5.2.2 光合作用（教学设计）生物鲁科版五四学制2024七年级上册

该初中生物学教学设计围绕光合作用核心概念，通过生态瓶中植物光下产生气泡的现象导入，衔接学生前期生态瓶制作经验，引导探究光合作用的原料、产物及条件，搭建知识学习支架。 以“绿叶在光下制造有机物”实验为主线，通过暗处理、对照遮光等步骤培养探究实践能力，结合普里斯特利实验渗透科学史教育体现态度责任，农业应用案例提升科学思维，助力学生构建生命观念，为教师提供结构化教学支持。

第2章 植物体内的物质与能量变化 第2节 光合作用 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第2节　光合作用 教材分析 《光合作用》是（鲁科版2024）七年级上册第五单元《植物的生活》的第2章植物体内的物质与能量变化第2节的教学内容。本节内容的教学核心是引导学生通过实验探究，自主构建起“光合作用能产生有机物和氧气”这一核心概念，并在此过程中学习和掌握科学探究的基本方法。它是学生认识植物生命活动本质的起点，也是理解生态系统中物质与能量流动的基石。在本节的教学设计中，教师应将自己定位为学生探究的引导者和组织者。充分利用教材提供的经典实验，通过精心设计的问题链和生动形象的教学策略，将知识结论的传授转变为学生主动探究和概念建构的过程。最终，不仅让学生“知道”光合作用的产物是什么，更要让他们“理解”我们是如何知道这一切的，从而真正培养其科学素养和探究能力。 教学目标 1、 通过理解光合作用过程中物质与能量的转变，初步形成物质与能量观。 2、 能够运用植物光合作用相关知识，解决农业生产中增产问题，提升科学思维，并能通过设计对照实验验证二氧化碳是光合作用必需的原料，提升学生实验探究能力。 3、 通过学习光合作用的科学史，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历长期探索，共同努力的结果。 教学重、难点 重点 光合作用科学史、光合作用实质及原理在农业生产上的应用。 难点 设计并改进对照实验检验二氧化碳是光合作用必需的原料。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 将本学期制作的生态瓶放在光下，数一数，植物在20秒内能产生多少个气泡。 一片片绿叶沐浴在阳光下，无声无息地进行着“地球上最重要的化学反应”--光合作用。生态瓶中植物释放的气体就是通过光合作用产生的。那么，光合作用是怎样进行的呢?。 学生认真听讲 新知探究 一、植物通过光合作用制作有机物 活需要水 【活动一探究实验】绿叶在光下制造有机物 材料用具： 盆栽天竺葵，黑纸片，曲别针，酒精，碘液， 大烧杯，小烧杯，培养皿，酒精灯，三脚架， 石棉网，镊子，滴管，火柴，清水等 方法步骤： 1.将生长旺盛的天竺葵放在黑暗处一昼夜（暗处理） 思考：进行暗处理的原因？ 使叶片中原有的淀粉运走、耗尽 2、遮光→照光： 用黑纸片把叶片一部分上下遮盖，然后移到阳光下照射3-4h 思考：为什么用黑纸片把叶片的一部分遮盖起来？ 为了形成对照，使见光部分和遮光部分对照 3、摘叶去纸：几小时后，摘下叶片，去掉遮光的黑纸片。 4、脱色： 把叶片放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热（水浴加热），使叶片中的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成黄白色。 思考：1、酒精的作用？ 2、隔水加热的目的？ 1、酒精溶解叶绿素，便于观察叶片颜色变化。 2、酒精燃点低，防止发生危险。 5、漂洗，滴碘液：清水漂洗黄白色叶片，平铺在培养皿中，滴加碘液 思考：滴加碘液的目的？ 淀粉遇碘变蓝，通过滴加碘液检验绿叶中是否含有淀粉。 6、 冲洗、观察： 稍停片刻，清水冲掉碘液，观察叶片颜色变化。 思考：1、为什么要冲掉碘液？ 2、本实验可以得出什么结论？ 1、防止碘液的颜色影响观察 2、绿色植物在光下能产生淀粉；光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件 在上面的实验中，叶片的见光部分遇到碘液变成了蓝色。