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

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
2. 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
2. 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
2. 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
2. 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
2. 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
2. 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a > b > 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 ... ...