5.3细胞呼吸的原理和应用第1课时教学设计（表格式）2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

《细胞呼吸的原理和应用》教学设计
课程信息
本节课程旨在理论结合实践，因此设计连续的2课时完成理论讲授、实验设计、实验操作等环节。但在实际的授课中，可以适当调整上课时间和教学顺序以达到最好的授课效果。
课时名称 细胞呼吸的原理和应用（1） 课时安排 2课时（90min）
课程类型 新授课（理论+实验） 授课对象 高一
教材分析
本节是必修一第五章细胞的能量供应和利用中的第三节细胞呼吸的原理和应用。细胞呼吸原理的应用涉及对细胞呼吸原理的理解，在学生学习掌握细胞呼吸过程、理解呼吸原理的基础上展示细胞呼吸原理在生产实践中的应用。教材中通过“探究·实践”环节引导学生进行实验探究，得出酵母菌呼吸的方式。通过图文并茂的方式描绘细胞呼吸的分类和具体过程。通过“放眼社会——细胞呼吸和发酵技术”,将细胞呼吸和现代生物技术结合起来，通过对农业中一些生产实践措施的学习,使学生懂得细胞呼吸在农业生产中应用的重要性，实现了科学、技术、社会的有机统一。
学情分析
学生在前期学习中已经认识到生物生理反应需要酶和ATP，为细胞呼吸的学习奠定基础。学生在前期学习细胞器时已经知道线粒体的结构和功能，为本节学习细胞呼吸的场所做铺垫。
教学重难点
教学重点：探究酵母菌细胞呼吸的实验、细胞呼吸的分类。
教学难点：细胞呼吸的反应情况、分析酵母菌细胞呼吸过程、探究酵母菌细胞呼吸的实验设计。
教学目标
通过生活实例资料、实验探究酵母菌细胞呼吸的方式等，掌握细胞呼吸的概念，理解细胞呼吸的类型、特点、对比试验的概念等。在分析、解决生活实例的过程中构建生物学概念，形成物质与能量等生命观念；
通过实验材料选择、实验设计，引导学生通过小组合作进行科学的实验设计，培养学生收集信息、处理信息的能力, 培养学生根据已有信息进行实验设计、对结果进行推理分析的科学思维；
通过小组合作进行实验探究，深入了解生物科学实验的设计过程、通过实验了解酵母菌细胞呼吸的方式并拓展得到细胞呼吸的类型，由此培养学生科学实验的科学探究能力。在实践中培育学生沟通表达、团队协作等能力；
通过设计相应的实验探究活动, 让学生去体验、培养, 激发 兴趣, 引起他们对社会、科学、环境、生活等问题的关注。
教学过程
时间 教师活动 学生活动 设计意图
5min 【导入】 1、教师展示图片，引导学生从发酵现象、发酵条件、物质变化等角度探讨分析生活中发面、酿酒的特点。进而引出酵母菌的作用。 2、通过资料，介绍酵母菌的作用： 酵母菌是一种单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。发面过程中需要酵母菌的参与，酵母菌在敞开的有氧环境中产生气体使面团膨胀，并且面团上有水珠出现。家里制作果酒时，需要密封瓶盖，但一段时间后又需要不时拧松瓶盖。 3、设疑：可能有同学在生活中会接触到这样的现象，其都与酵母菌的细胞呼吸有关。那么酵母菌在有氧情况和无氧条件下究竟会如何进行反应呢？ 观察图片，结合生活经验，学生在互动讨论中猜测发面是因为酵母菌在有氧气的情况下会产生二氧化碳和水。酿酒是由于酵母菌在没有氧气的情况下会产生二氧化碳和酒精。发面时间过长也会因为缺氧而代谢产生酒精。 部分学生结合初中知识，猜测这与细胞呼吸有关。 通过现实生活中的现象导入，激发学生兴趣，以生活实例为载体，帮助学生进入生物科学世界，在分析解决生活实例的过程中构建生物学概念，形成生命观念。通过问题启发，设疑细胞呼吸在有氧和无氧下的情况，为引导学生进行实验做铺垫。
15min 【小组合作，设计实验方案】 应用生物的视角解决问题，就需要我们运用实验的方式。在教师的引导下逐渐完善实验方案。 1、提出假设 2、设计实验 （1）自变量是什么？如何控制自变量？ （2）因变量是什么呢？ （3）如何检测产物？ 教师补充： 溴麝香草酚蓝试剂，在正常情况下是蓝色的，当通入二氧化碳后其颜色会由蓝边绿再变黄（取决于二氧化碳含量）。 酸性的重铬酸钾溶液来检测。酒精可以使其由橙色变为灰绿色。 确定实验的方式后，就可以进行装置的设计。老师给学生提供以下几个装置，学生分析如何去组装这些装置。（小组讨论） 在教师的指导下设计、完善实验方案。 推出假设：有氧呼吸产物是水和二氧化碳，无氧呼吸是酒精和二氧化碳。 自变量是有氧条件和无氧条件（有无空气），设置两组实验：A组持续通入空气，B组密闭容器。 因变量是有无酒精和二氧化碳的产生。 二氧化碳使澄清石灰水，根据其浑浊成都确定产量。 根据教师的讲解，记录认识新的检测方式。 学生根据教师提供的材料，小组讨论得到装置并解释原因。 有氧呼吸装置：E－C－A－D 无氧呼吸装置：B-D 小组合作进行实验设计，通过对之前实验内容步骤的回顾，加深对自变量、因变量等概念的理解与应用。认识物质检测的方法，由此展开实验设计。在此过程中培育学生实验设计的科学探究能力和严谨的科学思维。锻炼学生小组合作、沟通交流等能力。
