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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：
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3.4.1.4验证植物进行光合作用需要叶绿素 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 验证植物进行光合作用需要叶绿素 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，通过验证植物进行光合作用需要叶绿素的实践活动，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。
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》。这部分内容主要是验证植物进行光合作用需要叶绿素，教材围绕活动，让学生亲自体验科学家实验的过程，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：知植物借光合作用转化光能，明叶绿素在其中的关键作用，形成对光合作用本质及生物能量转换的初步认知。
2.科学思维：以实验验证为途径，依据实验结果分析推理，理解叶绿素与光合作用的关系，培养逻辑思考能力。
3.科学探究：经历验证实验过程，掌握实验基本操作，提升观察、对比和分析能力，培育科学探究精神。
4.社会责任：晓光合作用意义，知叶绿素重要价值，树保护植物、维护生态的意识，践行环保行动。
教学重点 1.验证植物进行光合作用需要叶绿素 2.光合作用的反应式和实质。
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、实验法、观察法
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：同学们在前面几节课里，我们学会了验证绿叶在光下合成淀粉，也学会检验光合作用释放氧气和检验光合作用需要二氧化碳，在这些实验中，都有着大同小异的操作步骤，（展示“验证绿叶在光下合成淀粉”的活动方法步骤过程图），请大家回想，并说出图中操作环节。 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。
任务驱动 解决问题 【学习任务一】验证植物进行光合作用需要叶绿素的方法步骤 师：同学们在实验之前，请先自主阅读教材P75~76的活动“验证植物进行光合作用需要叶绿素”，比较幻灯片上的“验证绿叶在光下合成淀粉”的活动方法步骤过程图，找出方法步骤中的不同点。 学生自主阅读，回答 生1：前面的实验要了一种植物，但是今天的实验是用不同的植物。 生2：前面的植物叶子都是绿色的，今天的植物叶子，有一部分不是绿色的。 生3：这个实验的变量是叶绿素，叶子绿色部分含有叶绿素，非绿色部分没有叶绿素，一片叶子已经形成的对照，不需要进行遮光处理。 通过自主学习探索新知，充分发挥了学生的主体作用。
任务驱动 解决问题 【学习任务二】进行实验“验证植物进行光合作用需要叶绿素” 师：同学们的比较分析非常到位，既然大家再巩固了实验操作步骤，那现在请大家开始进行分组实验验证。（课前已经布置兴趣小组先提前进行暗处理和光照） 兴趣小组搬出课前进行暗处理和光照的银边翠、彩叶草、银边天竺葵。 利用兴趣小组课前完成暗处理和光照，增加自身价值感，也可以激发其他学生学习生物的兴趣。
师：同学们，这几盆植物是生物兴趣小组的同学利用课余时间为大家提前进行了暗处理和光照，现在请每个小组同学把实验的其他步骤再次熟悉并分好工，把装置准备好后，再摘取1~2片叶子。 学生分组再学习实验操作步骤，并分好工。 引导学生分工合作，培养团队精神。
师：大家准备好了吗？分好工了吗？ 生:分好工了，也准备好了。 实验前再熟悉步骤和明确分工，可保障实验有序进行。
师：好，那就请纪律委员负责监督组员要遵守操作要领，预防安全隐患，记录员注意观察并作好记录，负责操作的两位同学要注意正确使用酒精灯，操作过程要注意安全。现在开始实验（巡堂指导） 学生听，并准备就绪，开始实验。 给学生创设平台，提升探究实践核心素养。
任务驱动 解决问题 【学习任务三】实验汇报，及小结光合作用的过程及实质 师：同学们完成了实验，再在用一些时间，进行交流，整理好实验记录，并请发言人组织好语言，准备进行实验汇报。 学生投影讲解分析现象： 得出结论： 1.光合作用需要叶绿素； 2.叶绿体是光合作用的场所。 通过汇报，分析培养学生科学思维素养
师：通过前面的学习，我们可以用一个反应式，把光合作用的产物、原料、条件、场所都联在一起（展示反应式），从反应式可以看出光合作用蕴含着物质转变：无机物→有机物；能量转变：光能→化学能。 学生听，学生在课本上作“反应式”和光合作用实质的相关笔记
师：大家的分享不错，也很准确，现在请各小组讲讲在实验过程中，比较难把控且影响实验效果的因素。 生1：彩叶草的绿色部分和非绿色部分分界不够明显，显色时不是很清楚。 生2：酒精脱色时，煮的时间太久了，叶子有些烂。 生3：酒精脱色时，厚的叶子煮的时间有些不够，影响了显色。 设置平台，引导学生进行实验后反思，有利于学生提升科学思维素养。
师：大家能反思非常好，叶片的选择、水温的把控确实都会影响实验效果。
课堂总结 引导学生通过说实验步骤来巩固探究实验的流程，并默写光合作用反应式来解说光合作用过程 落实了核心素养目标
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 小组课后可以自行选择完全是绿色的植物叶子，和白化苗的叶子来分别进行实验。 再选择叶片再实验 通过课后实验活动，形成探究实践核心素养
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】验证植物进行光合作用需要叶绿素的方法步骤能说出“验证绿叶在光下合成淀粉”的实验操作步骤10能说出“验证植物进行光合作用需要叶绿素的方法步骤”10能比较以上两个实验操作步骤的异同点15【学习任务二】进行实验“验证植物进行光合作用需要叶绿素”能分工合作完成实验20能完成实验记录15能分析现象，得出结论15【学习任务三】展示实验汇报实验后能进行反思15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 验证植物进行光合作用需要叶绿素 实验步骤 实验现象:叶子绿色部分滴碘变蓝；叶子非绿色部分滴碘未变蓝 实验结论：植物进行光合作用需要叶绿素 光合作用的反应式和实质 1.反应式： 2.实质 物质转变： 无机物→有机物 能量转变： 光能→化学能
教学效果 1. 活动引趣：本节课设置“验证植物进行光合作用需要叶绿素”活动，学生热情高涨、积极参与，有效激发学习兴趣，为培养探究实践核心素养奠定基础。
2. 操作练能：在活动过程中，学生通过亲自动手实验，熟练掌握实验操作技巧，提升了动手实践能力，强化了探究实践核心素养。
3. 对比启思：引导学生对实验现象和结果进行比较，促使学生深入思考，激发思维活力，为提升科学思维核心素养提供助力。
4. 分析提智：指导学生分析实验数据和现象背后的原理，锻炼逻辑推理和分析判断能力，进一步提升了学生的科学思维核心素养。
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