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北师大最新版大单元设计案例
4.3 植物通过光合作用和呼吸作用获得生命活动必需的物质和能量，有助于维持生物圈中的碳氧平衡
一、单元（或主题）教学设计说明：
本单元对应《义务教育生物学课程标准（2022年版）》学习主题四“植物的生活”，需要帮助学生形成重要概念4.3 植物通过光合作用和呼吸作用获得生命活动必需的物质和能量，有助于维持生物圈中的碳氧平衡。在这一单元中，学生通过两条主线去把握物质和能量的转化，从而形成重要概念，其中光合作用的教学流程可以设计成如此：分析光合作用发现史——实验验证“重复科学家探索光合作用的历程”——制作叶片临时装片探索光合作用的主要器官——以实验活动形成的感性认识为基点，讨论、归纳光合作用的实质和意义；这是第一节光合作用的主线，而第二节呼吸作用的主线则为“演示三个实验观察植物的呼吸现象”——探究植物其他器官的呼吸作用——以实验活动形成的感性认识为基点，讨论、提炼呼吸作用的实质和意义。两条主线围绕着物质和能量的转变展开，光合作用“劳动”产生有机物，贮存能量，呼吸作用则为消耗物质，释放能量，概念多，故应以学生的生活经验为基础，为学生提供大量的感性材料和创设情景以及实验操作来激发学生的兴趣和求知欲。
居于上述原因，进行本单元教学设计时，需反复研读新课标，以它为一个指导思想，把教学设计成以学生为主体的课堂模式，引导学生通过科学史等资料，了解科学家对光合作用的探究历程，认识到科学的发展是众多科学家经过长期探索、共同努力的结果；结合学生的生活经验，通过实例分析，引导学生关注植物生命活动的原理在生产生活中的实际应用，结合当地的农业生产实践，设计简单的任务，指导学生运用植物生理过程的相关知识、跨学科知识等，尝试分析和解决实际问题。本单元通过小组合作探究、实验、讨论、分析总结等多种途径有效培养学生的核心素养。
二、单元（或主题）学习目标与重点、难点：
大概念 重要概念 次位概念
概念4 植物有自己的生命周期，可以制造有机物，直接或间接地为其他生物提供食物，参与生物圈中的水循环，并维持碳氧平衡 4.3 植物通过光合作用和呼吸作用获得生命活动必需的物质和能量，有助于维持生物圈中的碳氧平衡 4.3.1 植物能利用太阳能(光能),将二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气 4.3.2 细胞能通过分解糖类获得生命活动所需的能量，同时生成二氧化碳和水 4.3.3 光合作用和呼吸作用原理在生产生活中有广泛的应用 4.3.4 植物可以为生物圈中的其他生物提供有机物和氧气 4.3.5 植物在维持生物圈中碳氧平衡方面具有重要作用
（一）课程标准的相关要求∶
本单元属于学习主题四“植物的生活”的内容。通过本主题的学习，学生能够理解植物生命活动的基本过程和原理，运用这些生命活动原理分析、解释、解决生产生活中的某些实际问题，并从物质循环和能量变化的角度阐明植物在生物圈中的重要地位。
本单元主要是通过实验活动来形成学生的感性认识，帮助学生形成次位概念：
4.3.1 植物能利用太阳能(光能),将二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气
4.3.2 细胞能通过分解糖类获得生命活动所需的能量，同时生成二氧化碳和水
4.3.3 光合作用和呼吸作用原理在生产生活中有广泛的应用
4.3.4 植物可以为生物圈中的其他生物提供有机物和氧气
4.3.5 植物在维持生物圈中碳氧平衡方面具有重要作用
再通过问题导向，和任务驱动学生探索光合作用和呼吸作用的联系逐步完成对知识的探索，同时形成物质与能量的生命观念；在比较、归纳中发展科学思维；在实验中提升探究实践能力；在学习和实践中，无一不彰显着科学家严谨求实，勇于质疑和探索的科学态度，影响着学生，在无形中形成了树立了正确的态度责任。
（二）根据新课程标准和学生实际，设计单元学习目标与重点难点如下∶
单元学习目标：
1.实验验证并概述光合作用的原料、产物、条件、场所，形成探究实践核心素养。
2.探究叶片与光合作用相适应的结构特点，形成结构与功能相适应的生命观念。
3.分析归纳光合作用的实质和意义，发展科学思维。
