七年级生物上册 3.5.1 光合作用吸收二氧化碳释放氧气教学设计 （新版）新人教版-（新版）新人教版初中七年级上册生物教案.doc

光合作用吸收二氧化碳释放氧气
教材分析
本节完成了对光合作用全过程的认识和理解，但又不是对光合作用这一知识的简单完善，而是从绿色植物对于生物圈所起的重要作用的角度，让学生进一步认识光合作用在维持碳—氧平衡方面的重要意义。同时引导学生关注光合作用在农业生产上的应用。本章安排了一个要求学生独立完成的全过程探究，难度较大，特别是对探究方案的设计要求较高。提倡学生在讨论交流互相取长补短的前提下独立完成，以考查学生对各项综合技能的运用情况。教师可通过讨论提纲为学生降低学习难度。
关于光合作用原料的教学，教师可利用多媒体展示普利斯特利的三个实验。让学生进行综合分析、讨论，得出光合作用不但能产生氧气，而且利用了二氧化碳的结论。教师设置疑问：二氧化碳真的是绿色植物光合作用所必需的吗？让学生独立设计实验进行探究。根据七年级学生的特点，教师应提示：氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳。本探究活动，教师可在课堂上引导学生明确原理和方法，课下尽可能创造条件让学生动手实践。
验证光合作用能产生氧气的实验可分两步进行，首先让学生观察光下金鱼藻放气泡的实验，让学生思考光合作用除了能制造有机物还能制造什么物质？引导学生作出假设，然后通过实验，验证金鱼藻放出的气体是氧气。
通过光合作用的有关实验，让学生讨论归纳出光合作用的概念和总反应方程式，并引导学生按照从感性认识到理性认识的认知规律进行学习，再把所得的理论知识应用到生产实践中。根据光合作用的概念，讨论如何提高农作物的产量。
课时安排：1课时。
三维目标
知识与技能
1．归纳出光合作用的概念，举例说明光合作用在农业生产上的应用。
2．运用实验法独立设计并完成本节的探究活动。
3．认识绿色植物在碳—氧平衡方面的重要作用，增强环保意识。
过程与方法
1．通过对演示实验结果的分析，了解光合作用的产物还有氧气。
2．通过让学生设计光合作用的探究实验和技能训练，培养学生的科学素养、创新精神和实践能力。
3．通过对问题的分析，了解绿色植物对维持碳—氧平衡的重要性。
情感态度与价值观
阐明绿色植物在生物圈中是氧气的制造者，理解碳—氧平衡的重要意义，培养学生爱护绿色植物、热爱大自然、保护环境的美好情感。
教学重点
1．进一步探究光合作用的实质。
2．认识绿色植物在维持碳—氧平衡方面的重要作用。
教学难点
设计检验二氧化碳是否是光合作用原料的实验。
课前准备
教师准备：探究二氧化碳是光合作用的原料的实验装置；金鱼藻在阳光下产生氧气的实验装置，卫生香。制作有关普利斯特利三个实验的课件，展示光合作用公式和示意图的课件，演示三种不同种植密度的植株结果情况的课件。
学生准备：自制的收集氧气的装置；收集有关绿色植物在维持碳—氧平衡方面的作用资料。

导入新课
创设情境导入新课
教师展示火车站人多的图片，动物聚集的图片，大型工厂的图片。讲述：地球上凡是生物都要呼吸，消耗氧，产生二氧化碳。尤其是现在随着工业的发展和能源的开发利用，大量燃料的燃烧也会消耗大量的氧，排出大量的二氧化碳。
学生观看图片，产生疑问：我们为什么还没有感觉到缺氧呢？氧从何来？二氧化碳哪去了？大自然是怎样调节氧和二氧化碳的平衡的？
教师引导：要想破解这个谜，还需要我们进一步了解植物的光合作用。
推进新课
学习目标一：光合作用利用二氧化碳作为原料
教师通过多媒体展示海尔蒙特的柳树实验，并说明海尔蒙特得出的结论是柳树之所以质量增加，是因为吸收了土壤中大量的水及少量的无机盐，试分析他的结论有什么不合理之处。
