3.1.3 植物通过光合作用固定光能（第二课时）教学设计-2025-2026学年济南版生物七年级下册

该初中生物学教学设计聚焦光合作用中二氧化碳的原料作用及光照强度对效率的影响，通过复习光合作用原料产物及遮光实验旧知，结合温室大棚情境与二氧化碳浓度曲线，衔接上一课时，搭建从定性到定量分析的学习支架。 资料特色在于融合数字化实验（二氧化碳传感器、软件分析曲线）与对照实验设计，以“时间—二氧化碳”曲线分组探究、农业间作套种案例分析，落实科学思维与探究实践，助学生提升数据分析能力与社会责任意识，为教师提供核心素养导向的结构化教学流程。

《植物通过光合作用固定光能》第2课时教案 学科 初中生物 年级册别 七年级下册 共2课时 教材 济南版《义务教育教科书·生物学七年级下册》 授课类型 新授课 第2课时 教材分析 教材分析 本课是第三单元“植物的生活”中关于光合作用的深化与应用环节，承接上一课时对“光合作用产物”的探究，重点聚焦于“二氧化碳作为原料”和“光照强度对效率的影响”两大核心问题。教材通过“探究二氧化碳是光合作用的原料”实验设计、数据分析（图3.1-17、3.1-18）以及农业生产中的实际应用案例（间作套种、合理密植），引导学生从定性认识走向定量分析，理解影响光合作用的关键外部因素。内容强调科学探究的严谨性与技术手段的进步，体现了“科学思维”与“探究实践”的深度融合，为后续学习“生态系统的能量流动”奠定基础。 学情分析 经过第一课时的学习，学生已掌握光合作用的基本概念、产物验证方法及科学史脉络，具备一定的实验操作经验与初步的变量控制意识。但对“如何定量研究”“如何解读曲线图”等高阶能力仍较薄弱，部分学生可能将“光照强=光合作用强”简单化，忽略“饱和点”“补偿点”等复杂现象。同时，学生对数字化实验设备（如传感器、数据采集器）的操作不熟练，存在畏难情绪。教学中需通过真实情境任务、可视化数据分析、小组协作探究等方式，降低认知门槛，提升科学素养。 课时教学目标 生命观念 1. 能够解释二氧化碳在光合作用中作为反应物的角色，理解其浓度变化与光合作用速率的关系。 2. 能运用“光合作用速率随光照强度变化”的规律，解释自然界中植物分布与生长现象。 科学思维 1. 能基于实验数据（二氧化碳浓度曲线）进行趋势分析，推断光合作用强度的变化规律。 2. 能识别并解释实验中的对照组与实验组，理解单一变量原则的科学意义。 探究实践 1. 能独立操作实验软件，添加并分析“时间—二氧化碳”关系曲线，掌握数字化实验基本流程。 2. 能根据实验数据提出合理假设，并设计简单的对比实验方案。 态度责任 1. 能认识到提高光能利用率对保障粮食安全的重要性，增强科技兴农的责任感。 2. 能在实验中遵守规程，尊重数据，养成实事求是的科学态度。 教学重点、难点 重点 1. 理解二氧化碳是光合作用的必要原料，能通过实验现象加以证明。 2. 能从“时间—二氧化碳”曲线中读取关键信息，分析光合作用速率变化。 难点 1. 理解“二氧化碳浓度下降”与“光合作用进行”的因果关系，避免与呼吸作用混淆。 2. 解读非线性曲线（如先快速下降后趋于平缓）所反映的光合作用“饱和现象”。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 多媒体课件、实验软件、二氧化碳传感器、数据采集器、计算机、投影仪、黑板、粉笔 教学环节 教师活动 学生活动 复习导入：回顾旧知，引出新疑【5分钟】 一、温故知新，激活已有认知 （一）、快速问答，巩固核心知识 1. 教师提问：上节课我们学习了什么？光合作用的原料是什么？ 2. 学生抢答：二氧化碳和水；产物是有机物和氧气。 3. 追问：我们是如何证明叶片在光下制造了淀粉的？关键步骤是什么？ 4. 学生回答：用黑纸片遮光，碘液检测，未遮光部分变蓝。 5. 提问：如果把这盆天竺葵放在黑暗处，它还会产生淀粉吗？为什么？ 6. 引导学生明确：光是光合作用的必要条件，没有光就无法合成有机物。 （二）、创设新情境，提出驱动性问题 1. 教师展示一张温室大棚内种植草莓的照片，提问：这些草莓长得又大又甜，你知道它们是如何被精心照料的吗？ 