“細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用”教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐

摘 要 通過相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)、教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)安排及教學(xué)過程的實(shí)施，讓學(xué)生進(jìn)一步加深對細(xì)胞呼吸原理的理解，在學(xué)生學(xué)習(xí)掌握細(xì)胞呼吸過程、理解細(xì)胞呼吸原理的基礎(chǔ)上，展示細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)生活實(shí)踐中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、社會的有機(jī)統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞 教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)實(shí)踐 細(xì)胞呼吸 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B

1 教材分析與教學(xué)策略

“細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用”涉及對細(xì)胞呼吸原理的理解，在學(xué)生學(xué)習(xí)掌握細(xì)胞呼吸過程、理解呼吸原理的基礎(chǔ)上，展示細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。教材中通過“放眼社會——細(xì)胞呼吸和發(fā)酵技術(shù)”一段內(nèi)容，將細(xì)胞呼吸和現(xiàn)代生物技術(shù)結(jié)合起來，通過對農(nóng)業(yè)中一些生產(chǎn)實(shí)踐措施的學(xué)習(xí)，使學(xué)生懂得細(xì)胞呼吸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的重要性，在糧食、蔬菜、水果貯藏、環(huán)境保護(hù)等方面的重要性，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、社會的有機(jī)統(tǒng)一。

教育過程就是讓學(xué)生在知識、能力、情感、態(tài)度與價(jià)值觀等層次上得到綜合全面的發(fā)展，就知識層面上講，不能讓學(xué)生僅成為知識的接受“桶”，更重要的是讓學(xué)生獲得學(xué)習(xí)知識的方法策略，使學(xué)生能夠主動(dòng)地、不斷地更新知識，實(shí)現(xiàn)知識層面上的與時(shí)俱進(jìn)；同時(shí)在能力培養(yǎng)上也應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生獲取知識和應(yīng)用知識的能力。教學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)教師可充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性地位，引導(dǎo)學(xué)生通過上網(wǎng)查閱、檢索報(bào)刊雜志、社會實(shí)踐等途徑收集相關(guān)信息，通過課堂交流、討論學(xué)習(xí)，教師與學(xué)生的合作總結(jié)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)的目的，并為將來的終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，從而更好地實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)要求。

2 教學(xué)目標(biāo)

2．1 知識目標(biāo)

說明細(xì)胞呼吸的原理和意義，了解其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用（通過實(shí)驗(yàn)，探討酵母菌細(xì)胞的呼吸方式）。

2．2 能力目標(biāo)

通過將細(xì)胞呼吸原理應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)踐的學(xué)習(xí)，落實(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會相互關(guān)系的教育目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生收集信息、處理信息的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力和自主學(xué)習(xí)知識的能力；通過交流，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)交流能力，提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

2．3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的活動(dòng)，讓學(xué)生去體驗(yàn)、培養(yǎng)，激發(fā)興趣，引起他們對社會、科學(xué)、環(huán)境、生活等問題的關(guān)注。

3 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

3．1 重點(diǎn)

細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用。

3．2 難點(diǎn)

對現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)的理解。

4 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

課前，教師準(zhǔn)備好多媒體課件，準(zhǔn)備一瓶制好的酒釀，幾天前分發(fā)給學(xué)生小組酒釀藥，讓學(xué)生請教家長或其他人，學(xué)習(xí)制作酒釀，探討酵母菌在釀酒中的細(xì)胞呼吸方式，布置學(xué)生查閱細(xì)胞呼吸原理應(yīng)用的相關(guān)知識，準(zhǔn)備在課堂上進(jìn)行交流討論學(xué)習(xí)。

4．1 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

上課鈴響，師生互行禮。教師：平時(shí)我們可能都吃過哈密瓜，但你們可能沒有思考過哈密瓜為何這么甜？有哪位同學(xué)能解釋嗎？學(xué)生們由于學(xué)過了光合作用和細(xì)胞呼吸相關(guān)知識，課前又有了一定的準(zhǔn)備，紛紛舉手發(fā)言回答：有的說與光合作用有關(guān)，有的說與細(xì)胞呼吸有關(guān)，有的說與光合作用和細(xì)胞呼吸都有關(guān)系，還有的說與氣溫、日照的長短也有關(guān)系。對于學(xué)生們的不同回答，教師給予贊許的眼神，對他們的回答做出肯定或解釋，指出哈密瓜為何這么甜是由于出產(chǎn)地新疆獨(dú)特的氣候條件決定的，新疆日照長，光合作用時(shí)間長，由于晝夜溫差大，細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物少，糖分積累多而引起。

