真观察叶片颜色变化，记录实验结果。
4. 根据实验现象，尝试解释原因，提出自己的假设。
评价任务
实验操作规范：☆☆☆
现象描述准确：☆☆☆
结论推理合理：☆☆☆
设计意图
通过真实情境引入，激发学习兴趣；利用对照实验直观呈现“二氧化碳”的关键作用，突破“原料识别”难点；结合角色扮演（绿色工厂）降低抽象概念的理解门槛，实现知识内化。
结构探秘：解码叶的“绿色工厂”【10分钟】
一、动手实践：制作叶的临时切片【5分钟】
（一）、演示切片制作流程
教师手持一片新鲜菠菜叶，边示范边讲解：
1. 取一片双子叶植物的叶，放在载玻片上。
2. 用手捏紧并排的刀片侧面，切割载玻片上的叶。
注意！刀片很锋利，使用时要小心，将一组两个刀片其中一侧的刀锋用医用胶布粘好，用另一侧的刀锋切割叶。
3. 重复切几次，每切一次，刀片要蘸水一次，以便将切下的叶薄片放入盛有水的培养皿里。
4. 用毛笔从水中选取最薄的叶切片，放在载玻片的水滴中，制作成临时切片（图4-8）。
强调：只有薄而透明的切片才能在显微镜下看清细胞结构，太厚则光线无法穿透。
（二）、学生分组操作
每组发放材料包，教师巡回指导：
1. 第一组负责切割，第二组负责选材，第三组负责显微镜观察，第四组负责绘图。
2. 提醒学生：切割时保持双手稳定，刀片方向一致，避免来回拉锯；选择最薄的一片切片，否则视野模糊。
3. 教师特别指出：若切片过厚，应重新切制，不可强行观察。
二、显微观察：认识叶的内部结构【5分钟】
（一）、观察叶的横切面
教师引导学生使用低倍物镜观察切片，参照图4-9叶的结构模式图，找出以下四个区域：
1. 上表皮：一层排列紧密的扁平细胞，无色透明，外壁有角质层。
2. 下表皮：同样结构，但气孔较多。
3. 叶肉：位于上下表皮之间，分为栅栏组织（靠近上表皮，细胞呈圆柱形，排列紧密，含大量叶绿体）和海绵组织（靠近下表皮，细胞形状不规则，排列疏松，叶绿体较少）。
4. 叶脉：贯穿叶肉的维管束，包含导管（运输水和无机盐）和筛管（运输有机物）。
提问：为什么上表面颜色更深？为什么气孔主要分布在下表皮？
预设学生回答：上表皮靠近光源，叶绿体多，所以颜色深；下表皮气孔多，有利于气体交换，同时减少水分蒸发。
教师补充：非常正确！这种结构正是为了高效进行光合作用而进化的结果。
（二）、观察叶的下表皮
1. 用镊子撕下一小块菠菜叶的下表皮，制成临时装片。
2. 用低倍物镜观察，发现成对的半月形细胞——保卫细胞。
3. 引导学生比较保卫细胞与普通表皮细胞的区别：体积较小，含有叶绿体，能调节气孔开闭。
4. 指导学生绘制保卫细胞与气孔的结构图，标注名称。
1. 分工协作，完成叶切片制作，注意安全与技巧。
2. 使用显微镜观察，识别叶的四个结构层次。
3. 记录观察结果，尝试解释结构与功能的关系。
4. 绘制叶下表皮结构图，标注保卫细胞与气孔。
评价任务
操作规范：☆☆☆
结构识别：☆☆☆
绘图准确：☆☆☆
设计意图
通过“做中学”深化对叶结构的理解；借助显微观察突破“叶绿体分布”“气孔位置”等微观认知障碍；引导学生从形态结构出发，建立“结构与功能相适应”的生命观念，发展科学探究能力。
深化拓展：科学史中的智慧之光【5分钟】
一、探究实验：恩格尔曼的巧妙设计【3分钟】
（一）、展示实验情境
教师讲述德国科学家恩格尔曼1880年的实验：
他将载有水绵（叶绿体呈螺旋状）和好氧细菌的临时装片置于无空气的暗环境中，用极细光束照射水绵。
观察发现：好氧细菌向叶绿体被光照的部位集中。
若整个装片暴露在光下，好氧细菌则分布在所有受光部位周围。
提问：为什么细菌会聚集在光照区域？这说明了什么？
预设学生回答：因为光照区产生了氧气，细菌喜欢氧气。
教师总结：这个实验首次证明——光合作用在光照条件下进行，并释放氧气！这是科学史上一次里程碑式的发现。
二、思维迁移：联系实际，应用原理【2分钟】
（一）、提出现实问题
教师提问：为什么大棚种植蔬菜时，常常要通风？为什么夜间要关闭温室？
