山东东营市利津县高级中学5.4光合作用与能量转化作业设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学作业设计方案以《光合作用与能量转化》为例，紧扣生命观念、科学思维等核心素养，采用模块化分层设计。基础巩固、辨析理解全员必做，综合应用、探究实践及素养拓展分层选做，适配高一学生认知特点，总时长控制在20-25分钟。 通过多样化练习提升学习效果，基础题夯实光合阶段、场所等核心概念，辨析题区分“三率”等易混点培养科学思维，探究实践题结合大棚种植等真实情境强化探究实践能力。评价采用书面批改与思维评价结合，素养拓展题如绘制思维导图、分析生态碳平衡，助力树立生命观念与社会责任。

高中生物学作业模块化设计 ——以《光合作用与能量转化》为例 利津县高级中学 马文锋 一、指导思想 普通高中生物学课程以立德树人为根本任务，围绕生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四大核心素养开展育人教学。严格按照基础性、综合性、应用性、创新性四维能力目标规划作业内容，按照基础达标、能力提升、拓展创新三个层次因材施教。让生物作业成为深化概念理解、训练逻辑思维、规范科学表达、提升实验探究能力、树立正确生命观念、强化社会责任担当、培育创新意识与科学精神的重要载体。 二、设计思路 1. 设计理念 紧扣生命观念、科学思维、探究实践、社会责任四大核心素养，立足光合作用物质与能量转化观念，训练图表分析、逻辑推理思维，结合实验探究落实探究能力，联系农业生产体现生物实用价值。 2. 设计原则 目标贴合：紧扣光反应、暗反应过程、影响因素、光合速率计算重难点。 梯度分层：基础识记→辨析易错→综合应用→实验探究逐层递进。 时长控制：课后作业总时长25分钟左右。 情境融合：结合大棚种植、光照调控、植物抗逆性变适真实场景。 全员适配：必做题保障基础过关，选做题满足拔高拓展。 3. 设计目标 知识目标：熟记光合作用阶段、场所、物质能量变化，掌握影响光合速率的环境因素。 能力目标：能分析光合曲线图、判断物质含量变化，简单计算净光合、总光合速率。 素养目标：建立物质能量观，学会实验分析，能用光合知识解释农业增产原理。 三、作业基础信息 适用年级：高一 对应章节：必修1 光合作用与能量转化 完成形式：课后书面作业+弹性实践作业 预计时长：20-25分钟 四、作业模块分层设计 模块一：基础巩固·全员必做 作业定位：夯实核心概念、结构与生理过程 1.下图是光合作用过程的图解，请据图回答下列问题。 （1）图示①、②和③依次为______、_____和____。 （2）⑤过程为____阶段，此阶段的色素分布于叶绿体的_____上。⑤过程发生的场所在____。 （3）⑥过程为____阶段，该过程发生的场所在_____。 （4）请结合图示过程，写出光合作用的总反应式_____。 2．请解释色素提取与分离实验的现象与原因。 （1）测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是________________。 （2）色素带扩散速度与宽窄度分别说明了什么问题________？ （3）叶片叶绿素含量测定时，可先提取叶绿体色素，再进行测定。提取叶绿体色素时，选择乙醇作为提取液的依据是_____。 模块二：辨析理解·全员必做 作业定位：区分易混概念，破除思维误区 1．夏季晴朗的白天，中午光合速率下降的原因是________，将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。如果将环境中CO2含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3、C5和ATP含量的变化情况依次是  ______________。 2.下图是常考的关于植物“三率”（ 呼吸速率、净光合速率、总光合速率）问题图解，请结合图解完善表格中内容。 光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目 表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量) O2 CO2 有机物 真正光合速率 _____或_____ _____或_____ _____ 净光合速率 _____ _____ _____ 呼吸速率 ______ _____ _____ 计算公式：真正光合速率＝_____速率＋_____速率 模块三：综合应用·分层选做 作业定位：对接高考，运用知识分析问题 1.某科研人员将绿色的小麦植株放在温度适宜的密闭容器内，在黑暗和适宜的光照条件下，测定该容器内氧气量的变化如下图所示。回答下列问题： （1）AB段对应时间内，小麦产生氧气的平均速率是________________。 （2）图中5~15min内，该容器内氧气量增加的速率逐渐减小，主要原因是____________。 2.某研究小组采用“半叶法”对莲藕叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB（单位：mg），则该植物细胞总光合作用速率为多少，写出推算过程_____。 模块四：探究实践·小组弹性选做 作业定位：落实科学探究思维，注重实验分析 1.干旱胁迫会对玉米的正常生长产生影响，合理灌溉可以有效缓解干旱胁迫，但是不同的灌溉方法有不同的效果。常用的灌溉方法有滴灌和喷灌，请设计实验，探究干旱胁迫下灌溉玉米幼苗适合用滴灌还是喷灌，简要写出实验思路：_____________。 2.水稻是我国重要的粮食作物，非生物逆境影响是制约水稻产量的主要限制因子之一。为探究干旱-高温交叉胁迫对水稻幼苗光合作用的影响，研究人员以水稻品种“N22”为材料开展研究，测定了相关的生理参数，结果如下图、表。