高中生物学人教版(2019)教学设计：细胞呼吸及原理第一课时.docx

细胞呼吸的原理及应用（第一课时）
教学设计
1. 教材分析
细胞呼吸选自人教版2019年新教材第五章第3节的内容。根据教学建议，本节内容由2个课时完成。第一课时，探究酵母菌的细胞呼吸的方式及有氧呼吸中物质与能量的变化过程。第二课时探究无氧呼吸概念，以及细胞呼吸原理的应用和生产实践的实例。第一课时是本节课的重点和难点，相对于旧教材，本节的教学内容上并没有很大的变化，但课程标准对学生核心素养的考察明显增强，既有对学生生物实验设计的考察，又有对思维推理过程的考察，以往的教学，多侧重于有氧呼吸三阶段的记忆和讲解，容易成为枯燥的记忆公式过程，因此本节课的教学中，主要分为两个部分。第一部分为学生通过实验设计，探究酵母菌的细胞呼吸方式，锻炼学生的实验设计能力和对结果的分析能力；第二部分通过截取细胞呼吸探索过程中的部分实验，进行适度的改编，引导学生探索，分析，推理和归纳，加强对学生思维能力的锻炼。
2. 教学目标
2.1. 通过设计和实施应用，控制变量法探究酵母菌呼吸方式的实验，总结细胞呼吸的方式和结果。
2.2. 通过对有氧呼吸相关实验的资料分析，阐明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。
3. 教学过程
3.1. 生活化情景导入
学生对发面过程比较陌生，通过观察面团发酵过程中产生的很多气孔，其次通过酿酒过程需要密封保存这一现象，提出问题引发思考，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物有什么？
设计意图: 通过学生熟悉常见的发面现象，激发学生的探究欲望，引出本节教学内容。
3.2. 科学探究环节
通过观察两组发面团中蜂窝状组织等，引导学生积极思考、提出问题，并作出假设。学生在上一轮的环节中，自然而然产生了若干问题，激发了浓烈的探索欲望。因此可以通过引导学生进行严谨的科学实验探究过程。一个完整的科学探究过程包含提出问题→作出假设→设计实验→实施实验→得出结论等环节。在上面的讨论过程中，学生相当于已经完成了提出问题和假设的环节，接下来要进入正式的实验设计环节。在实验设计环节通过问题串的方式，环环相扣，通过对自变量，因变量，无关变量的思考，以及如何控制变量的措施的讨论，可以使学生对实验设计有切身的参与感。例如因变量的检测方法的探讨中，学生已经在化学课堂上了解用澄清石灰水来检验CO2，通过阅读书本和学案，学生寻找到另一个途径来检验，同时提出用溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿变黄的程度和时间，可以大致估算出产生的CO2产生的量，有的学生还提出可以CO2浓度探测仪等等方案。
设计意图: 针对日常生活中的真实情境，引导学生发现现实生活中的生物学问题，鼓励学生思考，通过对实验设计关键环节的思考和讨论，初步形成切实可行的实验方案，对实验方案中的具体环节的讨论，鼓励学生通过多种途径解决问题，培养学生的自信心和成就感。
3.3. 设计实验 验证假设
引导学生设计实验装置的组装，通过问题串的方式引发学生对实验设计细节的考虑。实验结果通过视频的方式展示，让学生切实的观察到实验结果，从而得出实验结论，酵母菌在有氧和无氧条件下进行的呼吸方式及产物。
设计意图: 引导学生自主设计实验方案，培养学生运用科学方法解决问题的思维习惯，提高学生创新能力; 通过方案的实施，锻炼学生实践能力，培养团队合作精神，掌握科学探究的思路和方法。
3.4. 重走科学探究之路
有氧呼吸的具体过程非常复杂，经过许多科学家的共同努力，进行了非常多的实验，我们才逐渐的发现，有氧呼吸的大致过程。今天我们尝试追随科学家的脚步，跟他们一起思考，通过分析他们做过的实验，看能不能推导有氧呼吸作用的场所和过程？
资料1：将酵母菌破碎后离心获得细胞质基质和线粒体，通入18O2，添加14C标记的葡萄糖，检测产物。
加入的细胞成分
加入的反应物
各试管变化情况
加入荧光素和荧光素酶
细胞质基质+线粒体
添加14C标记的葡萄糖
葡萄糖的量减少，有14CO2、H218O 的生成
较强荧光
细胞质基质
葡萄糖的量减少，有14C标记的丙酮酸、[H]的生成
较弱荧光
线粒体悬液
葡萄糖的量不变
没有荧光
线粒体悬液
添加14C标记的丙酮酸
丙酮酸的量减少，有14CO2、H218O 的生成
较强荧光
学生根据以上三组实验的结果可以得出以下结论：
1.葡萄糖在细胞质基质中分解，产生了丙酮酸和[H]，还有少量ATP的合成。
2.葡萄糖最终的分解产物是H2O，CO2。
3.葡萄糖不能被线粒体分解。
资料2：“试错法”：将有机物投入到组织悬浮液中保温。如果投入的某种有机物极大促进了反应的速率，则该有机物就是这一反应的中间代谢物。
资料3： 1935年，科学家发现。将少量有机酸 (如苹果酸 、柠檬酸 )加入到切碎的动物组织中，所消耗的氧比体外有机酸氧化耗氧大得多，均可极大加快丙酮酸的氧化分解速率，在这个过程中将不断地脱氢，即产生大量[H]。简略过程如下图：

资料4：超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小颗粒具有氧化[H]的功能。用胰蛋白酶处理后，小颗粒不再具有氧化[H]的功能；当把这些小颗粒装上去之后，重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。
根据以上资料1可以推理出有氧呼吸第一阶段的物质变化和场所，从资料2,3和教师提示的内容中可以推测出第二阶段的过程，从资料4中可以推理出线粒体内膜上发生的反应过程。
设计意图: 细胞呼吸的实际过程非常复杂，通过对细胞呼吸相关科学史素材进行了筛选和整理，利用相关资料设计了学生课堂探究活动，通过“基于资料和问题的探究性学习”提升学生的能力，培养学生的学科核心素养。
3.5. 总结归纳 深入学习
根据以上环节的思考和推理，得出有氧呼吸的三个阶段物质的变化过程，推理出有氧呼吸的总反应式，思考有氧呼吸过程中C、H、O三种物质的变化过程，归纳出有氧呼吸过程的物质变化和能量变化。最后归纳形成有氧呼吸的概念。
4. 教学总结
本节教学的内容繁多，也是本章内容的重点难点，通过让学生现场讨论参与实验设计的方式，锻炼学生的科学思维能力，提高学生获取，整合，归纳信息的能力。有氧呼吸过程通过以科学史探究带入，摒弃了以记忆为主线，以整理和归纳为主要方法的教学方法，培养学生科学素养，让学生经历一个深度思考的探究性学习过程。