通過這一特定事例結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)展開，將有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活學(xué)生的科學(xué)思維，進(jìn)而提高課堂教學(xué)的有效性。

4．2 細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用

教師：細(xì)胞呼吸進(jìn)行的場所在哪里？影響細(xì)胞呼吸的因素有哪些？（學(xué)生思考后回答，場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，影響因素有溫度、氧氣、CO₂濃度等。）細(xì)胞呼吸對生物體來說有何意義呢？（學(xué)生思考回答：細(xì)胞呼吸為生物體生命活動(dòng)提供能量，為生物體的各種有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化提供重要的中間產(chǎn)物。）

教師指出：細(xì)胞呼吸的原理在生產(chǎn)實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用，如人們?nèi)粘Ｉ钪忻糠昊閱氏彩拢家獢[酒席，無酒不成席，你們知道酒是怎么來的嗎？酒與酒釀一樣嗎？請同學(xué)展示自己制作的酒釀。教師再讓學(xué)生品嘗自已制好或買來的酒釀（必須是安全的）。然后讓學(xué)生介紹自己是如何制作的？（學(xué)生品嘗后討論交流，有的與自己制作的對比，說他的酒釀變黃，有的說他的酒釀?dòng)悬c(diǎn)酸、不甜，有的有濃密的酒香味且很甜，學(xué)生紛紛提出質(zhì)疑，為什么會產(chǎn)生不同的結(jié)果呢？通過制作，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，通過交流，培養(yǎng)了學(xué)生質(zhì)疑、發(fā)散思維的能力、社會交往與語言表達(dá)交流的能力，與其他同學(xué)合作學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也能引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步去探究，探究始于質(zhì)疑。）

師總結(jié)：聽了同學(xué)們的介紹，我們明白了酒釀的大致制作過程，制作是否成功與糯米飯的蒸制、灑水拌藥、控溫保溫等措施有密切關(guān)系。其作用的微生物主要是酵母菌，它是一種兼性厭氧型微生物，在適宜條件下酵母菌前期主要進(jìn)行有氧呼吸，大量增殖，通過代謝產(chǎn)生二氧化碳和水等成分，由于水的產(chǎn)生，造成缺氧環(huán)境，使酵母菌轉(zhuǎn)入以厭氧呼吸為主，產(chǎn)生酒精和二氧化碳。

師：其實(shí)酒和酒釀是有區(qū)別的，酒釀是基質(zhì)（這里指糯米飯）在微生物（主要是酵母菌）的作用下（發(fā)酵）而形成的，主要由酒渣、糖、乙醇、水等物質(zhì)組成。而酒是通過上述發(fā)酵過程作用到一定時(shí)期，再通過一定方法（如蒸餾）提取出主要成分乙醇兌制而成的，它主要是由乙醇和水組成。酒和酒釀的制作都經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)酵過程。

教師用多媒體展示工業(yè)用發(fā)酵罐示意圖，指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第71頁“細(xì)胞呼吸與發(fā)酵技術(shù)”。

教師指出，微生物或其他生物的細(xì)胞在有氧或無氧條件下繁殖或積累其代謝產(chǎn)物的過程都稱為發(fā)酵。現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)將微生物學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)等的基本原理有機(jī)結(jié)合，在發(fā)酵罐中充分利用微生物或其他生物的代謝活動(dòng)來生產(chǎn)各種有用的物質(zhì)。

投影：利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發(fā)酵罐等，在控制通氣的條件下，可以生產(chǎn)各種酒；利用淀粉、醋酸桿菌或谷氨酸棒狀桿菌以及發(fā)酵罐，在控制通氣的條件下，可以生產(chǎn)食醋或味精。

此外，應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)青霉素、鏈霉素、紅霉素等數(shù)百種抗生素，此外結(jié)合基因工程技術(shù)，利用發(fā)酵技術(shù)可大量生產(chǎn)干擾素、胰島素、生長激素等藥物，生產(chǎn)預(yù)防瘧疾、狂犬病、脊髓灰質(zhì)炎等的疫苗，還生產(chǎn)醬油、單細(xì)胞蛋白等發(fā)酵產(chǎn)品。