2. 展示图3.1-18：实验器内二氧化碳浓度随时间变化的曲线图。 3. 提问：观察这条曲线，你发现了什么？二氧化碳浓度是怎么变化的？ 4. 过渡：这不仅仅是温度或湿度的变化，更隐藏着一个重大秘密——植物正在“吃掉”空气中的二氧化碳！今天，我们就来当一回“植物侦探”，揭开二氧化碳在光合作用中的真正角色。 1. 积极抢答，回顾光合作用的原料、产物及关键实验。 2. 观察曲线图，发现二氧化碳浓度随时间逐渐下降。 3. 提出疑问：为什么二氧化碳会减少？是不是被植物吸收了？ 评价任务 知识回忆：☆☆☆ 观察敏锐：☆☆☆ 问题意识：☆☆☆ 设计意图 以真实农业场景引入，迅速唤起学生对“光合作用”在生产中应用的关注。通过“曲线图”这一直观材料，制造认知冲突，激发探究欲望。快速问答环节帮助学生巩固上节课核心知识，实现“承上启下”的自然过渡，为本课重点——“二氧化碳的作用”做好铺垫。 实验探究：数字探秘——分析“时间—二氧化碳”曲线【15分钟】 一、数字化实验：解读二氧化碳浓度变化 （一）、演示实验软件操作流程 1. 教师打开实验软件，进入“通用软件”界面，向学生清晰展示操作路径： - 点击“添加”按钮 → 选择“时间”作为x轴 → 选择“CO₂（二氧化碳）”作为y轴 → 点击“确定”。 2. 展示生成的“时间—二氧化碳”关系曲线（对应图3.1-17），强调：这条曲线记录的是实验器内二氧化碳浓度随时间的变化情况。 3. 提问：曲线开始时，二氧化碳浓度是上升还是下降？说明了什么？ 4. 引导学生观察：初始阶段，曲线呈缓慢下降趋势，表明植物开始进行光合作用，消耗二氧化碳。 5. 进一步追问：随着光照持续，曲线下降速度加快了吗？之后呢？ 6. 教师动态演示：点击“打开光源”，调整光照强度，观察曲线实时变化。 7. 指出：光照越强，曲线下降越快，说明光合作用越旺盛。 8. 再次调整光照至最弱，观察曲线变化：下降速度减慢，甚至接近水平，说明光合作用减弱。 9. 强调：这是数字化实验的魅力——我们能“看见”看不见的气体变化过程。 （二）、分组任务：解读曲线，提炼结论 1. 将全班分为6个小组，每组4人，发放任务卡： - 任务1：描述曲线的整体变化趋势。 - 任务2：找出曲线下降最快的时段，并分析原因。 - 任务3：思考：当曲线趋于平缓时，意味着什么？ 2. 教师巡回指导，提示学生关注坐标轴单位、数值变化幅度、斜率大小。 3. 鼓励学生用“先……然后……最后……”的句式描述变化过程。 4. 引导学生总结：光合作用速率受光照强度影响，光照越强，速率越快；但达到一定强度后，速率不再增加，出现“饱和现象”。 1. 认真观看教师演示，理解软件操作流程。 2. 分组讨论任务卡，结合曲线图进行分析。 3. 描述曲线变化：初期缓慢下降，中期快速下降，后期趋于平缓。 4. 推测：光照强时，光合作用快，消耗二氧化碳多；光照弱时，光合作用慢，消耗少。 5. 尝试解释“趋于平缓”的原因：可能是原料（二氧化碳）不足或酶活性已达极限。 评价任务 操作理解：☆☆☆ 数据解读：☆☆☆ 合作表达：☆☆☆ 设计意图 将抽象的“气体交换”过程转化为可视化的“曲线变化”，极大降低了学生的理解难度。通过亲自操作软件、观察动态变化，学生能够直观感受“光强→速率→气体变化”的因果链。分组任务设计层层递进，引导学生从“看图”到“析图”再到“释图”，培养数据分析与科学推理能力，落实“科学思维”目标。 深度探究：揭秘“碳源”之谜，构建完整模型【12分钟】 一、整合证据，建立因果逻辑 （一）、联系前文，强化认知 1. 教师提问：我们已经知道，植物在光下会消耗二氧化碳。那么，这些二氧化碳去了哪里？ 2. 引导学生回顾：在光合作用反应式中，二氧化碳是原料之一，它被用来合成有机物。 3. 提问：如果空气中没有二氧化碳，光合作用还能进行吗？ 4. 学生思考后回答：不能。 5. 强调：二氧化碳是光合作用不可或缺的“建筑材料”！ （二）、设计对比实验，验证假设 1. 教师出示问题：如何证明二氧化碳是光合作用的必需原料？ 2. 