引导学生思考：白天光合作用强，消耗二氧化碳，积累氧气；夜间停止光合作用，呼吸作用释放二氧化碳，若密闭会导致二氧化碳不足，影响第二天的光合效率。
教师补充：因此，科学管理光照、温度、气体浓度，是提高产量的关键。
1. 听讲并思考实验设计的巧妙之处。
2. 分析实验现象，推理氧气产生的位置。
3. 联系生活实例，尝试解释农业措施背后的科学原理。
评价任务
推理清晰：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
表达完整：☆☆☆
设计意图
通过科学史案例培养学生的历史责任感与科学精神；引导学生将课堂知识迁移到农业生产实践中，增强社会责任感与实践应用能力，体现“学以致用”的教育理念。
课堂小结：构建知识网络【5分钟】
一、构建思维导图，梳理核心概念【3分钟】
（一）、师生共同填写板书框架
教师在黑板中央绘制主干：光合作用。
分支如下：
- 场所：叶绿体（绿色工厂的车间）
- 条件：光能（动力）
- 原料：二氧化碳 + 水（输入原料）
- 产物：有机物（如淀粉） + 氧气（输出产品）
- 意义：制造食物、释放氧气、维持碳氧平衡、提供能源基础。
（二）、学生口头复述要点
邀请三位学生轮流发言，每人说一句关于光合作用的核心内容。
例如：光合作用需要光、叶绿体、二氧化碳和水。
例如：光合作用把光能变成化学能储存在有机物中。
例如：叶的结构适应光合作用，如叶绿体集中于栅栏组织，气孔多分布于下表皮。
二、布置课后任务：探索“叶绿素形成的秘密”【2分钟】
（一）、发布探究挑战
教师提出任务：你知道叶绿素是在哪里形成的吗？光照是否会影响它的形成？
展示课外实践建议：选用小麦幼苗，设置“光照组”与“遮光组”，观察叶片颜色变化。
强调：实验需设置对照，记录每天颜色变化，用表格记录。
提示：为什么需要准备两份实验器材？——为了保证对照实验的公平性。
1. 跟随教师完善思维导图，强化记忆。
2. 口头复述光合作用的关键点，巩固知识。
3. 记录课后探究任务，明确实验设计思路。
评价任务
知识整合：☆☆☆
任务理解：☆☆☆
表达流畅：☆☆☆
设计意图
通过思维导图实现知识结构化；借助口头复述检测理解深度；布置开放性探究任务，延续学习兴趣，为下节课“影响叶绿素形成的环境因素”埋下伏笔，体现“承上启下”的教学设计。
作业设计
一、基础巩固
1. 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1) 光合作用的原料是二氧化碳和水。（ ）
(2) 叶绿体是光合作用的唯一场所。（ ）
(3) 植物在黑暗中也能进行光合作用。（ ）
(4) 气孔是由一对保卫细胞围成的。（ ）
2. 请写出光合作用的反应式：
__________________________________________________
3. 为什么说“没有光合作用，就没有生命”？请从能量和物质两个角度简要说明。
__________________________________________________
__________________________________________________
二、能力提升
4. 观察下图，回答下列问题：
① _______ ② _______ ③ _______ ④ _______
(1) 请指出图中标号所示结构的名称。
(2) 为什么上表皮颜色较深？请从细胞结构角度解释。
(3) 气孔开闭由什么控制？这对植物有什么意义？
(4) 若将此叶放入酒精中加热脱色，再滴加碘液，哪一部分会变蓝？为什么？
三、拓展探究
5. 请你设计一个实验，探究“光照是否影响叶绿素的形成”。
(1) 提出你的假设：_____________________________________
(2) 实验材料：_________________________________________
