人教版高中生物必修1 5.4光合作用与能量转化 教学设计第一课时

光合作用与能量转化 教学设计
一、教材分析
细胞的生命过程依赖于能量的推动。教学中，教师引导学生从实际生活中发现和提出问题，然后探索、解决这些问题，最后总结归纳出解决问题的策略或规律。在几乎所有的生命系统中，太阳能都是能量的主要来源。因此，研究细胞培养过程中能量代谢规律对提高教学质量具有重要意义。细胞需要接受外部的能量并将其转化为有用的物质，这一过程涉及一系列复杂的化学变化。这部分内容与我们的日常生活有着紧密的联系，深入探讨了影响光合作用的各种环境要素，并通过精心设计的实验方案来提升学生的科学素养和培养他们的合作探究能力，同时也体现了“鼓励探究性学习”和“自主学习”的教学理念。光合作用的过程不仅是教学的焦点，也是教学的难点。它是未来学习生态系统物质循环和能量流动的基础，具有承前启后的作用。因此，本节是必修一的重点内容，也是整个高中阶段的重要内容之一。
二、学情分析
学生对光合作用的基础理论有了初步的了解，但他们对光合作用的定义和概念的掌握还不够深入。虽然他们对探究性实验有了初步的了解，但对于探究性实验的基本原理、操作步骤和方法尚未完全掌握。因此，教师需要采用一些有效措施来提高课堂效率，激发学生兴趣，培养他们的自主探索能力以及动手实践能力。
三、教学目标
1.引导学生准确了解叶绿素的概念与作用。
2.建立起较完整的“光合作用”的知识网。
3.运用光合作用与能量转化相关的知识解决日常生活中的问题。
四、教学重难点
（一）教学重点
1.了解光合作用的基本理念。
2.明确在光合作用中，物质与能量的变动以及它们之间的联系。
3.研究影响光合作用效率的各种环境因素。
4.叶绿体与光合作用的结构特性相匹配。
（二）教学难点
引导学生在具体的情境中主动参与探索活动。
五、教学方法
1.运用表现力强的多媒体教学手段，使学生尝试提取和分离绿叶中的色素，简述绿叶中色素的种类及其功能；有助于学生直观、清晰地了解运用结构与功能相适应的观念，解释叶绿体适于进行光合作用的结构特点；通过对光合作用光反应阶段和暗反应阶段相关实验研究的思考和讨论，说明光合作用过程，并从物质与能量观视角，阐明光合作用原理，认同人类对光合作用的认识过程是逐步的、不断发展的；设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响；关注光合作用原理的应用。
2.设计趣味性实验活动，引导学生通过亲自实践、观察、猜想、验证等过程，加深对知识的感知，充分理解生物学知识，将抽象的内容具象化，积累生物学学习经验，进而优化学习效果。
3.创设问题情境、生活情境、实践情境，帮助学生理解相关理论知识，增强学生的课堂体验，推动其自主探究分析以解决问题，令学生深刻理解生物学知识间的内在联系，进而锻炼学生的思考以及创新能力，提高其核心素养。
六、教学过程
（一）基于问题情境，复习旧知，引出主题
复习导入：
（1）细胞的基本结构有哪些？
（2）真核细胞中的细胞器主要有哪些？哪些细胞器与能量转换有关？
（3）叶绿体有哪些功能？为何将叶绿体称为植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”？
教师：哪位同学来回答一下问题？
学生：植物细胞包括原生质体与细胞壁；真核细胞中的细胞器包括溶酶体、内质网、中心体、高尔基体、线粒体、核糖体、叶绿体等，其中叶绿体是植物细胞特有的叶绿体的功能是进行光合作用。
（教师引导学生思考叶绿体的结构，自然渗透“结构与功能相适应”这一生物学基本观点。）
（设计意图：先以问题串的形式引导学生回顾细胞器的种类、叶绿体的功能等相关知识，再引导学生从“结构与功能相适应”的生物学基本观点出发思考，从而引入“叶绿体结构适于进行光合作用”的学习。这种导入方式，有利于促进学生整合新旧知识形成完整体系，并培养学生的生命观念。）
（二）借助情境，导入新知
1.引入叶绿素的概念
教师：请大家看一下课件中的诗句：宋代诗人范仲淹的诗：“碧云天，黄叶地，秋色连波，波上寒烟翠。山映斜阳天接水，芳草无情，更在斜阳外。”
教师：大家通过颜色的对比，思考为什么有的叶子是绿色，有的叶子是黄色。
学生：这与叶绿素的含量有关。
教师：请同学们结合现有的生活经验、原有的生物学知识、生活中熟悉或关注的实例，讨论一下与叶绿素有关的内容。
（设计意图：引导学生回顾生活中的生物学知识，激发学生的好奇心，让学生充满期待，去探索未知。）
2.对比分析，推出光能的捕捉过程
教师：大家对比一下正常苗与白化苗，然后思考为什么绿色的叶子可以进行光合作用发育成长，而白化苗就停止生长了。