（有關(guān)發(fā)酵工程技術(shù)，這里不多強(qiáng)調(diào)，以后繼續(xù)學(xué)習(xí)時(shí)，教師可要求學(xué)生課后通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步查閱相關(guān)資料。）

師：上述生產(chǎn)過程中，應(yīng)用了細(xì)胞呼吸原理的哪些方面呢？

學(xué)生思考討論，說法不一。最后，教師指出需氧型微生物和厭氧型微生物對氧的需求不同；不同微生物的代謝產(chǎn)物也有所不同；有些微生物在有氧條件下的呼吸產(chǎn)物與無氧條件下的呼吸產(chǎn)物也不同。

教師展示多媒體課件圖片：

材料一：包扎傷口時(shí)，需用透氣的消毒紗布或松軟的創(chuàng)可貼等敷料。

材料二：花盆里的土壤板結(jié)后，空氣不足，會影響根系生長，需要及時(shí)松土透氣。

材料三：稻田也需要定期排水，否則水稻幼根會因缺氧而變黑、腐爛。

討論：分析上述材料，說明上述現(xiàn)象又是如何利用細(xì)胞呼吸原理的呢？

學(xué)生經(jīng)過討論后紛紛發(fā)言，教師與學(xué)生共同總結(jié)：

材料一：用透氣的消毒紗布或松軟的創(chuàng)可貼等敷料，主要是為了防止厭氧性微生物如破傷風(fēng)桿菌的大量繁殖而引起破傷風(fēng)。因?yàn)樵谕獾臈l件下，傷口處有足夠的氧氣，可抑制厭氧型病原微生物的繁殖。

材料二與材料三：在有氧條件下，根細(xì)胞可進(jìn)行需氧呼吸，保證根細(xì)胞進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的能量需求。植物在缺氧條件下進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，對根細(xì)胞有毒害作用。

師問：有人認(rèn)為，食物只要存放在冰箱中就不會變質(zhì)了，你對這一看法有什么不同意見？

由于這一問題都非常貼近學(xué)生的生活，學(xué)生因此很感興趣，都紛紛發(fā)表自已的看法，絕大多數(shù)同學(xué)都認(rèn)為依然會變質(zhì)。

師問：那是什么原因造成的呢？

學(xué)生思索，討論交流，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，合作學(xué)習(xí)的能力。

教師與學(xué)生一起總結(jié)：冰箱中貯存食品可使食品貯存時(shí)間稍長些而不變質(zhì)，但不可能一直不變質(zhì)，由于有的微生物在零下低溫的環(huán)境中依然能生存，因此冰箱中即使在冷凍條件下，也存在微生物的活動(dòng)。低溫只不過降低了微生物細(xì)胞內(nèi)酶的活性，使細(xì)胞呼吸減弱，代謝活動(dòng)慢，但仍舊能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，分解有機(jī)物，產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，從而使食品腐敗變質(zhì)。

師：對于一些熟食品，除了保存在冰箱中，還可采用哪些方法來延長保質(zhì)期？與細(xì)胞呼吸原理有何關(guān)系？

生：滅菌、除氧（真空包裝）、低溫、干燥等；消除或降低微生物的細(xì)胞呼吸。

師：除了上述事例外，請同學(xué)們再舉例說明生產(chǎn)生活中還有哪些應(yīng)用細(xì)胞呼吸原理的事例？

學(xué)生們積極思索。

生1：水稻生產(chǎn)中的適時(shí)露田和曬田等措施的實(shí)質(zhì)就是為了改善土壤通氣條件以增強(qiáng)根系的細(xì)胞呼吸。

師：對，通過上述措施，可促進(jìn)根系呼吸，為植物主動(dòng)吸收礦質(zhì)營養(yǎng)提供更多的能量，同時(shí)也為細(xì)胞的分裂、植株的生長和發(fā)育等提供能量和各種原料，有助于水稻長得根深葉茂。

生2：糧食貯藏、果蔬保鮮貯藏時(shí)，要注意降低溫度和保持干燥，以降低細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗，延長保存期限。