引导学生参考教材第19页“探究二氧化碳是光合作用的原料”实验思路： - 实验组：有二氧化碳，光照。 - 对照组：无二氧化碳（如用氢氧化钠溶液吸收），光照。 3. 提问：如果对照组的叶片滴加碘液后不变蓝，而实验组变蓝，说明了什么？ 4. 学生回答：说明没有二氧化碳，光合作用无法进行，也就无法产生淀粉。 5. 教师小结：这个实验设计巧妙地运用了“对照实验”原理，排除了其他干扰因素，有力地证明了二氧化碳的作用。 （三）、构建知识模型 1. 教师在黑板上绘制“光合作用影响因素”模型图： - 中心：光合作用速率。 - 四条箭头指向： - 光照强度（正相关，有饱和点） - 二氧化碳浓度（正相关，有饱和点） - 温度（影响酶活性，有最适范围） - 叶面积（影响总光合量） 2. 强调：农业生产中提高产量，就是围绕这四个因素进行优化。 1. 思考二氧化碳的去向，联想到“合成有机物”。 2. 设计对比实验方案，理解对照组的意义。 3. 讨论并得出结论：二氧化碳是光合作用的必需原料。 4. 构建影响因素模型，理解多因素共同作用。 评价任务 逻辑严密：☆☆☆ 实验设计：☆☆☆ 模型构建：☆☆☆ 设计意图 从“现象观察”深入到“机制探究”，引导学生经历“提出假设—设计实验—论证结论”的完整科学探究链条。通过对比实验的设计，强化了“单一变量”和“对照实验”的核心思想。最后构建多因素影响模型，使知识从点状走向网络，帮助学生形成系统性、整体性的生命观念，实现从“知道”到“理解”的飞跃。 应用拓展：智慧农业，未来可期【8分钟】 一、链接现实，展望科技前沿 （一）、解读现代农业技术 1. 教师展示图3.1-19（玉米与花生间作）和图3.1-20（合理密植），提问： - 为什么要把玉米和花生种在一起？ - 为什么说“合理密植”不是越密越好？ 2. 引导学生思考：这两种做法都是为了充分利用光能。 - 间作：不同高度的作物错开，让阳光穿透到下层，增加总光合面积。 - 合理密植：保证每株植物都能获得充足光照，避免因过密导致互相遮挡。 3. 强调：这些都是基于对“光合作用需要光”这一原理的深刻理解。 （二）、走进智能温室 1. 教师展示智能温室图片，讲解： - 利用计算机和电子传感系统，自动监测并调控光照、温度、湿度、二氧化碳浓度、营养液等。 - 当二氧化碳浓度低于阈值时，系统会自动补充；当光照不足时，会启动补光灯。 2. 提问：这种“全封闭生产方式”有哪些优势？ 3. 学生回答：不受季节和天气影响，产量稳定，资源利用效率高。 4. 结束语：未来的农业，将是科技与自然的完美融合，而这一切，都建立在对光合作用深刻理解的基础之上。 1. 分析间作和密植的科学原理，理解其目的。 2. 讨论智能温室的运作机制，体会现代科技的力量。 3. 交流对未来农业的想象，激发创新兴趣。 评价任务 应用迁移：☆☆☆ 科技认知：☆☆☆ 创新思维：☆☆☆ 设计意图 将课堂知识延伸至社会生活与科技前沿，体现“学以致用”的教育理念。通过分析具体农业措施，让学生体会到生物知识的巨大价值。介绍智能温室技术，拓宽学生视野，激发对生命科学的兴趣，培养面向未来的责任感与使命感。 课堂小结：构建知识体系，升华情感价值【5分钟】 一、师生共建知识框架 （一）、思维导图梳理 1. 教师带领学生，在黑板上构建本课思维导图： - 中心：光合作用的高效进行。 - 分支1：必要原料——二氧化碳（来源：大气，可通过增施“气肥”提高）。 - 分支2：关键条件——光照（强度、时间，可通过补光、合理密植优化）。 - 分支3：影响因素——温度、叶面积等。 - 分支4：人类应用——间作套种、合理密植、智能温室。 2. 在“应用”分支下，标注：“保护森林 = 维持碳氧平衡 = 保障地球生命” （二）、情感升华 1. 教师总结：我们每天呼吸的每一口空气，吃的每一粒粮食，都源于亿万棵绿色植物的光合作用。 2. 呼吁：让我们珍惜每一片绿叶，守护好我们的“地球之肺”！ 3. 结束语：今天的探索只是开始，未来，你们将成为推动农业科技发展的中坚力量！ 1. 跟随教师完善思维导图，梳理知识脉络。 2. 体会光合作用对人类生存的重大意义。 