学生讨论后得出：海尔蒙特忽略了空气这一重要因素的作用。
教师进一步引导：在海尔蒙特所处的时代，人们对于空气的成分还研究得不清楚，经过后来许多科学家的实验，最终揭开了光合作用的谜底，其中普利斯特利的实验就是其中最为著名的实验之一。
1．普利斯特利实验
教师利用多媒体展示普利斯特利的三个实验。请学生分组讨论下列问题。
(1)把点燃的蜡烛和活着的小白鼠分别放进密闭的容器，蜡烛为什么会熄灭？小白鼠为什么死掉？
(2)点燃的蜡烛或小白鼠与绿色植物分别从对方那里得到了什么？
(3)普利斯特利为什么要设计三个实验？
学生边观察边思考，不能解决的问题小组讨论，教师巡视并参与到小组讨论中，注意引导每一个学生都要参与讨论。最后得出结论
(1)蜡烛和小白鼠呼吸消耗了氧气，当氧气耗尽时，蜡烛熄灭，小白鼠死亡。
(2)点燃的蜡烛或小白鼠从绿色植物中得到氧气，它们排出的二氧化碳又是绿色植物光合作用的原料。
(3)用于对照。
2．探究二氧化碳是否是光合作用必需的原料
方案一：教师引导，二氧化碳真的是绿色植物光合作用所必需的吗？指导学生设计探究实验，验证二氧化碳是光合作用所必需的原料。设计要求：①写出所选用的主要实验材料的原因；②写出所选用的实验仪器设备在实验中的作用；③写出每个实验步骤可以说明什么问题。
学生根据自己收集的资料，阅读教材，以小组为单位，交流实验设计方案，共同分析所设计的实验方案是否严谨、合理。教师及时作出评价，鼓励学生大胆设计新颖的实验方案。
教师多媒体展示几种实验设计方案和装置，学生结合展示内容完善方案实验，实施探究活动。

方案二：教师通过提供讨论提纲降低探究实验的难度，引导学生进行探究活动。讨论提纲。
①这个实验的变量是什么？
②如何保证实验中只有二氧化碳一个变量？
③怎样设计对照实验？
④选取哪些材料用具完成实验？
学生根据讨论提纲进行分组讨论，每一小组根据自己讨论的结果制定探究计划，实施探究。
教师引导学生交流探究报告，与学生根据讨论提纲共同分析实验设计的合理性及严谨性。教师对每个小组实验设计的合理方面都给予充分的肯定。
对于实验结果与假设不一致的，与其他小组一起帮助他们分析原因，然后在以下三种方案中作出选择：①否定原来的假设，得出与假设相反的结论；②按照原来的实验方案重做一遍，检验自己的实验结果是不是可以重复；③重新设计实验方案，并通过实验重新检验假设。

学习目标二：光合作用还能产生氧气
方案一：教师展示课前准备好的实验装置，学生观察金鱼藻在光下放出氧气这一现象。在观察的基础上请学生思考气体的成分，根据自己已有的知识作出假设，并思考验证方法。提示学生：氧气能够助燃。
组织学生利用自己的装置收集气体，在教师的指导下对气体的成分进行实验验证。最后得出结论：光合作用产生氧气。
方案二：学生阅读教材，产生疑问：绿色植物光合作用的产物除了有机物外，还能产生什么物质？教师演示实验，并要求学生注意观察实验装置里的金鱼藻，看它在阳光下是否放出了气泡。
教师进一步引导：那么金鱼藻产生的小气泡是什么成分呢？下边大家接着看实验。
教师将快要熄灭的卫生香伸入集气瓶中，让学生观察现象并描述。
学生分析实验现象，交流讨论，最后得出结论：金鱼藻在光下能够产生氧气。
教师强调：绿色植物进行光合作用的产物除了有机物外，还有氧气。
学习目标三：光合作用的实质
教师多媒体展示植物光合作用的图片，引导学生在分析的过程中完成下面的问题。
1．你能总结出光合作用的原料和产物及光合作用进行的条件和场所吗？
2．你能根据光合作用的公式总结出光合作用的实质吗？
引导学生讨论后根据光合作用的实验对光合作用作一个初步的小结。