60min 【小组合作进行实验】 引导学生小组合作，进行实验探究得出结果并填写完成导学案。（导学案见附录） 实验后，指导学生汇报实验结果。同时总结学生实验中常出现的问题，带领学生尝试解释原因。（见导学案） . 根据学生回答进行补充完善，得出结论。 学生小组合作，在实验室完成实验，记录实验结果。 汇报实验结果：装置A中澄清石灰水变浑浊（溴麝香草粉蓝水变黄色），橙色的重铬酸钾不变色。装置B中澄清石灰水变浑浊（但浑浊度低于A组），橙色的重铬酸钾变为灰绿色。 得出实验结论：酵母菌在有氧条件下产生大量二氧化碳，不产生酒精。在无氧条件下进行无氧呼吸，产生少量二氧化碳，同时产生酒精。 此环节是小组进行实验的环节，在相互帮助、讨论、配合等过程中找到问题的答案，得出实验结果。培育生物学实验操作的科学探究能力。并由此加深对细胞在有氧和无氧情况下的化学反应有所认识。
5min 【介绍对比实验】 设疑：根据之前所学习的实验设计理论，每一次实验设计都需要设置对照组和实验组，那么在这个实验中哪组是对照组，哪组是实验组？ 教师介绍：之前的各种实验设计中对照组通常是我们已知的组，作为一个参照组。但是这两组实验均是未知的，因此都属于实验组。 我们将设置两组或两组以上的实验组，通过结果比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系的实验叫做对比实验。 学生有所疑惑，根据教师的讲解逐渐了解本次实验的两组均为实验组，如是进行比较分析的实验叫做对比实验。 同时，学生进一步总结最找实验和对比实验的区别。 通过对实验过程的理解，了解对比实验的特点及与对照试验的区别。进一步加深对实验操作与设计的认识。
5min 【总结】 1、实验探究的一般流程：提出问题、作出假设、实验设计、实验探究、得出结论、反思。 2、酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水。在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量二氧化碳。 科学家根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可以分为有氧和无氧两种。 那么细胞呼吸在哪里进行呢？其过程有何特点？将在下节课进行介绍。 学生梳理实验结论，根据教师讲解理解实验探究的一般流程、细胞呼吸的分类，完善认知系统。同时，思考并预习下节课的内容。 在教师的带领下一同总结回顾，形成完善的认知结构，认识到细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两种情况。为下节课学习有氧呼吸和无氧呼吸的具体过程做铺垫。
附录：导学案
姓名： 班级：
导学案·细胞呼吸的原理和应用 活动一：根据背景资料提出问题并尝试作出假设。 活动二、实验设计 实验的自变量是什么？如何在实验操作中控制自变量？ 实验的因变量是什么？ 如何鉴定实验产物？ 实验装置搭建 实验流程 活动三：实验结果 装置A： 装置B： 得出结论： 活动四、问题探究 对照试验与对比实验的区别 有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10%的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 为控制无氧呼吸实验装置中的氧气，对酵母菌培养瓶采用T形夹夹住橡皮管进行密封处理，结果发下了锥形瓶爆裂或橡皮塞被顶脱的现象，这是为什么呢？由此说明什么问题？ 在某一次对有氧呼吸实验装置中的操作中，将酵母菌培养液取样鉴定，鉴定出也含有酒精成分，这是为什么？要如何改进实验操作？ 有人认为实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖溶液之间的纯化学反应，你要如何设计实验证明？