5.3.1.2 光合作用的原料 教学设计—2026-2027学年冀少版生物八年级上册

《光合作用的原料》教案-2026-2027学年冀少版（新教材）初中生物八年级上册 一、学情分析 学生通过上一课时已初步了解光合作用的产物是有机物和氧气、条件是光照，初步建立了光合作用的概念，但对“光合作用究竟利用哪些物质作为原料”还不清楚。学生知道植物根能从土壤中吸收水分和无机盐，也知道空气中有二氧化碳，但普遍认为植物生长主要靠土壤，对“空气中的二氧化碳、水也是光合作用原料”缺乏认识，容易受海尔蒙特“只靠水”的片面结论影响。学生的对照实验分析能力在上一课基础上有所提升，但面对“二氧化碳是否为必需原料”这一变量较为隐蔽的实验，仍需要教师引导分析装置设计与变量控制。 二、教材分析 本节是第2课时，教材以“探究二氧化碳是光合作用的必需原料”为核心实验，通过氢氧化钠溶液吸收二氧化碳形成有、无二氧化碳的对照，得出二氧化碳是光合作用原料的结论；再通过海尔蒙特实验和鲁宾—卡门同位素标记实验，论证水也是光合作用的原料。在此基础上归纳光合作用表达式、定义和实质，并联系温室通风、增施“气肥”等农业生产应用。本节上承产物与条件，下启光合作用的场所，是完整建构光合作用概念、理解物质与能量转化的核心环节。 三、核心素养教学目标 依据《义务教育生物学课程标准（2022年版）》，从四个方面设定本课时教学目标： 1. 生命观念：认识到二氧化碳和水是光合作用的原料，理解光合作用中的物质转化与能量转化，形成“物质是生命活动的基础”的生命观念。 2. 科学思维：通过分析对照实验的变量与结果，运用比较、推理等方法得出结论，体会科学史实验设计的严谨性。 3. 探究实践：尝试设计“探究二氧化碳是光合作用必需原料”的对照实验，提高实验设计与结果分析能力。 4. 态度责任：认同光合作用在维持生物圈碳氧平衡和农业生产中的作用，关注运用光合作用原理提高农作物产量的实践。 四、教学重难点 教学重点：二氧化碳和水是光合作用的原料；光合作用表达式、定义与实质。 教学难点：设计对照实验证明二氧化碳是必需原料；理解同位素标记实验证明水是原料的原理。 五、教学过程 环节一　温故知新，情境导入 师：同学们，上节课我们通过两个实验认识了光合作用的产物和条件。先来考考大家：光合作用的产物是什么？ 生：有机物（主要是淀粉）和氧气。 师：条件呢？ 生：光照。 师：很好。那请大家想一想：植物制造出这么多有机物，总得有“原料”吧？这些原料是从哪里来的呢？我们先来看一个几百年前的著名实验。17世纪，科学家海尔蒙特把一棵小柳树栽种在装有装有土壤的大花盆里，只浇雨水，五年后柳树增重了七十多千克，而土壤只减少了不到0.1千克。请大家思考：柳树增加的绝大部分质量是从哪里来的？ 生：不是从土壤来的，因为土壤几乎没减少。 师：那可能是从哪里来的？有同学说浇的水，也有人说空气。海尔蒙特当时认为是水，但他忽略了一种看不见的因素——空气。植物进行光合作用，究竟需要哪些原料？这节课我们就来探究《光合作用的原料》。 【设计意图】以海尔蒙特实验制造认知冲突，让学生直观感受到“植物增重并不主要来自土壤”，引发对光合作用原料的思考。 环节二　探究“二氧化碳是光合作用的必需原料” 师：空气中的二氧化碳能不能被植物利用来制造有机物呢？要证明这一点，我们还是用“绿叶在光下制造淀粉”的思路——如果二氧化碳是必需原料，那么没有二氧化碳的环境中，叶片就不能制造淀粉，滴碘液就不会变蓝。请看教材的探究实验：这里准备了两套装置，甲装置的小烧杯放在盛有氢氧化钠溶液的培养皿里，乙装置的小烧杯放在盛有清水的培养皿里，分别把剪取的带有5至8片叶的天竺葵枝条插入两杯清水中，再用广口瓶把装置扣住，瓶口涂上凡士林防止漏气。 师：先问问大家：氢氧化钠溶液在这里起什么作用？ 生：氢氧化钠能吸收二氧化碳。 师：对，所以甲装置内就没有二氧化碳，而乙装置内有二氧化碳。那这两套装置中的变量是什么？ 生：有没有二氧化碳。 装置 培养皿中溶液 装置内二氧化碳 预期结果（滴碘液） 甲（实验组） 氢氧化钠溶液 无二氧化碳 叶片不变蓝 乙（对照组） 清水 有二氧化碳 叶片变蓝 师：实验前，要把两套装置一起放在暗处24小时，目的是什么？ 生：消耗叶片内原有的淀粉。 师：对，这和上节课的暗处理目的一样。然后一起放到光下照射两三小时，使叶片进行光合作用。之后把叶片脱色、漂洗、滴加碘液。