A学生讨论后回答。
1．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，场所是叶绿体。
2．光合作用的实质包括物质转化和能量转化两个方面。物质转化方面，光合作用把无机物转化成为有机物。能量转化方面，光合作用把光能转化为储存在有机物中的化学能。
学习目标四：光合作用在农业生产上的应用
教师展示玉米合理密植的图片资料。引导学生观察，同时结合课前收集的资料，思考：在农业生产上，应怎样做才能充分利用光能，提高产量呢？还可以采取哪些措施提高产量呢？

学生讨论交流得出结论：应注意在种植农作物时合理密植。还可以用延长光照时间，增加光照强度，提高植物周围的二氧化碳浓度等方法来提高产量。
课堂小结
本节课主要学习了光合作用与生物圈的相关知识点，请你运用本节课所学知识，完成下列的问题。
1．说出光合作用的实质。
2．在农业生产上采取哪些措施才能增加光合作用的效率，提高产量？
学生整合知识点，组内交流展示。
1. 光合作用的实质包括物质转化和能量转化两个方面。物质转化方面，光合作用把无机物转化成为有机物。能量转化方面，光合作用把光能转化为储存在有机物中的化学能。
2．在农业生产上可采取合理密植、延长光照时间、增加光照强度、提高植物周围的二氧化碳浓度等方法来提高产量。
板书设计
第五章　绿色植物与生物圈的碳—氧平衡
第一节　光合作用吸收二氧化碳释放氧气
一、光合作用的原料——二氧化碳＋水
二、光合作用的产物——有机物＋氧气
三、光合作用的实质
1．光合作用的反应式
2．光合作用的实质
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气
四、光合作用及其在农业生产上的应用——合理密植
典例精析
1．温室栽培农作物时，有经验的人们通过改变一些环境条件来提高农作物产量。下列适合温室改变的条件是(　　)
①光照强度　②温度　③二氧化碳含量　④氮气含量
A．①②③　　　　　B．①③④　　　　　C．①②④　　　　　D．①③④
答案：A
详解：增加光照强度，可以提高光合作用效率；二氧化碳是光合作用的原料，增加后可以提高光合作用的效率；提高温度，可以促进光合作用的进行。所以，此题应选择选项A。

2．如右图所示，某植物上的绿叶经阳光照射24小时后，经脱色并用碘液处理，结果有锡箔覆盖部位不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。本实验证明(　　)
①光合作用需要二氧化碳　②光合作用需要光　③光合作用需要叶绿素　④光合作用放出氧气　⑤光合作用制造淀粉
A．①② B．③⑤ C．②⑤ D．①③
答案：C
详解：这是一道关于光合作用的条件、产物的分析题。光照24小时，叶片裸露的部分进行光合作用，脱色后用碘处理变蓝，说明有淀粉生成，应选⑤；有锡箔覆盖的位置，因没有光，不能进行光合作用，未产生淀粉，用碘处理不变蓝，说明光合作用需要光，没有光就不能进行光合作用，应选②。
3．根据我们现有知识，你认为普利斯特利的实验证明了(　　)
①植物的光合作用需要二氧化碳　②植物的光合作用需要水　③植物的光合作用释放氧气　④植物的光合作用能产生淀粉　⑤小白鼠生活和蜡烛燃烧都消耗氧气
A．①②③ B．①③⑤ C．①②④ D．①②③④⑤
答案：B
详解：普利斯特利的实验证明植物通过光合作用能够消耗小白鼠生活和蜡烛燃烧产生的二氧化碳，同时释放氧气用于自身呼吸和其他生物呼吸利用。
教材习题答案详解
1．(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
2.

