5.3 细胞呼吸的原理与应用课时2和3 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
《细胞呼吸的原理与应用》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：2课时
一、 教材分析
本节内容是本章乃至本册书的重点和难点。在前一课时学生已通过探究实验明确了细胞呼吸有两种方式的基础上，本节课将深入细胞内部，详细剖析有氧呼吸的三个阶段和无氧呼吸的两个阶段，从物质变化和能量变化的层面理解其原理。教材通过史料分析、过程图解、能量计算等方式，引导学生理解细胞呼吸的本质。此外，本节课还将细胞呼吸的原理与生产生活实际紧密联系，并分析了温度、O 浓度、CO 浓度、水分等因素对细胞呼吸的影响，最后介绍了判断细胞呼吸类型的方法，形成了一个从原理到应用的完整知识体系。
二、 学情分析
已有知识：学生已经知道细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸，并了解了酵母菌在不同条件下的产物。对线粒体的结构、ATP的功能、酶的催化作用有基本认识。
可能存在的困难：
过程抽象复杂：有氧呼吸三阶段、无氧呼吸两阶段的化学反应过程、场所、物质和能量变化非常抽象，学生记忆和理解困难。
能量计算与效率：对能量释放、ATP合成、能量效率的计算和比较感到困惑。
影响因素分析：对O 浓度等影响因素曲线图的理解和分析能力较弱。
呼吸类型判断：如何根据O 吸收量和CO 释放量的关系来判断细胞呼吸类型，是一个逻辑推理的难点。
教学策略：采用“史料探究”模拟科学发现过程，化整为零，分阶段突破有氧呼吸；运用动画和流程图使过程直观化；通过对比表格梳理有氧呼吸与无氧呼吸的异同；结合典型例题和曲线分析，培养学生应用知识解决问题的能力。
三、教学目标
维度 教学目标
生命观念 1. 通过分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程，深入理解细胞内物质与能量的统一性，以及生物体结构与功能（如线粒体结构）、稳态与平衡（如能量逐级释放）的适应性。
科学思维 2. 通过分析科学史料，培养归纳与推理的能力；通过解读细胞呼吸速率随O 浓度、温度变化的曲线图，培养信息转换和模型分析的能力。
科学探究 3. 基于“液滴移动法”实验装置，学会设计和分析探究细胞呼吸类型的实验方案。
社会责任 4. 运用细胞呼吸原理，分析和解释农业生产(如松土、仓储)、食品保鲜(如果蔬、种子储存)、人类健康(如有氧运动、破伤风预防)中的实际问题。
四、 教学重难点
1. 教学重点：
(1) 有氧呼吸的三个阶段（场所、物质变化、能量变化）。
(2) 有氧呼吸与无氧呼吸的过程比较与本质区别。
(3) 细胞呼吸原理在生产生活中的应用。
2. 教学难点：
(1) 有氧呼吸过程中物质和能量的变化规律。
(2) 理解O 浓度对细胞呼吸影响的曲线图。
(3) 细胞呼吸类型的判断方法。
五、 教学方法
探究式教学法、小组合作学习法、启发式讲授法、比较归纳法。
六、 教学手段
多媒体课件（PPT）演示、细胞呼吸过程动画模拟、交互式白板（用于绘制过程图解和曲线分析）。
七、教学准备
教师准备：制作精美的PPT课件，内含线粒体结构图、有氧呼吸三阶段史料与动画、无氧呼吸过程图、影响因素曲线图、液滴移动法装置图、当堂训练题。
学生准备：复习上一课时“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验结论；预习课本P94-P95关于有氧呼吸和无氧呼吸的过程。
八、教学流程
导入新课(温故知新)
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实验探究1：有氧呼吸三阶段
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实验探究2：对比迁移（无氧呼吸过程）
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知识探究3: 细胞呼吸的原理与应用
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知识拓展1：影响细胞呼吸的因素
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知识拓展2：细胞呼吸类型的判断
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小结与当堂训练
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布置作业与预习任务
九、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、温故知新
（3分钟） 1. 提问回顾：上节课探究实验的结论是什么？（酵母菌有氧产CO +H O；无氧产酒精+CO ）。
2. 展示线粒体结构图，复习其结构与功能。
3. 引入：这些产物是如何产生的？能量又是如何释放的？今天我们将深入细胞内部，揭开这个奥秘。 1. 回忆并回答旧知。
2. 识别线粒体的结构部件（外膜、内膜、基质）。
3. 明确本课深度学习的目标。 承上启下，建立知识联系，明确本节课的深度探究方向。
