5.3 细胞呼吸的原理与应用 课时1 教学设计-高中生物人教版（2019）必修1（表格版）

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第五章细胞的能量供应和利用
第3节 细胞呼吸的原理与应用(课时1)教学设计
课型：新授课
教材版本：人教版(2019)必修1《分子与细胞》
授课年级： 高一
课时安排：1课时
一、教材分析
本节内容是继“ATP是直接能源物质”之后，具体解决“ATP如何合成”这一核心问题的关键章节，在《细胞的能量供应和利用》一章中居于核心地位。教材从“酵母菌培养”的生产生活实例切入，引导学生思考细胞呼吸与氧的关系，并通过“探究酵母菌细胞呼吸的方式”这一经典探究实验，让学生实证有氧呼吸和无氧呼吸的存在、产物及区别。本节课是学习有氧呼吸具体过程、理解细胞呼吸本质的第一课时，重在建立“细胞呼吸是细胞代谢的中心”这一基本观念，并强化科学探究能力的培养。
二、学情分析
已有知识：学生已经学习了ATP是细胞的直接能源物质，了解了酶具有催化作用，这为理解细胞呼吸的本质（合成ATP）和条件（酶催化）奠定了基础。同时，学生具备初步的化学知识，理解有机物、氧化分解等概念。
可能存在的困难：
概念辨析：容易将“呼吸”（宏观）与“细胞呼吸”（微观）混淆；对“有氧呼吸”与“无氧呼吸”并存的普遍性认识不足。
实验理解：对探究实验中的变量控制（尤其是如何创造“有氧”和“无氧”环境）理解不深；对CO 和酒精检测原理及方法陌生。
抽象思维：对细胞呼吸是一个在细胞内进行的、多步骤的、复杂的化学反应网络缺乏直观感受。
科学方法：对“对比实验”这一科学方法首次接触，理解其与“对照实验”的异同存在困难。
教学策略：以“问题探讨”中的矛盾情境激发兴趣；通过引导学生自主设计并分析“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，化抽象为具体；利用动画或示意图辅助讲解实验装置；通过对比归纳，帮助学生构建核心概念。
三、 教学目标
维度 教学目标
生命观念 1. 通过对细胞呼吸概念和方式的学习，认识到细胞呼吸是生命系统维持稳定(能量供应)的基础，初步形成“物质与能量观”。
科学思维 2. 通过分析“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，培养基于证据进行逻辑推理和归纳概括的能力；理解并运用“对比实验”的科学方法。
科学探究 3. 能够基于给定的实验目的和材料，与他人合作设计并评价探究细胞呼吸方式的实验方案；学会检测CO 和酒精等因变量的方法。
社会责任 4. 通过分析酵母菌在不同条件下产物不同的实例，认识细胞呼吸原理在生产实践(如酿酒、发面)中的应用价值。
四、教学重难点
1. 教学重点：
(1) 细胞呼吸的概念和实质。
(2) 探究酵母菌细胞呼吸方式的实验原理、设计和结论。
(3) 有氧呼吸和无氧呼吸的条件和产物。
2. 教学难点：
(1) “探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验设计，特别是如何有效控制“有氧”和“无氧”的自变量。
(2) 理解“对比实验”这一科学方法，并区分其与单一变量对照实验的异同。
从实验现象（CO 产生量、酒精有无）准确推导出细胞呼吸方式。
五、教学方法
探究式教学法、小组合作学习法、启发式法、讲授法。
六、 教学手段
多媒体课件（PPT）演示、探究实验动画/视频演示、交互式白板（用于呈现学生设计的实验方案）。
七、教学准备
教师准备：制作精美的PPT课件，内含问题探讨情境图、实验装置图解、实验现象图片/视频、当堂训练题。
学生准备：预习课本P90-P93相关内容；分好学习小组。
八、 教学流程
创设情境，引发思考:发酵生产葡萄酒的车间
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探究新知一：细胞呼吸的概念、本质
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探究新知二：探究细胞呼吸的方式
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课堂小结与练习巩固
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布置作业
九、 教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、导入新课
（3分钟） 1. 展示“酵母菌饲料添加剂培养”和“葡萄酒发酵”的图片/场景。
2. 提出“问题探讨”中的问题：
都是培养酵母菌，为何有时通气，有时密封？
通气为何利于繁殖？密封时产生酒精对酵母菌有何意义？
3. 引导学生猜测酵母菌可能存在不同的呼吸方式，引出本节课题。 1. 观察图片，阅读材料。
2. 思考并讨论教师提出的问题，发表自己的看法。