3．增加产量。因为二氧化碳是光合作用的原料，当二氧化碳充足时，可以增强光合作用，从而生成更多的有机物，提高产量。
4．(1)缺少对照。应当设置第二组，将氢氧化钠溶液改为清水，其他条件相同。
(2)红色安全灯错误。应当设置绿色安全灯。
(3)产物为葡萄糖错误。碘液检测的物质应为淀粉。
活动设计
活动题目：收集和分析维持生物圈中碳—氧平衡的相关资料。
活动目的：1.了解我们生活的环境中二氧化碳增多的原因。
2．增强环境保护的认识。
活动过程：1.上网查阅有关资料，也可到图书馆查阅有关资料。
2．同学交流信息，讨论维持生物圈中碳—氧平衡的方法。
3．以论文或板报的形式展示活动成果。
教学反思
1．在教学过程中正确处理了教师和学生之间的关系。整体授课过程，学生各种活动占了绝大部分时间，教师单纯讲述很少，在时间分配上充分体现了以学生为主体，以教师为主导的作用。
2．在教学过程中，以学生自主学习为主，但教师在其中起到了积极的作用。教师积极调控学生各种活动，逐步引导启发学生。在小组活动过程中，教师主动巡视和监控各小组的活动情况，能深入每个小组并给予及时的指导、启发、讲解等，指导学生进行探究非常到位。
3．注重学生在知识结构的获得过程中的多种能力培养。本节课主要在以下几个方面培养学生的多种能力：课前资料的查找，培养了学生收集和分析整理信息的能力；在探究实验中，通过学生自主设计并完成探究，培养了学生对各项综合技能的运用能力；分析教材及教师提供的各种资料，培养学生自主学习、解决问题的能力；小组探究汇报交流结果，培养学生的合作、表达交流能力。
4．本节课利用了1课时来完成，时间比较紧张，今后可设计为2课时完成，为学生完成探究实验提供充足的时间。
【设计方案二】
[设计思路]
按照从感性认识到理性认识的认识规律进行学习，再把所学的理论知识应用到生产实践中，有利于培养学生的实验技能，分析和解决实际问题的能力。因此，在本节课的设计中，首先创设情境，激发学生的探究欲望。针对本节课内容多、实验多的特点，教师可通过演示实验、探究实验、多媒体辅助展示实验等多种教学手段，引导学生主动探究，积极思考，解决重点难点。然后通过师生之间、生生之间的讨论交流，使学生得出光合作用产生氧气，而且需要二氧化碳作原料的结论，再引导学生根据以上的实验和探究结论，总结出光合作用的概念和反应式，结合生产实践应用光合作用知识解决问题。整体的设计思路如下：情境导入—合作探究—交流讨论—分析归整—知识拓展。
[过程]
1．创设情境导入新课
教师展示资料。
人体吸入的空气中主要含有氧气、氮气和二氧化碳三种气体。氮气所占的容积比例虽很大，但由于它对人体既无用又无害，所以我们在讨论人体气体交换时可以不作考虑。附人体呼吸气体表格如下：
气体成分
吸入气体
呼出气体
肺泡气体
氧气
20.96%
16.4%
14.3%
二氧化碳等
0.04%
4.1%
5.6%
氮气
79%
79.5%
80.1%
质疑：生物的呼吸和燃料的燃烧每天都消耗了空气中大量的氧，但我们为什么没有感到缺氧呢？引导学生分析表格中的数据，讨论交流，进入新课的探究学习。
2．合作探究交流讨论
(1)光合作用。
第一步： 教师展示普利斯特利的三个实验，引导学生对普利斯特利的实验进行逐个分析，可设计针对性的问题引起学生思考并组织学生讨论，例如，普利斯特利为什么要设计三个实验才能得出结论？帮助学生养成综合看问题的意识。
第二步： 教师演示金鱼藻在光下放出气体的实验，学生观察实验现象，根据学生提出的方法对气体的成分进行实验验证得出结论。
第三步：引导学生设计方案，进行探究：二氧化碳是绿色植物光合作用所必需的吗？
本实验设计难度较大，需注意的问题较多，所以教师可通过讨论提纲为学生降低学习难度。本实验又是本册书中最后一个探究实验，要求学生能较为独立地完成探究活动，以考查学生对各项综合技能的运用情况，所以教师出示讨论提纲后不用统一答案，让各小组根据自己的理解情况独立设计并完成探究活动。
学生根据教师提示，选择自己能够找到的合适材料用具，制定并实施探究计划。
教师可针对学生交流的结果，作出评价，引导学生完善计划，进一步探究也可放在课后完成。
第四步：学生自学教材内容，总结光合作用的概念和反应式。
(2)光合作用与农业生产。