遇碘变蓝是淀粉的特性，这说明叶片的见光部分产生了淀粉。叶片被黑纸片遮盖的部分没有变蓝，说明此部分没有产生淀粉。由此可见，淀粉是光合作用的产物，光是植物制造有机物不可缺少的条件。 叶绿体既是生产有机物的“车间”，也是将光能转化为化学能的“能量转换器”。 学生认真听讲 学生认真听讲并思考问题 学生认真听讲并思考问题 学生认真听讲并思考问题 学生认真听讲并思考问题 学生认真听讲并思考问题 学生认真听讲并思考问题 二、光合作用吸收二氧化碳释放氧气 1.普里斯特利的实验过程，并用你的知识对实验现象进行解释。 现象依次是：蜡烛熄灭、小鼠死亡、蜡烛继续燃烧、小鼠活着 结论：植物能更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得“浑浊”的空气，植物的光合作用能够消耗二氧化碳、释放氧气。 【活动二探究实验】二氧化碳是光合作用必需的原料 1.提出问题：二氧化碳是光合作用必需的原料吗？ 2.作出假设：二氧化碳是光合作用必需的原料。 3.制订计划：制订以二氧化碳为变量的对照实验 4.实施计划 提示： ①氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳 ②借鉴萨克斯实验步骤 ③借鉴普利斯特利实验中控制空气流动的方法 ④可改进实验装置并简述实验过程、现象和结论 5.得出结论 6.表达和交流 实验过程： 实验现象：甲组叶片不变蓝、乙组叶片变蓝 实验结论：二氧化碳是光合作用必需的原料 一个小烧杯中放的是氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液 能吸收容器里的二氧化碳，没有二氧化碳，叶片就不能制造出淀粉；而另 一个小烧杯中放的是清水，清水不能吸收容器里的二氧化碳，叶片制造出 了淀粉。由此可见，二氧化碳是植物进行光合作用的原料。 学生认真听讲 学生认真听讲 学生认真听讲并思考问题 学生认真听讲并思考问题 三、光合作用的实质 1. 光合作用表达式 2.光合作用的变化： 物质转变：二氧化碳和水等无机物合成淀粉等有机物， 并释放氧气。 能量转化：光能转变为储存在有机物中化学能。 2. 光合作用实质：植物通过叶绿体，利用光能，把氧气和水转化成储存着能量的有机物（如淀粉），并且释放出氧气的过程。 3. 思考：图中的A、B、C、D分别表示植物光合作用的哪种原料和产物？ ( 氧气 二氧化碳 水 有机物 ) 5.思考：叶片通过光合作用制造大量的有机物，这些有机物都去哪里了呢？ 筛管：输导组织 功能：向下运输有机物 结构：由一系列长筒形的活细胞首尾连接而成。 学生认真听讲 学生认真听讲 学生认真听讲并尝试回答问题 学生认真听讲并尝试回答问题 四、光合作用原理在农业生产上的应用 合作探究：利用光合作用原理，在农业上可以采取哪些措施来提高农作物产量？ 1. 增加二氧化碳浓度 原理：因为二氧化碳是光合作用的原料之一，所以增加二氧化碳的浓度有助于提高光合作用的效率。从而提高农作物的产量。 2. 增加光照利用效率 ①合理密植 ②间种 3.增加昼夜温差 学生认真听讲 学生认真听讲 学生认真听讲 课堂小结 光合作用 巩固练习 1． 如图这只酷似“披着树叶的小羊”的海洋生物是一种海蛞蝓，被形象地称为“叶羊”。它出生的时候是透明的，但当它吞食藻类后，会“夺取”藻类中的细胞结构而变成绿色，变绿后的叶羊可以短时间不进食，晒晒太阳就能存活。这是由于它体内保留了藻类细胞中的（　　）  A．叶绿体 B．细胞核 C．细胞壁 D．线粒体 2．在生物学实验中，不需要用碘液来改变实验材料颜色的是（    ） A．观察保卫细胞中的叶绿体 B．观察人的口腔上皮细胞 C．观察玉米种子的胚乳 D．检验绿叶在光照下制造淀粉 3．青州蜜桃是我省优良果树品种之一。下列对青州蜜桃的认识不合理的是（　　） A．枝芽的生长点可以形成新的芽结构 B．桃花中最重要的结构是雌蕊和雄蕊 C．根尖主要依靠伸长区吸收水和无机盐 D．叶片制造的有机物经筛管输到果实 4.（2025·山东烟台·中考真题）题目：在森林里，松鼠有时候会将小树苗的树皮啃食一圈、从而导致树苗死亡。关于树苗死亡原因的分析，顺序正确的是（    ） ① 水分的吸收和运输受阻 ② 根细胞缺少营养死亡 ③ 叶片得不到水分干枯 ④ 叶片制造的有机物无法运输给根 A．