4.应用光合作用原理，分析、解决在生活中、生产中的实际问题，形成社会态度责任核心素养。
5.认识光合作用的重要性，养成实事求是的科学态度和爱护花草树木的习惯。
6.观察绿色植物的呼吸现象，说出实验结果，发展科学思维。
7.分析归纳呼吸作用的实质和意义，发展科学思维。
8.探究呼吸作用过程中物质和能量的变化，形成物质与能量的生命观念。
9.了解呼吸作用在日常生活中的体现和应用，并能够解释相关现象，形成社会态度责任核心素养。
重点、难点
重点：
1.探索光合作用的原料、产物、条件和场所的实验。
2.叶片与光合作用相适应的结构特点。
3.光合作用的实质和意义。
4.植物的呼吸现象。
5.探究植物细胞的呼吸作用实验。
6.呼吸作用的概念和意义。
难点：
1.光合作用的发现简史。
2.探究影响叶绿素形成的环境因素实验。
3.制作和观察叶徒手切片。
4.植物细胞都进行呼吸作用。
5.呼吸作用的概念。
三、单元（或主题）整体教学思路（教学结构图）：
本单元的第1课时主要讨论分析科学家发现光合作用的历史，初步认识光合作用和科学本质。第2课时通过指导学生完成“验证绿叶在光下合成淀粉”的实验，形成探究实践核心素养。第3课时主要是观察分析两个实验：一是检验光合作用释放氧气；二是检验光合作用需要二氧化碳，通过分析实验现象，发展学生科学思维。第4课时通过指导学生完成“验证植物进行光合作用需要叶绿素”的实验，形成探究实践核心素养，并认同严谨的科学态度。并在前面一系列的实验活动的基础上，引导学生分析归纳光合作用的实质和意义，发展了科学思维并认同生态文明观；第5课时先从宏观上观察叶，知道叶的形态和“表皮、叶肉、叶脉”三个基本结构，再制作叶的临时装片，从微观上去观察叶的表皮细胞、保卫细胞、叶肉细胞及导管、筛管，最后画图进一步规范生物作图，体验严谨求实的科学态度，在整个实验活动中，学生不单提升实践能力，发展科学思维，还形成了结构与功能相适应和生命观念。第6课时通过观察关于植物的呼吸现象的三个实验，让学生通过现象说出结论，实现从感性认识到理论，从形象到抽象的飞跃，在观察和分析中，发展了科学思维；并指导学生探究植物其他器官的呼吸作用，知道植物任何器官的活细胞都能进行呼吸而不只是种子，让学生认同严谨求实的科学态度；第7课时主要是；1.归纳呼吸作用的原理和意义，形成物质变化与能量转化的生命观念。2.归纳呼吸作用和光合作用原理在生产生活中的广泛应用，引导学生把知识用于生产实践，形成一种社会态度责任感。
课时安排：本单元安排7个课时。
四、单元教学评思路设计
为了实现4.3.1、4.3.2、4.3.3、4.3.4、4.3.5的学习目标，将围绕以下核心问题展开，这两个核心问题将通过7个教学任务来解决。同时，在学习评价中，将以课堂表现、成果展示、评价量规等多种形式促进学生学习及评估学生的学习效果，具体如下：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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3.4.1.3检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳 教学设计
课题名称 4.3.1 植物能利用太阳能(光能),将二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气 检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳 单位 XX中学 执教者 XXX
解读课标 在2022年版的义务教育生物学课程标准中，本节课是课程内容四《植物的生活》中的大概念4《植物有自己的生命周期，可以制造有机物，直接或间接地为其他生物提供食物，参与生物圈中的水循环，并维持碳氧平衡》里的重要概念《4.3 植物通过光合作用和呼吸作用获得生命活动必需的物质和能量，有助于维持生物圈中的碳氧平衡》当中的次位概念《4.3.1 植物能利用太阳能(光能),将二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气》，课程标准提出，要针对学生的年龄特点创设学习情境，结合学生的生活经验，通过检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳的实践活动，来提升探究实践能力。