教师展示三种种植密度不同的植株的果实，引导学生从光合作用制造有机物方面进行讨论，理解光合作用在农业生产上的应用。
3．分析归整
学生通过自学教材、完成探究实验、讨论、交流等多种教学手段完成对知识的整合，得出结论：光合作用不但能制造有机物，还能消耗二氧化碳释放出氧气；绿色植物通过光合作用维持生物圈中的碳—氧平衡。
4．知识拓展
引导学生运用光合作用知识解决生产实践中的问题，如：在农业生产上采取哪些措施来充分利用光照、提高产量？
参考资料
1．增加CO2浓度的方法
温室中和露天都可以利用人工的方法增加空气中CO2浓度，使作物增加产量。用人工的方法增加空气中CO2的含量，称为“CO2施肥”。室外一般在土壤中加厩肥、泥炭、混合肥料及无机肥料(如碳酸氢铵既能提供氮素又能提供CO2)，依靠微生物的活动使有机物分解，在土壤中产生CO2，分散到大气中。室内常以燃烧碳源物质、用干冰(固体CO2)、喷施CO2气体等方法提高空气中CO2的含量。
2．二氧化碳肥料
可以用下面的实验来证明二氧化碳能促进植物的生长发育。取两个小花盆，每盆内播种3～5粒小麦种子。等出苗后，分别用两个玻璃罩把它们罩起来，其中在一个小花盆旁边放一只小烧杯，烧杯内放入碳酸氢钠20 g和10%的盐酸80 mL。碳酸氢钠和盐酸反应生成了二氧化碳。这样，生活在这个玻璃罩下的小麦苗因得到比较丰富的二氧化碳，它就长得比较好。而对照组内，因二氧化碳比较少，相比之下，就长得差。这个实验结果，经过两周后就可以看得很清楚。烧杯内的碳酸氢钠和盐酸，每隔一天就要更换一次，因为这样才可以源源不断地供给丰富的二氧化碳。
3．“气肥”的施用
近年来，随着科学技术的进步与发展，气体化肥正逐渐被人们所接受。光合作用是农作物丰产的核心，农作物生产所需的二氧化碳远远超过空气中的正常含量(约0.032%)，温室大棚内，白天光照增强，光合作用相应加快，消耗的二氧化碳又得不到及时补充，致使光合作用不能正常进行。为了提高产量，对温室大棚补充二氧化碳是非常必要的。温室大棚补充二氧化碳“气肥”的方法较多，常见的有干冰法、发酵法、石灰石与盐酸法、碳酸氢铵与硫酸反应法等，较受欢迎的是碳酸氢铵与硫酸反应法。实践证明，二氧化碳“气肥”的施用，可以显著提高农作物的产量，如水稻抽穗前二氧化碳的体积分数增加到0.09%时，其产量将增加30%。
4．生物圈中的碳—氧平衡
植物通过光合作用从大气中吸收碳的速率，与通过动植物的呼吸和微生物的分解作用将碳释放到大气中的速率大体相等，因此，大气中二氧化碳的含量在受到人类活动干扰以前是相对稳定的。
5．温室效应
二氧化碳是影响地球能量平衡的一个重要方面。能量主要以光的形式到达地球，其中大部分被吸收，并通过各种方式转化为热量，热量最后以红外(热)辐射形式从地球再辐射出去。在大气层中，二氧化碳对光辐射没有阻碍，但是能吸收红外线并阻挡红外线通过，就像温室的玻璃顶罩一样，能量进来容易出去难。大气中的二氧化碳越多，对地球上热量逸散到外层空间的阻碍作用就越大，从而使地球温度升高得越快，这种现象叫做温室效应。
科学家预测，今后大气中二氧化碳每增加1倍，全球平均气温将上升1.5～4.5 ℃，而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。因此，气温升高不可避免地使极地冰层部分融化，引起海平面上升。海平面上升对人类社会的影响是十分严重的。如果海平面升高1 m，直接受影响的土地约5×106 km2，人口约10亿，耕地约占世界耕地总量的1/3。如果考虑到特大风暴潮和盐水侵入，沿海海拔5 m以下地区都将受到影响，这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。一部分沿海城市可能要迁入内地，大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化，不适于粮食生产。同时，对江河中下游地带也将造成灾害。当海水入侵后，会造成江水水位抬高，泥沙淤积加速，洪水威胁加剧，使江河下游的环境急剧恶化。温室效应和全球气候变暖已经引起了世界各国的普遍关注，目前正在推进制订国际气候变化公约，减少二氧化碳的排放已经成为大势所趋。