现在请同学们预测：甲装置（无二氧化碳）和乙装置（有二氧化碳）的叶片，分别会变成什么颜色？ 生：甲不变蓝，乙变蓝。 师：实验结果正如预测：滴加碘液后，乙装置的叶片变蓝，说明产生了淀粉；甲装置的叶片不变蓝，说明没有产生淀粉。由此我们得出什么结论？ 生：二氧化碳是光合作用的必需原料。 师：非常正确。这里还要强调实验的严谨性：氢氧化钠溶液吸收了装置内的二氧化碳，使甲装置缺少二氧化碳，其余条件（光、水分、温度）与乙装置相同，从而保证了变量只有“二氧化碳”，实验结论才可靠。请大家把“二氧化碳是光合作用的原料”这一结论记在教材上。另外还要注意，绿色植物通过光合作用不断吸收大气中的二氧化碳、释放氧气，从而维持生物圈的碳氧平衡，这为我们后面学习“绿色植物在生物圈中的作用”埋下伏笔。 【设计意图】通过引导学生分析氢氧化钠对照实验的变量与结果，借助装置对比表，培养基于证据的科学思维和实验设计能力，同时渗透碳氧平衡的生命观念。 环节三　论证“水是光合作用的原料” 师：除了二氧化碳，光合作用还需要别的原料吗？回顾海尔蒙特的柳树实验，柳树增重七十多千克，主要靠什么？ 生：靠浇的水。 师：水参与了有机物的制造，这说明水是光合作用必需的原料。可是，海尔蒙特只强调了水，忽略了空气，其实空气里的二氧化碳也参与了。那现代科学家是怎么确证“水是光合作用原料”的呢？这里向大家介绍一个著名实验。20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记的方法做实验：他们用氧的同位素分别标记水中的氧和二氧化碳中的氧。第一组，向绿色植物提供普通的二氧化碳，浇灌被标记的水；第二组，提供被标记的二氧化碳，浇灌普通的水。然后分析植物释放出的氧气。 师：请大家推测实验结果会怎样？ 生：第一组释放的氧气是被标记的，第二组释放的氧气是未被标记的。 师：非常准确！实验结果正是如此。第一组释放的氧气全部来自被标记的水，第二组释放的氧气来自普通的水。这就直接证明了光合作用释放的氧气来自水，水是光合作用的原料。同位素标记就像给物质“贴标签”，让我们能追踪物质的行踪，这是科学家研究生命活动的有力工具。 师：现在我们可以完整地说：光合作用的原料是—— 生：二氧化碳和水。 【设计意图】通过同位素标记实验的科学史，让学生体会严谨的科学研究方法，深化对“水也是光合作用原料”的理解，培养严谨求实的科学态度。 环节四　归纳表达式，理解实质 师：我们已知道光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气，条件是光照。那么，光合作用在哪里进行？场所是哪里？这里先留个悬念，下节课揭晓。不过我们可以先写出完整的光合作用表达式。请同学们看黑板： 二氧化碳＋水 —（光能、叶绿体）→ 有机物（贮存能量）＋氧气 师：这个表达式左右两边分别是什么？ 生：左边是原料二氧化碳和水，右边是产物有机物和氧气，上面是条件光能，下面是场所叶绿体。 师：很好。从表达式可以看出，光合作用实际上完成了两个方面的转化：一是物质转化，把简单的无机物（二氧化碳和水）转变成复杂的有机物，并释放氧气；二是能量转化，把光能转变成贮存在有机物中的化学能。所以，光合作用的实质是—— 生：合成有机物，贮存能量。 师：非常准确。我们一起来读一遍光合作用的定义：绿色植物利用光能，把二氧化碳和水合成为贮存了能量的有机物（主要是淀粉），并释放氧气的过程，叫作光合作用。这个定义包含了原料、产物、条件和场所四个要素，大家要能熟练说出。 师：了解了光合作用，它在农业生产中能帮上什么忙呢？请看教材的“应用”内容：温室大棚里，在保证水分和肥料的情况下，适当增加二氧化碳的浓度（俗称“施气肥”），就能显著提高光合作用效率，使作物增产。这是为什么？ 生：因为二氧化碳是光合作用的原料，原料多了，制造的有机物就多。 师：说得对。同样，温室大棚经常开窗通风，也是为了保障二氧化碳的供给，提高光合作用效率。大家平时还能想到哪些措施能促进植物光合作用？ 生：合理密植，让植物多晒太阳，延长光照时间。 师：很好，合理密植、增加光照时间等措施都能提高光合作用产量。这些内容我们下节课还会进一步学习。 【设计意图】在实验证据基础上建构光合作用表达式与定义，理解其实质，并联系农业生产实例，落实态度责任素养，为下一课时“场所”作铺垫。 学科网（北京）股份有限公司 $