解读学生 1.学生初步具备一定的探究实践能力。 2.学生具有一定的分析实验现象能力。 3.对光合作用的产物和原料知识点有一定的认识。
解读教材 教材分析 本课时选自北师大最新版七年级上册生物学第三单元《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》。这部分内容主要是检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳，教材围绕活动，让学生亲自体验科学家探索光合作用的产物和原料的过程，活动前着重分析方法步骤，为学生顺利活动的开展打好基础。通过本课时教学内容的学习，发展了学生的科学思维，也形成了探究实践的核心素养。
教学目标 1.生命观念：明白植物光合作用实现光能向化学能转化，知氧气释放与二氧化碳参与是光合作用关键表现，形成对生物能量转换和物质循环的基础认知。
2.科学思维：通过检验实验，依据现象进行逻辑推理，分析光合作用与氧气、二氧化碳的关系，培养分析问题和推理判断的能力。
3.科学探究：经历检验氧气释放和二氧化碳需求的实验过程，掌握实验操作技能，提高观察、记录和分析实验数据的能力，培养科学探究精神。
4.社会责任：了解光合作用对生态环境和人类生活的重要意义，增强保护植物、改善环境的意识，积极传播环保知识。
教学重点 1.检验光合作用释放氧气； 2.检验光合作用需要二氧化碳。
教学难点 分析现象，理解实验原理
解读方法 教学方法 情境教学法、任务驱动法、直观教学法
学习方法 自主学习法、合作探究法、观察法、实验法
教学手段 多媒体教学、八桂教学通平台、希沃白板5
教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
问题 导入 【展示“验证绿叶在光下合成淀粉”活动的方法步骤过程图】 师：同学们在上一节课里，我们学会了验证绿叶在光下合成淀粉，这是上节课实验的活动方法步骤过程图，请大家回想，并说出图中的操作环节。 生：1是暗处理，基本耗尽原有淀粉；2部分遮光，形成对照；3光照几个小时，让植物重新光合作用；4隔水加热，溶解叶绿素，方便显色观察；5漂洗掉酒精，避免影响滴碘显色；6滴碘显色，验证绿叶在光下是否合成淀粉。 通过创设情境，温习导出本节课的学习内容。
师：对的，上节课大家已经验证了绿叶在光下确实是可以合成淀粉，那今天我们继续进行两个演示实验：检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳。有些操作步骤跟上节课的大同小异。 学生听，看
任务驱动 解决问题 【学习任务一】检验光合作用释放氧气 师：在课前，老师已经让同学们提前预习过了，并进行了一些准备，老师也提前进行了实验，并把实验现象录了下来，现在先请大家跟老师一起观察“检验光合作用释放氧气”的实验现象，并思考以下的问题：1.老师用什么方法来收集气体？2.老师用什么方法来验证气体？你看到了什么现象？3.是什么气体可以帮助燃烧？由此证实了光合作用产生的助燃气体是什么气体？（展示问题到幻灯片上) 学生观看视频中的实验现象并思考问题 观看视频设计问题清单，有助于学生学习。
师：大家非常认真的看了老师课前录制的演示实验，下边哪位同学可以来解决刚才的问题？ 生：老师用装满水试管，上去的气体会把水赶下来，从而收集到了气体。 通过观看和追问，引导学生思考并表达。
师：是的，如果用空的试管，会怎样？ 生：试管会充满空气，收集到的气体就说不清是植物光合作用产生的气体还是原有空气。
师：对，它会干扰实验效果。这个方法就是“排水法”。 学生听
师：那接下来的第2个问题，谁来说说？ 生：老师用一根卫生香点燃后再灭火，伸到试管里，我看到仅带红火星的卫生香又重新燃烧起来了。 通过创设情景和点拨，发展学生的科学思维
师：是的，你观察得很仔细，我用的是带火星而不是带着火的卫生香，更不是仅用一根没有处理过的卫生香来验证的，大家一定要明确这点。那是什么气体可帮助燃呢？ 学生听并思考。
师：（老师展示“带着火把进山洞探险”图片），同学们想想为什么有电筒，还要点火把才进山洞？ 生2：看着火把的燃烧程度可以知道山洞是否还有充足的氧气，否则有危险。