请回答下列问题： （注：CK：正常生长；H：单一高温处理；DH：干旱-高温交叉处理） （1）结合图、表分析，单一高温处理会导致水稻幼苗净光合速率________，其原因有：①高温胁迫会抑制________的活性，从而降低叶绿素含量；②________。 （2）茉莉酸甲酯（MeJA）是一类重要的植物激素，也是植物抵御逆境胁迫所必需的。为研究MeJA是否通过促进D1蛋白的合成来减轻持续高温对植物叶片光合作用的抑制作用，研究人员利用若干长势相同的水稻幼苗、MeJA、林可霉素（LinC，D1蛋白合成抑制剂）、清水等材料和试剂进行探究，具体如下： 实验思路：将甲组幼苗用清水处理，乙组幼苗用MeJA处理，丙组幼苗用________处理；再将甲、乙、丙组幼苗置于_________条件下培养，一段时间后测量各组光合作用强度。 预期结果与结论：若____________，则说明MeJA通过促进D1蛋白的合成减轻持续高温对植物叶片光合作用的抑制作用。 模块五：素养拓展·兴趣提升选做 模块五：素养拓展·兴趣提升选做 作业定位：联系生活生产，树立社会责任 1.在冬季，低温胁迫和光照不足会严重影响蔬菜生长。科研小组研究在大棚中LED补光和根区加温对辣椒产量的影响，结果如下表所示。回答下列问题： （1）冬季植物根区温度低，会降低_______的活性影响细胞呼吸及能量供应，从而影响根系的生长以及根系对________的吸收，进一步影响植物的生长。 （2）对比CK组与LED组数据，并结合光合作用原理分析，补光可以显著增大果实产量的主要原因，一是________，二是补光有利于________。 （3）在此实验的基础上，为了进一步探究根区加温18℃和补光强度的最佳增产组合，请简要写出实验思路：________。 2. 请结合所学知识绘制光合作用全过程思维导图。 3. 查阅资料并分析植被光合作用对生态碳平衡的作用和影响。 作业参考答案 模块一：基础巩固·全员必做 1.（1）O2 NADPH ATP （2）光反应 类囊体薄膜 叶绿体类囊体薄膜 （3）暗反应 叶绿体基质 2.（1）叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 （2）扩散速度越快说明溶解度越高。色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 （3）光合色素易溶于有机溶剂 模块二：辨析理解·全员必做 1. 夏季晴朗的白天，中午光合速率下降的原因是光照过强、温度过高，有些植物为了 减少水分的散失会关闭部分气孔，导致CO2供应不足，直接限制暗反应阶段。 下降、上升、上升 2. 光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目 表示方法(单位面积的叶片在单位时间内变化量) O2 CO2 有机物 真正光合速率 O2产生(生成)速率或叶绿体释放O2量 CO2固定速率或叶绿体吸收CO2量 有机物产生(制造、生成)速率 净光合速率 植物或叶片或叶肉细胞O2释放速率 植物或叶片或叶肉细胞CO2吸收速率 有机物积累速率 呼吸速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 有机物消耗速率 计算公式：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 模块三：综合应用·分层选做 1.（1）6×10-8mol/min （2）密闭容器内CO2浓度越来越低，导致植物光合速率降低，O2的产生速率降低 2. 1/6（MB—MA）mg/h。相同时间段内遮光部分A只进行了细胞呼吸，而曝光部分B细胞呼吸和光合作用同时进行，实验开始时两者的起始质量相同（可设为a mg），则两者的重量差M=MB-MA=（a+6小时内光合作用合成量-6小时内细胞呼吸消耗量）-（a-6小时内细胞呼吸消耗量）=6小时内光合作用合成量，故该植物总光合作用强度为1/6（MB-MA）mg/h 模块四：探究实践·小组弹性选做 1. 选取生长状况相同的玉米幼苗若干，随机均分为两组，分别标记为A组和B组，在同样干旱胁迫条件下，A组采用滴灌方式灌溉，B组采用喷灌方式灌溉，其他条件相 同且适宜，一段时间后，分别检测两组玉米幼苗的生长状况（或净光合速率、气孔 导度、胞间CO2浓度等指标），比较两组的差异。 2. （1） 降低 叶绿素合成相关酶 高温使气孔导度下降，胞间CO2浓度降 低，CO2供应不足，暗反应速率下降，净光合速率降低 （2） 适宜浓度的MeJA和林可霉素（LinC） 持续高温 光合作用强度：乙组>甲组>丙组（乙组光合强度高于甲组，丙组光合强度低于甲组） 模块五：素养拓展·兴趣提升选做 1.（1）细胞呼吸相关酶 无机盐离子 （2）补光可以增大冠层直径，扩大光照面积，从而提高光合作用 光反应合成更多ATP、NADPH，进而促进暗反应合成更多有机物 （3）在根区加温18℃的条件下，设置一系列梯度变化的补光强度进行上述实验，一段时间后测量单株产量和单产，综合考量确定最佳组合 2.略 3.略 五、分层作业安排 1. 基础层：模块一+模块二，掌握课本基础知识点。 2. 提高层：增加模块三基础、中档题型，熟练解题逻辑。 3. 拓展层：完成全部题型+探究拓展题，强化综合分析能力。 六、作业评价方式 1. 书面批改：标注错误点，批注物质变化、曲线解题思路。 2. 思维评价：简答、分析题重点评判逻辑完整性和严谨性。 3. 自主复盘：学生对照答案标注错题，写明错误原因分析。 七、反馈纠错设计 1. 集中讲解光合曲线、物质突变变化高频错题。 2. 针对光合呼吸混淆点补充变式小题训练。 3. 督促学生将典型错题整理至错题本归类解析。 学科网（北京）股份有限公司 $