(3) 实验步骤（简要列出）：
① _________________________________________________
② _________________________________________________
③ _________________________________________________
④ _________________________________________________
(4) 预期结果：________________________________________
(5) 结论：_____________________________________________
6. 查阅资料，了解“立体种植”技术，举例说明它是如何利用光合作用原理提高产量的？
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
【答案解析】
一、基础巩固
1. (1) √ (2) √ (3) × (4) √
2. 光
CO₂ + H₂O → 有机物（储存能量） + O₂
叶绿体
3. ① 能量角度：光合作用将光能转化为化学能，储存在有机物中，为所有生物提供能量来源。
② 物质角度：光合作用制造有机物，是动物和人类食物的根本来源。
二、能力提升
4. ① 上表皮 ② 栅栏组织 ③ 海绵组织 ④ 下表皮
(1) 略
(2) 因为靠近上表皮的叶肉细胞呈圆柱形，排列紧密，含有大量叶绿体，能吸收更多光能，所以颜色深。
(3) 由保卫细胞控制。当保卫细胞吸水膨胀时，气孔张开，利于气体交换和蒸腾作用；失水收缩时，气孔关闭，减少水分散失。
(4) 栅栏组织和海绵组织会变蓝，因为这些部位含有叶绿体，能进行光合作用，合成淀粉，遇碘变蓝。
三、拓展探究
5. (1) 假设：光照是叶绿素形成的关键因素，无光条件下叶绿素无法形成。
(2) 材料：小麦幼苗若干、两个容器、吸水纸、纸盒、滴管、光照设备。
(3) 步骤：① 将两组幼苗分别置于光照组和遮光组；
② 每天定时浇水，保持湿度一致；
③ 连续观察5天，记录叶片颜色变化；
④ 比较两组叶片颜色差异。
(4) 预期：光照组叶片绿色，遮光组叶片发黄或白色。
(5) 结论：光照是叶绿素形成的必要条件。
6. 立体种植如“葡萄+草莓”搭配，利用高秆作物为矮秆作物遮阴，使不同高度植物错落种植，充分利用垂直空间的光照资源，增加单位面积叶总面积，从而提高光能利用率，促进光合作用，最终实现增产增收。
板书设计
光合作用——绿色工厂的运转密码
┌───────────────┐
│ 场所：叶绿体（车间） │
│ 条件：光能（动力） │
│ 原料：二氧化碳 + 水 │
│ 产物：有机物（淀粉）+ 氧气 │
│ 变化：物质转化 + 能量转化 │
└───────────────┘
▶ 叶的结构与功能：
• 表皮：保护 + 透光 + 气孔（气体交换）
• 叶肉：栅栏组织（多叶绿体）→ 光合作用主战场
• 叶脉：支持 + 运输（导管运水，筛管运有机物）
▶ 科学史：恩格尔曼实验 → 光合作用释放氧气
▶ 应用：立体种植 → 增加叶面积 → 提高光能利用率
教学反思
成功之处
1. 以“绿色工厂”为主线贯穿全课，有效降低了抽象概念的理解难度，学生参与度高。
2. 实验探究环节设计合理，对照实验现象明显，学生能自主归纳出“二氧化碳是必要原料”这一核心结论。
3. 显微观察与绘图任务落实到位，学生能准确识别叶的四大结构，达成实践目标。
不足之处
1. 部分学生在切片操作中因刀片不锋利导致失败，下次应提前准备磨好的刀片。
2. 恩格尔曼实验讲解时间略短，个别学生未能完全理解“氧气产生部位”的推理逻辑，需在下节课加强复习。
3. 课后探究任务虽具开放性，但部分学生缺乏实验设计经验，应在课堂中增加“设计模板”指导。