师：那你们现在有谁可以回答最后一个问题了吗？ 生：氧气可助燃，说明光合作用产生的助燃气体是氧气。
师：由这个实验我们可以知道，光合作用除了能制造淀粉外还可以产生什么气体？谁能小结光合作用的产物？ 生：由刚才的实验现象可以知道光合作用除了制造淀粉外还能产生氧气。所以光合作用的产物是淀粉和氧气。 引导学生实现由现象上升到理论的飞跃，发展科学思维
师：是的，准确的说是光合作用的主要产物是淀粉，淀粉在植物体内转变成各种糖后，可以转换成蛋白质和脂肪。因此，光合作用的产物是有机物和氧气更为妥当些。 学生听
任务驱动 解决问题 【学习任务二】检验光合作用需要二氧化碳 师：通过上面的实验，大家已经知道了光合作用的产物了，那么光合作用的原料除了需要水外，还需要什么原料呢？下边请同学们仔细观看老师课前录制的实验“检验光合作用需要二氧化碳”，并思考以下问题：1.老师设置了多少个装置？它们不同点在哪，目的是什么？实验变量是什么？2.滴碘显色后，你看到什么现象？说明了光合作用与二氧化碳有什么关系？ 学生观看视频中的实验现象并思考问题 观看视频设计问题清单，有助于学生学习。
师：大家看了老师课前录制的演示实验，对老师提出的问题也有了自己的想法，那下边请同学就这些问题分4人一小组，来相互交流3~5分钟，并推选一个发言人。 学生分组交流，推选发言人 通过分组探究培养合作交流精神，增强团队意识
师：有些小组成员对以上问题已经达成了共识，下边哪组先来分享你们小组的交流成果？ 生：下面由我代表本组成员来回答第1个问题，老师设置了两个装置，一个装置里有氢氧化钠，它可以吸收装置中的二氧化碳，另一个装置中没有氢氧化钠，不能吸收本装置中的二氧化碳，其它的条件跟第一个装置是相同的，这样可以控制两个装置中的二氧化碳，形成对照。从前面的分析可知，本对照实验的实验变量是二氧化碳。 合作利于发展探究实践能力和科学思维，创设平台展示，可提升学生语言组织表达能力
师：这个小组的表达非常清楚，其他小组是还有补充说明的吗？（环顾，无人补充）老师也非常赞成这组同学的交流结果，氢氧化钠不是实验变量，而是控制实验变量的方法和手段，二氧化碳是实验变量，对照实验只有单一变量。分析得非常好。 学生听
师：第1个问题解决了，那第2个问题呢？哪个小组同学来分享？ 生：滴碘后，有氢氧化钠的装置里没有二氧化碳，不能产生淀粉，滴碘不变蓝，反之，另一个装置，有二氧化碳，能产生淀粉，从而滴碘变蓝，可知，二氧化碳是光合作用的原料。 创设平台，让学生展示提升语言组织表达能力
师：其他组是否赞成？（环顾）大家的分析非常到位。光合作用的原料除了水，还需要二氧化碳才可以进行。
课堂总结 老师和学生通过思维导图共同总结光合作用的产物和原料 落实教学目标，发展学生核心素养
练习巩固 展示【数字教材】的内嵌资源完成教材中的练习； 使用【数字课件】的习题库添加练习。 做练习 对所学知识进行巩固。
拓展延伸 课后小组尝试实践“检验光合作用释放氧气”和“检验光合作用需要二氧化碳”。 动手实验 引导学生动手实践，提升实践能力
学习评价 项目细则分值自我评价小组评价综合评价【学习任务一】检验光合作用释放氧气能说该实验的操作步骤10能说出实验过程中的观测点10能动手实践20能分析现象，说出结论10【学习任务二】检验光合作用需要二氧化碳能说该实验的操作步骤10能说出实验过程中的观测点10能动手实践20能分析现象，说出结论10总分100
板书设计 4.3.1 植物能利用太阳能(光能),将二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物，同时释放氧气 检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳 检验光合作用释放氧气： 步骤、观测点、现象、结论 检验光合作用需要二氧化碳： 步骤、观测点、现象、结论
教学效果 1.本节课以问题清单的形式，让学生紧紧围绕实验目标进行提前预习，注重对学生学习能力的训练。 2.通过实验活动完成了对知识的构建。 3.这节课通过实验分析得出结论的引导式学习，发展科学思维。
第四课时教学设计
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