①③④② B．④①③② C．④②①③ D．①③②④ 5.（2025·山东潍坊·中考真题）题目：关于叶绿体的起源，科学家提出了一种解释：约15亿年前，某种细胞吞噬了原始光合细菌，被吞噬的细菌不仅没有被分解，反而在细胞中生存了下来。光合细菌从宿主细胞那里获取营养，宿主细胞从光合细菌那里得到光合作用产物。在共同生存繁衍过程中，光合细菌进化为宿主细胞内专门光合作用的叶绿体。下列推测不合理的是（　　） A．原始光合细菌中可能含有叶绿素 B．叶绿体可以在合适条件下脱离植物细胞长期生存 C．叶绿体中可能留有原始光合细菌的遗传物质 D．宿主细胞吞噬光合细菌后，二者形成了共生关系 板书设计 第二节 光合作用 一、核心实验：探究光合作用的条件与产物 1.实验：绿叶在光下制造有机物 实验步骤：暗处理→选叶遮光（对照）→光照→酒精脱色→清水漂洗→滴加碘液→ 冲洗观察 实验结论： 1.淀粉是光合作用的产物 2.光是光合作用的必要条件 二、光合作用的核心要素 原料 二氧化碳、水 条件 光能、叶绿体（含叶绿素） 场所 主要在叶片的叶绿体中 产物 有机物（如淀粉）、氧气 三、反应式与实质 1. 反应式： 2. 实质 物质转化：将无机物转化为有机物 能量转化：将光能转化为储存在有机物中的化学能 四、光合作用的意义 1.生物圈的“食物来源”：为自身及其他生物提供有机物 2.维持碳-氧平衡：吸收、释放，调节大气成分 3.能量流动起点：为生物圈提供最根本的能量来源 五、实际应用：提高光合效率 农业措施：合理密植、间作套种（充分利用光照） 环境调控：控制温度、增加二氧化碳浓度（设施农业常用） 课后作业 1．2025年初，在中国空间站梦天实验舱的一个“太空抽屉”里，科研人员通过物理化学方法成功将光能转化为化学能并储存在它所制造的有机物中。与该过程相似的生理活动可发生的场所是（    ） A．液泡 B．线粒体 C．叶绿体 D．细胞核 【答案】C 【分析】（1）叶绿体是植物进行光合作用的场所，能将光能转化为化学能，将二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物，并释放出氧气。 （2）液泡内含有细胞液，溶解着多种物质，如色素、糖类、有机酸等。 （3）线粒体是呼吸作用的主要场所，能将有机物中的化学能释放出来，供细胞利用。 （4）细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 【详解】A．液泡主要功能是储存细胞液，与将光能转化为化学能并制造有机物的过程无关，A错误。 B．线粒体是呼吸作用的场所，能分解有机物释放能量，而不是将光能转化为化学能储存到有机物中，B错误。 C．叶绿体是光合作用的场所，绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气，与题干中“将光能转化为化学能并储存在它所制造的有机物中”的过程相似，C正确。 D．细胞核控制着生物的发育和遗传，不参与将光能转化为化学能的过程，D错误。 故选C。 2．如图为叶片光合作用的过程示意图，以下说法错误的是（    ） A．图中A表示二氧化碳，从空气中来 B．图中B表示水，从根部运输来 C．图中C表示水，蒸发到空气中 D．图中D表示有机物，从叶运输到其他部位 【答案】C 【分析】（1）光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。其表达式为：二氧化碳+水有机物（储存着能量）+氧气。 （2）题图中：A表示二氧化碳，从空气中进入叶片参与光合作用；B表示水，由根通过导管运输到叶片；C表示氧气，是光合作用的产物，释放到空气中；D表示有机物，通过筛管从叶片运输到植物体的其他部位。 【详解】A．在光合作用中，二氧化碳是光合作用的原料，它从空气中通过叶片上的气孔进入叶肉细胞参与光合作用，所以图中A表示二氧化碳，A正确。 B．水是光合作用的原料之一，植物通过根从土壤中吸收水分，然后通过导管向上运输到叶片，所以图中B表示水，B正确。 C．光合作用产生氧气，图中C表示氧气，它是光合作用的产物，会释放到空气中，而不是水，C错误。 D．