学生1：光能的捕获与叶片颜色有关。白化苗无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。
学生2：光能的捕获与叶片颜色有关。
（设计意图：启发学生进行讨论、探究、分析，引导学生推出假设：光能的捕获需要绿叶所含的色素。）
3.创设实验情境
教师：同学们思考一下，如何运用蒜苗、蒜黄以及素描用纸画出过滤过程中滤液的线速度变化曲线？
首先，从蒜苗上拿出叶片，在素描纸上进行擦拭，这样可以在素描纸上留下一道绿色的痕迹；然后拿出蒜黄的叶子，在素描纸上进行擦拭，结果在素描纸上留下了一道黄色的痕迹。
教师：同学们观察一下，在纸上，蒜苗叶片留下的绿色和蒜黄叶片留下的黄色分别含有什么物质？用不同颜色的滤纸条进行实验，其效果如何？接下来，大家自己动手操作，通过观察、思考、猜想，最后得出结论。
（设计意图：通过使用蒜苗和蒜黄进行的一个简易实验，迅速地激发了学生的兴趣，帮助他们初步掌握了“色素”的概念，并激发了他们对色素研究的热情，从而自然地引入“绿叶中色素的提取和分离”实验。通过实验引入新的课程内容，教师可以有效地培养学生的观察能力和分析技巧，并帮助他们培养科学探究的能力。）
教师：同学们，制备滤纸条时为什么要减去两角？滤液细线的划线原则是什么？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？为何滤液细线不能触及层析液？滤纸条上色素的分布情况说明了什么？
（设计意图：有助于培养学生课堂上积极回答问题、认真思考、合作学习的良好习惯；有助于提升学生的动手操作能力。）
教师：请同学们结合色素的吸收光谱，分析一些实际问题：冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？阴天时，为了增加蔬菜的产量,在功率相同的情况下，应选择什么颜色（“蓝紫光和红光”或“白光”）的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？
（设计意图：基于问题情境和生活情境，引导学生深化理解，强化理论与实践的联系。）
（三）归纳总结
教师：在幻灯片中展示光合作用与能量转化的相关知识（叶绿体的结构、叶绿体色素的分类及功能、光合作用的原理及其应用）。
教师：大家来谈谈这节课有什么收获？学会了什么？（对本节课程知识内容进行总结和综合性的阐述）
学生1：了解到了叶绿素的概念、种类与功能。
学生2：了解到了影响光合作用强度的环境因素，明晰了光合作用的原理。
（设计意图：引导学生构建清晰的知识结构，有助于培养学生总结归纳的良好习惯。）
（四）课后作业
教师应摒弃传统的“题海战术”，减少重复的机械练习，布置少而精的课后作业题，并引导学生将课堂中讲的关键知识点整理到笔记本上。
（设计意图：加深学生对光合作用与能量转化知识的认识，提高学生对该部分知识的掌握程度与运用熟练度，培养学生复习、独立完成作业、认真思考、总结归纳、整理错题集的良好习惯。）
七、教学总结与反思
（一）教学总结
《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确表示，教学应满足学生的实际需求，强调学生的主体性和多元化成长。高中生物学课堂应当结合学生的生活实际来选择相应的教学模式，辅以科学的教学方法，对相关的专题制订适当的教学目标，以促进学生形成高中生生物学学科核心素养，培养学生的批判性思维和科学观。“光合作用与能量转化”这节课的教学重点在于帮助学生构建光合作用相关的知识体系，明确光合作用的过程以及影响光合作用的各方因素。而通过实际教学来看，将情境式教学模式融入其中不仅可以提高学生的课堂参与度，而且能够使学生较好地掌握所学知识。这样提升了教学效率，在后续的教学中继续沿用。
（二）教学反思
第一，如何激发高中生对生物学学科的学习热情是每位一线生物学教师需要思考的问题。在教学中教师要努力创设一种有利于培养学生探究意识、提高学生分析问题、解决问题能力和发展创新思维的真实情境。
第二，教育情境能够激发学生的探究欲望，促使学生在具体情境中主动建构知识。只要我们能有效地调动学生的知识储备和生活经验，激发他们的学习热情和参与意愿，让他们完全沉浸在实际情境中，那么就构建了一个合适的学习大环境。
第三，大情境应该与学生学习的每个阶段紧密相连，并且贯穿始终，使其成为学生大单元学习活动的真实载体。因此，大情境和大单元教学是一个相辅相成的整体，没有大情境，教学的实施就失去了背景支持。