5.4 光合作用与能量转化 教学设计 高中生物学人教版（2019）必修1.docxVIP

高中生物教学设计

人教版必修1第5章第4节《光合作用与能量转化》

（3课时完整版）

一、教材分析

光合作用是地球上最重要的化学反应之一，是生命系统能量流动和物质循环的核心环节。本节内容围绕“结构与功能观”“物质与能量观”展开，通过实验探究与理论分析相结合的方式，帮助学生理解光合作用的机制及其在生态系统中的作用。教材分为三部分：

1.捕获光能的色素和结构：通过实验探究绿叶中色素的种类与功能，分析叶绿体的结构特点。

2.光合作用的原理：结合经典实验，揭示光反应与暗反应的物质变化与能量转化过程。

3.光合作用原理的应用：探究环境因素对光合作用强度的影响，联系农业生产实践。

二、核心素养培养

1.生命观念：理解叶绿体结构与功能的关系，形成“结构与功能相适应”的生物学观点。

2.科学思维：通过实验设计与数据分析，培养学生归纳推理、逻辑分析能力。

3.科学探究：掌握实验操作技能（如色素提取与分离），体验科学家探索光合作用原理的过程。

4.社会责任：关注光合作用在粮食生产与环境保护中的应用，树立可持续发展意识。

教学重难点

课时教学重点教学难点

第1课时1.绿叶中色素的种类及功能br2.叶绿体适于光合作用的结构特点1.色素提取与分离实验的操作细节br2.色素吸收光谱与实际问题的联系

第2课时1.光合作用光反应与暗反应的过程br2.经典实验的科学方法与结论1.光反应与暗反应中物质与能量的动态关系br2.C3与C5含量的变化规律

第3课时1.探究环境因素对光合作用强度的影响br2.光合作用在农业生产中的应用1.实际光合速率与净光合速率的区别br2.多因素综合作用的实验分析

第1课时：捕获光能的色素与结构

教学导入（创新性与启发性）

情境创设：

1.诗歌赏析：展示范仲淹《苏幕遮·怀旧》中“碧云天，黄叶地”的诗句，提问：“绿叶中的色素如何影响叶片颜色？为何秋季叶片会变黄？”

2.现象对比：展示正常幼苗与白化苗的图片，引导学生思考：“为何白化苗无法存活？光能的捕获与叶片颜色有何关系？”

教学过程

环节1：绿叶中色素的提取与分离实验

1.实验原理：

提取：色素溶于有机溶剂（无水乙醇）。

分离：层析液中溶解度高的色素扩散速度快。

2.实验步骤：

研磨叶片：加入二氧化硅（充分研磨）、碳酸钙（保护色素）、无水乙醇（溶解色素）。

过滤与划线：用尼龙布过滤，滤液细线需细、直、齐。

层析分离：滤纸条浸入层析液，观察色素带分布。

3.结果分析：

色素带排序（由上至下）：胡萝卜素（橙黄）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿）、叶绿素b（黄绿）。

含量排序：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。

案例1：某小组提取液颜色过浅，可能原因：研磨不充分、绿叶量少、未加碳酸钙。

环节2：色素吸收光谱与实际应用

1.吸收光谱分析：

叶绿素：主要吸收红光与蓝紫光。

类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光。

2.应用探究：

问题1：“冬季大棚应选用红色、蓝色还是无色薄膜？为什么？”

结论：无色薄膜可透过所有可见光，提高光能利用率。

问题2：“阴天补光应选红光/蓝紫光还是白光？”

结论：红光与蓝紫光更高效。

环节3：叶绿体结构的适应性分析

1.结构图示：

外膜与内膜：保护与物质运输。

基粒与类囊体：扩大膜面积，分布光合色素与酶。

2.功能联系：

恩格尔曼实验：需氧细菌聚集于红光与蓝紫光区域，证明叶绿体是光合作用场所。

板书设计

第4节光合作用与能量转化

一、捕获光能的色素

1.提取：无水乙醇溶解

2.分离：层析液扩散

3.色素种类与含量：叶绿素ab叶黄素胡萝卜素

二、叶绿体结构

1.双层膜

2.基粒与类囊体：扩大膜面积

三、功能适应性

1.色素吸收特定光能

2.结构支持高效反应

第2课时：光合作用的原理

教学导入（创新性与启发性）

情境创设：播放“叶子概念车”视频，提问：“该车模拟了植物的哪项功能？动力来源与光合作用有何联系？”

教学过程

环节1：光合作用反应式的科学探索

1.希尔实验：离体叶绿体在光照下释放氧气，证明水分解与氧气释放有关。

2.鲁宾与卡门实验：同位素标记法证实氧气全部来自水。

案例2：