二、探究新知
活动一：有氧呼吸的过程
（15分钟） 1. 史料探究：呈现三份关于酵母菌细胞组分与呼吸产物的实验史料。
引导学生分析每份史料，推断有氧呼吸某一阶段的场所和大致过程。
2. 分阶段精讲：结合动画，详细讲解三个阶段：
第一阶段（细胞质基质）：葡萄糖→丙酮酸 + [H] + 少量ATP。
第二阶段（线粒体基质）：丙酮酸 + H O → CO + [H] + 少量ATP。
第三阶段（线粒体内膜）：[H] + O → H O + 大量ATP。
3. 总结归纳：板书总反应式，强调反应场所、条件、能量（1mol葡萄糖→约32molATP，能量效率~34%）。
4. 讨论意义：引导学生讨论“逐级释放能量”对生物体的意义（高效利用、维持稳态）。 1. 小组合作，分析史料，尝试推理各阶段的场所和过程。
2. 观看动画，理解三个阶段物质与能量的动态变化，并做好笔记。
3. 识记总反应式，理解有氧呼吸的能量效率。
4. 思考并讨论能量逐级释放的生物学意义。 通过史料分析和动画演示，将抽象的代谢过程具体化、分步化，帮助学生构建清晰的知识框架。（突破重点1）
活动二：无氧呼吸的过程
（9分钟） 1. 引导自学：指导学生阅读课本，完成无氧呼吸过程的填空（场所、两阶段过程、产物类型）。
2. 对比讲解：强调无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸完全相同；第二阶段在不同酶催化下，丙酮酸被还原为乳酸或酒精和CO ，不产生ATP。
3. 提出问题：为何无氧呼吸释放能量少？（有机物未彻底氧化，大部分能量存留在乳酸或酒精中）。 1. 自主阅读，完成学案或口头回答无氧呼吸的过程。
2. 理解无氧呼吸与有氧呼吸的联系与区别。
3. 思考并回答能量问题。 通过与有氧呼吸的对比，突出无氧呼吸的特点，培养学生的自学和对比归纳能力。（巩固重点2）
活动三：原理应用与影响因素
（13分钟） 1. 原理应用：快速列举实例，引导学生用刚学的原理解释。
松土透气、创可贴透气、破伤风杆菌感染、有氧/无氧运动、果蔬/粮食储存条件。
2. 影响因素析图：
O 浓度：重点分析曲线图中A、B、P、Q、R点的含义及实践应用（果蔬保鲜：低氧）。
温度：通过酶活性解释，指出零上低温的应用。
CO 浓度和水分：简要说明其影响原理和应用。 1. 运用所学原理，解释生活中的现象。
2. 观察曲线图，在教师引导下分析各关键点的生理含义，理解其应用。 将理论与实际紧密结合，培养学生学以致用的能力。通过析图训练，提升科学思维能力。（突破难点2，落实重点3）
活动四：细胞呼吸类型的判断
（9分钟） 1. 介绍判断依据：讲解根据O 吸收量与CO 释放量的关系判断呼吸类型的规律。
2. 讲解实验方法：介绍“液滴移动法”装置一和装置二的原理及结论分析。 1. 理解并记忆判断规律。
2. 理解液滴移动法实验的设计思路和结果分析。 为学生提供解决一类问题的思路和方法，提升解题能力。（突破难点3）
三、课堂小结与当堂训练
（9分钟） 1. 课堂小结：师生共同总结本节课知识网络：两大呼吸方式的过程、联系区别、能量比较、影响因素、应用判断。
2. 当堂训练：出示3-4道选择题，重点考查对过程的理解、曲线图分析和原理应用。进行详细解析。 1. 参与小结，构建完整的知识体系。
2. 独立完成练习题，并聆听解析，及时巩固和纠错。 强化知识结构，并通过针对性练习检测对核心内容和难点的掌握情况。
布置作业与预告 （1分钟） 1. 布置作业：
基础：绘制有氧呼吸三阶段的流程图，标注关键物质和能量变化。
提升：尝试解释为什么剧烈运动后肌肉会感到酸痛？
2. 预告：本章内容结束，下阶段将进入新课学习/复习。 记录作业。 巩固本节核心知识，并将知识应用于解释新的生理现象。
10. 板书设计
第3节 细胞呼吸的原理与应用（课时2和3）
一、有氧呼吸（主要场所：线粒体）
总式：C H O + 6O + 6H O ——酶→ 6CO + 12H O + 能量（大量）
三阶段：
细胞质基质：C H O → 2丙酮酸 + [H] + 少量ATP
线粒体基质：2丙酮酸 + 6H O → 6CO + [H] + 少量ATP
线粒体内膜： [H] + 3O → 6H O + 大量ATP
能量：1mol葡萄糖 → ~32mol ATP (效率~34%)
二、无氧呼吸（场所：细胞质基质）
酒精式：C H O ——酶→ 2C H OH + 2CO + 少量能量
乳酸式：C H O ——酶→ 2C H O + 少量能量
特点：第一阶段同有氧；第二阶段不产ATP；能量未彻底释放。
三、应用应用：松土、保鲜（低温低氧）、破伤风、运动...
四、影响因素: O （促进有氧、抑制无氧）、温度（影响酶）、CO （产物抑制）、水（自由水含量）。
五、细胞呼吸类型的判断
十一、教学反思
本节课容量极大，需严格把握时间，确保在有氧呼吸过程这一核心内容上讲透、练足。
学生对[H]的理解、三个阶段与线粒体各部分的对应关系是易错点，需要通过反复强调和图示来强化。
O 浓度曲线分析是难点，讲解时应放慢速度，引导学生一步步分析各段曲线代表的呼吸状态，并与生活实例挂钩。
“液滴移动法”作为实验设计的提升，对部分学生可能较难，可视学生基础决定讲解深度。
整体上，通过层层递进的设计，成功地将一个复杂的代谢过程分解教学，并引导学生从原理走向应用，达成了预设的教学目标。