師：對，但同學(xué)們思考一下，該生說法上有哪些不妥的地方呢？

學(xué)生們積極思索，有人指出，果蔬保鮮貯存時(shí)，還應(yīng)避免水分過多的散失，以免降低品質(zhì)，農(nóng)貿(mào)市面上水果蔬菜批發(fā)商批發(fā)出售的水果蔬菜往往都用塑料袋包裹，目的是為了減少水分的損失，使品質(zhì)不致下降。

師：對，其中還有什么奧秘呢？

生：不解。

師：除了上述目的外，我們知道，細(xì)胞呼吸會產(chǎn)生CO₂，高濃度的CO₂會抑制細(xì)胞呼吸，從而減少有機(jī)物的消耗。如：果農(nóng)和菜農(nóng)將采摘的水果和蔬菜放在地窖中，可較長時(shí)間保存，是由于地窖中透氣性差，由于水果、蔬菜的細(xì)胞呼吸，窖內(nèi)CO₂濃度增大，O₂濃度下降，致使細(xì)胞呼吸受到抑制，代謝速率降低，有機(jī)物的分解速率降低，保存的時(shí)間可長些。

師：為了保存鮮果，也可通過充氮、降溫等措施抑制細(xì)胞呼吸。請同學(xué)們舉例說說看。

學(xué)生討論，翻閱課文資料等參考書籍。

生：如蘋果、梨、柑、橘等果實(shí)在0~1℃時(shí)可貯藏幾個(gè)月不壞；荔枝一般只能短期保鮮，但采用低溫速凍等方法可保鮮6~8個(gè)月。

師：投影，展示一幅當(dāng)?shù)叵哪┡臄z的茄子照片，上有許多黃化葉，大部葉子被蟲咬食幾乎只剩下葉脈，如何利用細(xì)胞呼吸原理采取相應(yīng)措施，使茄子復(fù)蘇，爭取秋季多結(jié)果？

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生討論得出：采取中耕松土施肥、摘除老葉、黃化葉、過度蟲傷葉等措施。

師：其實(shí)，細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用，還有很多例子，如盆栽花卉在晚上放在臥室是否科學(xué)？外出早鍛煉是選擇日出前還是日出后更為科學(xué)？……

4．3 歸納小結(jié)

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生更進(jìn)一步加深了對細(xì)胞呼吸原理的理解，使他們對細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)、生活等方面的應(yīng)用有了一個(gè)更為明確具體的認(rèn)識，它與人們的生活息息相關(guān)，使他們懂得應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)生物科學(xué)知識，并將所學(xué)知識應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，更好地服務(wù)于社會。

通過總結(jié)，讓學(xué)生明確科學(xué)技術(shù)就是生產(chǎn)力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)的熱情和興趣，體現(xiàn)出新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念，使新課程三維目標(biāo)真正落到實(shí)處。

4．4 布置作業(yè)

為了拓寬知識面，教師布置學(xué)生課余時(shí)間走訪污水處理廠，利用所學(xué)細(xì)胞呼吸的知識原理以及其他相關(guān)知識原理，對工廠排放的有機(jī)污水及城鎮(zhèn)居民排放的生活污水是如何處理的，你能否提出一些其他的好建議？以此寫一篇小論文。

5 教學(xué)反思

本案例設(shè)計(jì)能貼近學(xué)生的生活實(shí)際，既能發(fā)揮城里學(xué)生的知識見解，又兼顧到農(nóng)村學(xué)生，通過學(xué)生課外相關(guān)實(shí)驗(yàn)的探究，有助于使學(xué)生更進(jìn)一步地理解細(xì)胞呼吸的原理及類型，通過課外資料的查閱，課堂的討論交流、師生的共同對話以及貼近學(xué)生生活實(shí)際的例子，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，讓學(xué)生能感受到學(xué)習(xí)生物科學(xué)的樂趣及其重要性。同時(shí)，也讓學(xué)生參與到社會中，去接觸社會，學(xué)到書本上無法學(xué)到的東西，培養(yǎng)了學(xué)生收集信息、處理信息的能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、社會交往能力，以及發(fā)散思維能力和自主學(xué)習(xí)知識的能力，通過交流培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)交流能力，以及應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、社會的有機(jī)統(tǒng)一，使新課標(biāo)要求中的“知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、情感態(tài)度與價(jià)值觀”三維目標(biāo)較好地達(dá)成。