3. 明确本课核心：探究细胞呼吸的方式。 利用真实的生产矛盾创设情境，激发学生探究欲望，明确学习目标。
二、探究新知
活动一：细胞呼吸的概念与实质
（4分钟） 1. 讲解概念：在学生讨论基础上，给出细胞呼吸的准确定义：有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成CO 或其他产物，释放能量并产生ATP的过程。
2. 强调关键点：
场所：细胞内
原料：有机物
本质：氧化分解、释放能量
3. 辨析概念：区分宏观“呼吸作用”与微观“细胞呼吸”。 1. 聆听、记录，理解核心概念。
2. 找出概念中的关键词并进行识记。
3. 明确“呼吸”与“细胞呼吸”的区别。 直接呈现核心概念，为学生后续的探究学习提供理论锚点。
活动二：探究酵 母菌细胞呼吸的方式
（20分钟） 1. 介绍材料：介绍酵母菌作为兼性厌氧菌的特点。
2. 引导提出问题与假设：引导学生明确探究问题“酵母菌在什么条件下产生CO 和酒精？”，并作出假设。
3. 小组合作设计实验：
任务：阅读课本，小组合作完成实验方案设计（找出变量、写出原理、描述步骤）。
巡视指导，重点关注如何控制“有氧”和“无氧”条件。
4. 师生共同完善方案：
邀请小组分享设计，教师利用动画/图解展示标准实验装置（A组有氧、B组无氧）。
重点讲解：A组空气通入NaOH溶液的作用（除去CO ）；B组封口后一段时间再连接检测装置的目的（消耗O ，创造无氧环境）。
讲解检测原理：CO （使澄清石灰水变浑浊/溴麝香草酚蓝由蓝变黄）；酒精（酸性重铬酸钾由橙变灰绿）。
5. 分析实验现象与结论：
呈现实验现象图片/数据。
引导学生分析现象，得出结论：
有氧呼吸：产生大量CO ，不产生酒精。
无氧呼吸：产生少量CO ，产生酒精。 1. 了解实验材料的特性。
2. 明确探究问题，形成初步假设。
3. 小组合作，阅读课本，讨论并尝试设计实验方案。
4. 参与全班讨论，理解实验装置的关键设计意图和检测原理。
5. 根据现象，分析并归纳实验结论。 将课堂主动权交给学生，通过完整的探究过程（提出问题-设计实验-分析结果-得出结论），培养学生的科学探究能力和合作精神。（突破重难点）
三、深化认知
活动三：对比实验与呼吸方式总结
（4分钟） 1. 讲解科学方法：指出本实验是对比实验，并讲解其含义（设置两个或以上的实验组，通过结果的比较来探究某因素的影响）。
2. 总结呼吸方式：系统总结酵母菌的两种细胞呼吸方式及其条件、产物。
3. 拓展普遍性：指出有氧呼吸是绝大多数生物细胞呼吸的主要形式。 1. 理解并识记“对比实验”这一科学方法。
2. 在教师引导下，完成对两种呼吸方式的对比总结。
3. 认识细胞呼吸方式的多样性及其统一性。 提炼科学方法，提升学生的科学思维层次。通过总结，将探究结论系统化，形成清晰的知识网络。
四、课堂小结与当堂训练
（8分钟） 1. 课堂小结：引导学生回顾本节课主线：从生活实例引出问题→通过探究实验验证→得出细胞呼吸的两种方式→理解其原理与应用。
2. 当堂训练：出示5道题目，重点考查对实验变量、原理、结论的理解和应用。进行详细解析。 1. 参与课堂小结，梳理知识脉络。
2. 独立完成练习题，并聆听解析，及时巩固和纠错。 强化知识记忆，并通过针对性练习检测学习效果，特别是对实验探究的理解程度。
五、布置作业与预告 （1分钟） 1. 布置作业：
基础：简述探究酵母菌细胞呼吸方式的实验过程、现象和结论。
提升：思考并查阅资料，列举其他生物（如乳酸菌、马铃薯块茎）的无氧呼吸产物有何不同。
2. 预告下节：下节课我们将深入细胞内部，学习有氧呼吸的三个阶段是如何高效产生大量ATP的。 记录作业，明确预习任务。 巩固本节知识，并为下节课学习不同生物无氧呼吸的多样性以及有氧呼吸过程做铺垫。
十、 板书设计
第3节 细胞呼吸的原理与应用(课时1)
一、细胞呼吸概念
定义：有机物 + (O ) → CO /其他产物 + 能量(ATP)
实质：细胞内有机物氧化分解，释放能量。
二、探究：酵母菌细胞呼吸的方式
材料：兼性厌氧菌——酵母菌
变量：自变量：有无氧气 因变量：CO 产生量、酒精有无
检测：
CO ：石灰水变浑浊 / 溴麝香草酚蓝由蓝→绿→黄
酒精：酸性重铬酸钾（橙→灰绿）
结论：
有氧呼吸：产物 = 大量CO + H O；能量 多。
无氧呼吸：产物 = 酒精 + 少量CO ；能量 少。
三、科学方法：对比实验
十一、 教学反思
本节课以探究实验为核心，时间分配需精心把控，确保学生有充分的讨论和思考时间，避免为了赶进度而流于形式。
学生对实验装置的理解，特别是如何创造“无氧环境”是难点，通过动画慢放和关键步骤提问能有效促进理解。
“对比实验”是新的科学方法，需通过具体实例（本实验）讲清其与通常“对照实验”的异同，帮助学生理解其“相互对照”的内涵。
部分学生可能纠结于CO 检测的细节，需引导其抓住核心原理和主要现象，避免陷入次要技术细节。
整体上，成功地将一个抽象的细胞内过程转化为一个可观察、可分析的探究活动，有效达成了教学目标。