光合作用制造的有机物主要是淀粉等糖类，这些有机物会通过筛管从叶片运输到植物体的其他部位，供植物生长、发育和繁殖等生命活动利用，所以图中D表示有机物，D正确。 故选C。 3．若某植株的一片叶的主要叶脉被切断（如甲叶），另一叶片在C处的两面对应贴上锡箔（如乙叶）；暗处理一昼夜后，在阳光下照射4小时，取下两叶片，经脱色并用碘液处理，A部位不呈蓝色，B部位呈蓝色，锡箔C部位不呈蓝色。以上实验能够证明光合作用需要（    ） A．水和光 B．叶绿体和光 C．水和二氧化碳 D．水和叶绿体 【答案】A 【分析】（1）绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体中把二氧化碳和水合成了淀粉等有机物，并且把光能转化成化学能，储存在有机物中，这个过程就叫光合作用。（2）对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理是的就是对照组。 【详解】甲叶片把主叶脉切断，由于叶脉中有输导组织导管和筛管，这样甲叶片离茎远的一端A就得不到从根运输来的水分了，因此在甲叶的切口两端的A、B就形成以水分为唯一变量的对照实验组，实验的结果是切口的下端的B变蓝，而切口上端的A不变蓝，说明切口下端叶片B部分进行了光合作用制造了淀粉，而切口的上端A部分因为没有水分，则不能进行光合作用，因此植物进行光合作用需要水分。叶片乙的中间贴上锡箔即C部分叶片遮光，周围部分不遮光，这样就形成以光照为唯一变量的对照组，而实验的结果是周围见光部分变蓝，说明见光的部分进行光合作用制造了淀粉，而未见光的C部分不能正常进行光合作用造淀粉。因此证明植物进行光合作用需要光。所以，以上实验能够证明 光合作用需要水和阳光，故BCD错误，A正确。 故选A。 4．某生物兴趣小组利用银边天竺葵，开展关于光合作用的探究实验，他们对银边天竺葵进行如图所示的处理（固体氢氧化钠能吸收二氧化碳），在光下照射几小时后取下叶片A和B，脱色处理后，用碘液检验。下列叙述错误的是（    ） A．叶片A绿色部分和非绿色部分对照，变量为叶绿素 B．叶片A和B是对照实验，其实验变量是固体氢氧化钠 C．滴加碘液后，叶片A绿色部分变蓝 D．滴加碘液后，叶片B整体不变蓝 【答案】B 【分析】对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同外，其他条件都相同的实验，这个不同的条件，就是唯一变量。 一般的，对实验变量进行处理的，就是实验组，没有对实验变量进行处理的就是对照组。 为确保实验组、对照组实验结果的合理性，对影响实验的其他相关因素应设置均处于相同且理想状态，这样做的目的是控制单一变量，便于排除其它因素对实验结果的影响和干扰。 【详解】A．叶片A的绿色部分含有叶绿体，能进行光合作用；非绿色部分不含叶绿体，不能进行光合作用。该对照实验中，除叶绿体这一因素不同外，其他条件都相同，所以变量为叶绿体，通过对比可以说明叶绿体是光合作用的场所，A正确。 B．对照实验是指在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同之外，其他条件都相同的实验。叶片A和B对比，叶片B所处的环境中二氧化碳被固体氢氧化钠吸收，叶片A处于正常有二氧化碳的环境中，所以其实验变量是二氧化碳，而不是固体氢氧化钠，B错误。 C．叶片A的绿色部分含有叶绿体，在光下能进行光合作用制造淀粉，淀粉遇碘液变蓝色。所以滴加碘液后，叶片A绿色部分变蓝，C正确。 D．叶片B所处的环境中二氧化碳被固体氢氧化钠吸收，植物因缺乏二氧化碳不能进行光合作用，无法制造淀粉。所以滴加碘液后，叶片B整体不变蓝，D正确。 故选B。 5．下图一是菜豆种子萌发过程的示意图，图二是菜豆植株的叶片进行光合作用的示意图（A、B、C、D代表相关物质）。请据图分析并运用所学知识回答下列问题。 (1)菜豆种子的胚是由 发育而来的，图一中E为幼叶是由菜豆种子胚中的 发育而来的。 (2)图二中的A代表 ，C代表 ，请写出菜豆植株进行光合作用的式子： 。 (3)为探究菜豆植株的蒸腾作用，生物兴趣小组在某晴天的上午，将菜豆植株的地上部分用透明塑料袋套住并扎紧袋口（如图一所示），一段时间后，发现塑料袋内聚有水珠，这些水珠主要是菜豆植株体内的水分从其表面以 状态散失出来后形成的。 