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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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3.4.2.2 光合作用与呼吸作用的意义及应用 教学设计
课题名称 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 光合作用与呼吸作用的意义及应用 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《4.3.3 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》，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，通过各种生活实例的展示，让学生会学以致用，知道理论来源于生活，知识要回到生活的道理，形成社会态度责任感。
解读学生 1.学生初步具备一定的生活经验。 2.学生具有一定的相关光合作用和呼吸作用的知识储备。
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2节《呼吸作用》。这部分内容主要是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。还要帮助学生理解呼吸作用和光合作用原理在生产生活中的广泛应用。通过前面的学习，学生已经懂得了光合作用和呼吸作用的原料、场所、产物、条件等知识。所以本节课主要是挖掘学生的原有生活经验，为学生提供生活实例，创设情景，帮助他们学以致用，形成社会态度责任的核心素养。
教学目标 1.能说出光合作用的意义，认同生态文明观。 2.能说出光合作用原理在生产生活中的应用，形成社会态度责任的核心素养。 3.能说出呼吸作用的意义，形成物质变化与能量转化的生命观念。 4.能说出呼吸作用原理在生产生活中的应用，形成社会态度责任的核心素养。
教学重点 1.说出光合作用的意义，认同生态文明观。 2.说出光合作用原理在生产生活中的应用，形成社会态度责任的核心素养。 3.说出呼吸作用的意义，形成物质变化与能量转化的生命观念。 4.说出呼吸作用原理在生产生活中的应用，形成社会态度责任的核心素养。
教学难点 1.说出光合作用原理在生产生活中的应用，形成社会态度责任的核心素养。 2.说出呼吸作用原理在生产生活中的应用，形成社会态度责任的核心素养。
解读方法 教学方法 情境教学法、任务驱动法
学习方法 自主学习法、合作探究法
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 【展示普利斯特利：小鼠与植物实验图】 师：在学习光合作用的发现历程时，我们曾经讲到过一个科学家，做了这么一个实验：将小鼠和绿色植物分别放在密闭玻璃罩中，小鼠很快死亡；而将两者放在一起时，小鼠存活了更久。这一发现颠覆了人们对‘空气’的认知。”同学们还记得这是谁的实验吗？ 生：普利斯特利实验。 利用科学史实导入
师：对，“普利斯特利的实验首次揭示了光合作用与呼吸作用的关联。今天我们将系统学习这两大过程如何塑造了地球的生命系统。” 学生听
任务 驱动 解决 问题 【学习任务一】学习光合作用的意义及应用 师：关于光合作用和呼吸作用的过程与概念，大家已经了解了，现在请同学们观看以下视频，并讨论光合作用的意义。 观看视频《神奇的光合作用》后，结合教材P85的“光合作用是生物圈中生命生存的基础”内容，分组讨论归纳光合作用的意义。 通过视频创设情景学习光合作用的意义
师：哪组同学可以给大家归纳一下光合作用的意义？ 生：可以为生物提供物质和能量，是生物生存的基础，还可以维持二氧化碳和氧气的平衡。 让学生交流自己归纳，可以发展科学思维
师：**同学归纳得非常好，光合作用对于生物来说，意义非常重大 ，可以说没有光合作用，就没 有其他生物，那么在生产生活中，我们如何利用光合作用的原理来提高农作物的产量呢？ 学生听 强调光合作用的重大意义，设问题承上启下
师：请同学们观看视频《生物和生物圈——光合作用与农业生产》大家可以一边观看一边作简单笔记。观看完后思考这些措施是利用了光合作用的什么原理。 学生观看视频，并作简要记录 通过视频创设情景，光合作用原理在农业生产实践上的应用
师：观看完视频，请大家进行组内交流，并选一名代表说说光合作用原理在农业生产实践上的应用。 生1：光合作用的条件是光，所以根据这一原理可充分利用光照来提高农作物产量，合理密植、间作套种都是为了充分光能。 生2：二氧化碳是光合作用的原料，可利用这一原理来提高农作物产量，比如增施有机肥、喷施钢瓶中的二氧化碳。 生3：水也是原料，所以要保证提供充足的水。 看视频后小组讨论，归纳光合作用原理在农业生产实践上的应用，发展科学思维。
师：非常好，光合作用效率高，就会得到丰收，想要产物多，就要从原料和条件两个方面去入手，那除了刚才这些方法还有其他方法吗？有没有同学补充？ 生：我认为还可延长光照的时间，或者适当增加光照强调。 利用追问的方式，让学生不断思考，不断补充，发展科学思维
师：那光照是不是越强越好呢？ 生：不是，太强了，叶片的的气孔会关闭，二氧化碳进不到叶内叶绿体，原料少了，光合作用效率会低，影响产量。
师：对于光合作用原理在农业生产实践上的应用，大家理解得挺好，那现在请同学们来帮老师解决一个疑惑：（展示我们本地葡萄和新疆葡萄图片）为什么新疆葡萄比较甜？ 生：因为新疆昼夜温差比较大，白天制造有机物多，晚上温度低，呼吸作用弱消耗有机物少，所以会比较甜。 让学生能用知识解释生活问题，锻炼学以致用能力