3. 激发环保意识与科技报国的理想。 评价任务 知识结构：☆☆☆ 情感共鸣：☆☆☆ 表达自信：☆☆☆ 设计意图 通过思维导图实现知识的系统化整合，帮助学生形成长期记忆。情感升华环节将科学知识与社会责任紧密结合，引导学生从“学习者”转变为“守护者”和“创造者”，真正实现“立德树人”的根本目标，完成本课的情感与价值观塑造。 作业设计 一、基础巩固题 1. 请根据教材第19页图3.1-17和3.1-18，描述“时间—二氧化碳”曲线的三个典型阶段，并分别说明每个阶段对应的光合作用状态。 2. 完成教材第21页学业检测第2题，回答下列问题： (1) 叶片在酒精中隔水加热后，绿色部分变成了什么颜色？为什么？ (2) 加碘液后②处变蓝，证明光合作用的产物中有什么？ (3) ①③两处均不变蓝，原因分别是什么？ (4) 实验前将植株放在黑暗环境中的目的是什么？ 3. 列举三种可以提高农作物光能利用效率的方法，并简要说明其原理。 二、综合应用题 4. 请你为学校的小菜园设计一份“光合作用优化管理方案”。要求包括：种植布局建议（如是否采用间作）、浇水施肥频率、是否需要安装补光灯，并说明理由。 5. 你家附近有一片荒地，有人提议种树，也有人认为应该开发成停车场。请结合本课所学知识，写一篇200字左右的小短文，阐述“种树比建停车场更有利于环境保护”的理由。 6. 请查阅资料，了解“人工光合作用”在清洁能源领域的最新进展（如模拟光合作用制氢），并撰写一篇300字左右的科普小报告，介绍其工作原理和潜在应用。 【答案解析】 一、基础巩固题 1. ①初始阶段：曲线缓慢下降，说明光合作用刚开始，速率较低；②快速下降阶段：光照充足，光合作用旺盛，大量消耗二氧化碳；③趋于平缓阶段：二氧化碳浓度降至较低水平，或光合作用速率因其他因素（如酶活性）限制而达到饱和，不再显著下降。 2. (1) 黄白色。酒精溶解了叶绿素，使叶片褪色。 (2) 淀粉。 (3) ①处：被黑纸片遮盖，无光照，无法进行光合作用，故无淀粉生成；③处：边缘细胞无叶绿体，无法进行光合作用。 (4) 耗尽叶片中原有的淀粉，避免对实验结果造成干扰。 3. ①间作套种：充分利用不同高度的光照资源，增加光合面积；②合理密植：保证通风透光，避免相互遮挡；③增施“气肥”（二氧化碳）：提高环境中二氧化碳浓度，促进光合作用。 二、综合应用题 4. （示例）建议采用番茄与生菜间作。番茄植株高，生菜喜阴，两者搭配可有效利用垂直空间的光照。浇水应保持土壤湿润，但不宜过湿；施肥以有机肥为主，遵循“少量多次”原则。若冬季光照不足，可安装补光灯，延长光照时间，提高光合效率。 5. （示例）种树能通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，维持碳氧平衡，净化空气。树木还能涵养水源、防止水土流失，为鸟类提供栖息地。而停车场建设会破坏绿地，增加碳排放，加剧城市热岛效应。因此，种树更有益于长远生态健康。 6. （略，需学生自主查阅资料后撰写） 板书设计 二氧化碳是光合作用的“建筑材料” - 光照下，二氧化碳浓度持续下降 - 对照实验：无二氧化碳组，叶片不产生淀粉 影响因素： - 光照强度：正相关，有饱和点 - 二氧化碳浓度：正相关，有饱和点 - 温度、叶面积等 教学反思 成功之处 1. 成功将抽象的“气体变化”转化为可视化的“曲线图”，学生通过观察与分析，实现了从“感性认知”到“理性分析”的跨越。 2. 数字化实验软件的引入，极大提升了课堂的科技含量与趣味性，学生动手操作热情高涨，学习主动性显著增强。 3. “智慧农业”案例的引入，有效连接了课堂知识与现实生活，学生普遍表示“原来生物课这么有用”！ 不足之处 1. 部分学生对“曲线斜率”与“速率”的关系理解仍不清晰，需在下一课时增加专项练习。 2. 实验软件操作虽已演示，但部分小组在实际操作中仍遇到卡顿或误操作，建议提前测试设备或录制操作视频供学生预习。 3. 作业中“人工光合作用”题目开放性强，部分学生反馈资料查找困难，建议提供推荐网站或文献目录。 学科网（北京）股份有限公司 $