【答案】(1) 受精卵 胚芽 (2) 氧气 有机物 二氧化碳+水有机物（储存着能量）+氧气 (3)水蒸气 【分析】（1）一朵花经过传粉受精后，子房发育成果实，胚珠发育成种子，受精卵发育成胚。菜豆种子的胚包括胚芽、胚轴、胚根和子叶，胚芽将来发育成茎和叶，胚轴将来发育成连接茎与根的部分，胚根将来发育成根，子叶储存营养物质。 （2）绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程，叫做光合作用。图二中：A是氧气，B是二氧化碳，C是有机物，D是水。 （3）蒸腾作用是指植物体内的水分通过叶片的气孔以水蒸气的形式散发到大气中去的一个过程。 【详解】（1）受精完成后，受精卵发育成胚，所以菜豆种子的胚是由受精卵发育而来的。菜豆种子的胚中的胚芽将来发育成茎和叶，图一中E为幼叶是由菜豆种子胚中的胚芽发育而来的。 （2）由分析可知，图二中的A代表氧气，C代表有机物，它们都是光合作用的产物。 光合作用的原料是二氧化碳和水，场所是叶绿体，条件是光，产物是有机物和氧。可见，菜豆植株进行光合作用的式子为：二氧化碳+水有机物（储存着能量）+氧气。 （3）蒸腾作用是指植物体内的水分通过叶片的气孔以水蒸气的形式散发到大气中去的一个过程。将菜豆植株的地上部分用透明塑料袋套住并扎紧袋口，一段时间后，发现塑料袋内聚有水珠，这些水珠主要是菜豆植株体内的水分从其表面以水蒸气状态散失出来后形成的。 教学反思 本节课作为初中生物学的核心概念课，其教学成败直接关系到学生对植物生命活动乃至整个生态系统理解的基石是否牢固。回顾本节课的教学实施，既有可圈可点之处，也暴露出一些需要深思和改进的问题。 一、 成功之处（做得好的方面） 以探究为主线，学生主体地位突出。 成功地将“绿叶在光下制造淀粉”这一验证性实验，转化为学生主导的探究性活动。采用“侦探破案”的比喻来解释实验步骤，极大地激发了学生的兴趣。学生们在“清空现场（暗处理）”、“设置陷阱（遮光对照）”、“证据显形（滴加碘液）”等趣味环节中，不仅记住了步骤，更深刻地理解了科学实验的严谨逻辑，特别是对照思想和单一变量原则已初步植入学生心中。 板书设计成为有效的认知支架。 课堂上动态生成的框架式板书，清晰地呈现了“问题-证据-结论”的科学探究路径。学生在课堂小结时，能够看着板书完整地复述本节课的探究过程和核心结论，说明板书有效地起到了梳理知识、结构化思维的作用，成为了学生构建知识体系的“导航图”。 核心概念的构建水到渠成。 由于有了前面两个扎实的实验证据作为支撑，在引导学生总结光合作用反应式时，显得格外顺畅。通过提问“原料是什么？”“我们证明了什么产物？”“哪个实验证明了氧气？”“这个过程需要在什么条件下进行？”，学生们能很自然地将反应式的各部分填充完整，实现了从感性经验到理性概念的飞跃。 情感态度价值观自然渗透。 在讨论光合作用意义时，结合“如果没有光合作用”的假设，学生们自发地认识到绿色植物是生物圈的“基石”和“能量站”。保护植被、爱护环境不再是一句空洞的口号，而是基于科学认知的内在需求，社会责任感的培养落到了实处。 二、 不足之处（有待改进的方面） 实验环节的时间掌控与细节指导有待加强。 “酒精脱色”环节耗时比预期长，且部分小组在“隔水加热”的操作上不够规范，存在安全隐患的担忧。虽然反复强调，但仍有学生急于求成。这说明对实验关键技能的重点演示和巡视指导仍需加强。未来可以考虑录制一个微课视频，在实验前精准展示规范操作和常见错误，提高效率和安全系数。 对“能量”变化的处理略显生硬。 虽然板书和讲解中都提到了有机物“储存着能量”，但对于七年级学生而言，“光能转化为化学能”是一个非常抽象的概念。本节课仅通过讲授点明，缺乏更直观、形象的载体（如比喻、动画等），导致部分学生对此理解不深，可能只是机械记忆。这是本节课概念构建的一个薄弱点。 面向全体学生的分层引导不足。 在小组讨论和回答问题环节，活跃的往往是基础较好、思维敏捷的学生。部分理解速度较慢的学生在复杂的实验逻辑面前显得有些吃力，他们虽然能观察到现象，但将多个步骤的目的串联起来并内化为自己的逻辑，还存在困难。教学中缺乏为这些学生设计的、更具梯度的引导性问题或辅助学习单。 / 学科网（北京）股份有限公司 $