师：是的，因此大棚种植时，为了提高农作物产量，还可以用什么方法？ 生：增加昼夜温差的方法。
任务 驱动 解决 问题 【学习任务二】学习呼吸作用的意义及应用 师：通过学习，同学们已经知道了光合作用的重大意义及它在生产生活中的应用了，那么跟光合作用相辅相成的呼吸作用有什么样的意义和应用呢？观看《呼吸作用》视频，结合教材P89，归纳出呼吸作用的意义。 学生自主阅读教材，思考问题并回答 生：为生物体的各项生命活动(如生长、繁殖、运动等)提供动力，一部分以热能形式散失，一部分维持体温，同时维持细胞的正常代谢。 通过视频创设情景，引导学生结合教材，归纳呼吸作用意义，发展科学思维
师：是的，呼吸作用跟光合作用相辅相成，意义也极为重大，那我们如何在生产生活中好好地利用呼吸作用原理为人类造福呢？请大家观看视频《呼吸作用在农业生产和生活中的应用 》，大家可以一边观看一边作简单笔记。观看完后思考这些措施是利用了呼吸作用的什么原理。 学生观看视频，并作简要记录 通过视频创设情景，光合作用原理在农业生产实践上的应用
师：观看完视频，请大家结合教材P89，进行组内交流，并选一名代表说说呼吸作用在农业生产和生活中的应用。 生1：植物细胞通过呼吸作用分解有机物获得能量保障，各项生命活动正常进行，在农业生产中，既要采取措施促进作物的呼吸作用，又要避免呼吸作用过强而消耗较多有机物。 生2：露田晒田、中耕松土、及时排涝等措施都可以促进作物的呼吸作用，生命力更旺盛，植物长得健壮。 生3：贮藏农作物时，要三低：低温、低氧、低含水量，可以抑制呼吸，减少有机物消耗。 看视频后小组讨论，归纳呼吸作用原理在农业生产实践上的应用，发展科学思维。
师：同学们归纳得非常好，光合作用和呼吸作用相辅相成，利用好它们的原理就能为人类造福，比如施有机肥可以提高光合作用效率，又能促进植物呼吸作用，让植物长得更好，那是因为有机肥被分解成二氧化碳和水，增加了光合作用的原料，有机物合成增多，产量自然提升，而植物一健壮，呼吸作用旺盛，植物生命力就会很强。再比如大棚种植，可以调节昼夜温差，从而优化光合作用及呼吸作用两者之间的平衡，从而提升了产量。 学生听，记 联系实际生活例子，创设情景，形成物质与能量转化、平衡的生命观念。
任务 驱动 解决 问题 【学习任务三】认同植物光合作用和呼吸作用共同维持生命活动和生态平衡 师：同学们，我们通过学习，知道光合作用合成有机物，储存能量，释放氧气。而呼吸作用则分解有机物，释放能量，消耗氧气。 两者相互依存，共同维持生命活动与生态平衡。下面请同学们观看《地球生命网络》视频，感受大自然给我们的馈赠。 学生观看视频 观看视频形成态度责任核心素养
师：视频给我们带来了震撼的视觉冲击感，不知道同学们有什么想说的？ 生1：地球很伟大，给了我们丰富的资源。 生2：我们要保护好这些资源，不要随意破坏 生3：我们要多宣传保护环境，保护珍稀动植物的知识。 生4：我们要节约地球资源，不要浪费。 生5：保护植物对其他生物生存具有重要意义。 引导学生，让学生形成生态文明观，形成态度责任核心素养。
师：大家观看视频后，说出了自己的很多感受，老师也有同感，只有绿色植物才能光合作用制造有机物，把光能变成化学能，绿色植物可以直接或间接地为动物人类提供赖以生存的物质和能量，它又可以吸收二氧化碳，释放氧气，维持碳—氧平衡，现在请同学们尝试写一写相关的口号，呼吁大家一起来保护植物、保护环境，维护我们的家园。 学生们写口号 生：“保护绿色植物，就是保护我们自己的氧气库和食物来源！” 通过写口号，培养学生的社会态度责任感。
课堂总结 老师和学生通过思维导图共同总结 落实目标，形成生态文明观。
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 查阅资料，分析“碳中和”目标中光合作用与呼吸作用的角色，撰写300字小论文。 学生于课后自行完成 让学生真正能学以致用，落实社会态度责任核心素养
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】学习光合作用的意义及应用能说出光合作用的意义10能说出利用光合作用原理提高农作物产量的措施20能举一个应用光合作用原理的生活实例10 【学习任务二】学习呼吸作用的意义及应用能说出呼吸作用的意义10能说出利用呼吸作用原理促进作物的呼吸作用的方法10能说出利用呼吸作用原理利于储藏的方法10能举一个应用呼吸作用原理的生活实例 10 【学习任务三】认同植物光合作用和呼吸作用共同维持生命活动和生态平衡能说出光合作用和呼吸作用的联系10能认同植物光合作用和呼吸作用共同维持生命活动和生态平衡，并提出一个口号10总分100
板书设计 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 光合作用与呼吸作用的意义及应用 光合作用 1.反应式： 2.意义：物质基础、能量来源、维持碳—氧平衡 3.应用 二、呼吸作用 1.反应式： 2.意义：分解有机物，供应能量，进行生命活动的动力 3.应用 三、联系与平衡 1.物质循环：CO 与O 的动态交换 2.能量流动：光能→化学能→ATP3 类比：工厂的“生产部门”与“动力部门”
教学效果 1.本节课通过视频创设情景，把直观的感性认识上升为理论，轻松理解光合作用和呼吸作用的意义，发展了科学思维。 2.通过自主阅读，合作分析，最后归纳出意义和应用，培养了学生的合作精神。 3.通过比较光合作用和呼吸作用的联系和平衡，让学生认同植物光合作用和呼吸作用共同维持生命活动和生态平衡，形成生态文明观。
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