“ATP的主要來源——細胞呼吸”(第1課時)的教學設計

摘要 針對生物新課程改革．對ATP的主要來源——細胞呼吸這一節第一課時的教學進行設計和實踐，從教材分析、學情分析、教法、學法、教學過程、板書設計、教學反思等幾個方面進行歸納，深入淺出、設計新穎，充分體現了自主、合作、探究教學模式實踐意義和效果。

關鍵詞 細胞呼吸 教學設計 生物學教學

中圖分類號 G633.91

文獻標識碼 B

文件編號 1003－7586(2011)03－0040－03

1 教材分析

1.1在教材中的地位與作用

①“ATP的主要來源——細胞呼吸”是人教版《必修1：分子與細胞》第5章：“細胞的能量供應和利用”的第三節第一課時。

②這節課是在學習了第二節“細胞的能量通貨——ATP”基礎上，進一步研究細胞能量供應的課題；第3節細胞呼吸的過程比較抽象，第一課時的探究實驗可以調動學生的積極性，增加學生的感性認識，為學習細胞呼吸的過程打下基礎；第三節在本模塊中具有承上啟下的重要作用，有助于學生理解第三章細胞器的功能和第四章主動運輸的過程；同時與《選修1：生物技術實踐》中專題1和專題4有密切關系。

③《分子與細胞》這一模塊共有4個探究實驗，這節課是第三個，在前兩個探究實驗的基礎上，對學生科學探究能力的進一步培養具有重要意義。這種類型的課也是新課改實施的典型課例。

1.2教學目標

根據本節課的內容和課程標準的要求，結合學生的實際情況，制定了以下三維教學目標：

知識目標：說出什么是細胞呼吸及它與ATP形成的關系；說出細胞呼吸的方式有氧呼吸和無氧呼吸兩種；說出有氧呼吸和無氧呼吸的條件和生成產物。

能力目標：嘗試聯系現實生活提出問題；討論并設計可行的實驗方案；正確使用相關的實驗器具，進行探究實驗。

情感、態度與價值觀目標：關注生活實際；體驗到生物學是一門實驗科學。

1.3重點與難點

新課程提出了“注重與現實生活的聯系”和“倡導探究性學習”的基本理念，本模塊教材安排4個探究實驗的整體意圖是逐步提高學生的科學探究能力。所以，確定“聯系現實生活提出問題、作出假設、設計可行的實驗方案”為這節課的重點和難點。

1.4設計思路

基于上面的思考，按照探究式教學模式，設計了如下的教學思路：

從生活實例入手，導入新課－組織學生設計并進行探究實驗－共同探討，歸納提升。

2 學情分析

(1)已有基礎：學生在初中學習過綠色植物和人體呼吸作用以及細菌、真菌與食品制作的關系等基礎知識，有一些相關的生活經驗；經歷過高一新課改，在本模塊前兩個探究實驗的基礎上，具備一定的自主、合作、探究學習的能力和一定的實驗操作技能；樂于動手，按照自己的設計完成實驗。

(2)不足之處：學生對知識遷移的能力不足，不善于發現問題。

3 教法

針對這節探究實驗課，主要采取啟發式教學。

依據：教師充當指導者、組織者，能充分體現學生的主體地位和教師的主導作用，有利于提高學生的綜合素質。

4 學法

自主、合作、探究式學習方法。

依據：《生物課程標準》中明確指出：探究是學生認識生命世界、學習生物課程的有效方法之一。這種學習方法可以使學生更好地參與到教學活動中，調動學生學習的積極性和主動性。

5 教學過程

5.1導入新課

筆者先播放了一段酵母發面的廣告，吸引學生的注意力，又讓學生觀察自己帶到課堂上的罐頭和香腸等食品，找到“若安全鈕凸起，請勿購買”、“脹袋禁食”等注意事項。

教師引導學生分析其中原因：這是微生物分解有機物的結果。

然后幫助學生分析：這些化學反應發生在細胞內，在生物學生中稱為“細胞呼吸”。

細胞呼吸的概念是什么?學生通過前面的分析得出：有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成C02或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。

目的：這樣的導入建立在學生已有知識和生活經驗的基礎上，教師從新的視角提出新的問題，激發了學生的學習興趣。

5.2提出探究問題

在明確了細胞呼吸的概念后，教師引導學生發散思維，繼續聯想和細胞呼吸有關的實例：如釀酒、制作酸奶、制醋、制醬、制作泡菜、種子發熱、寒冷使人打顫等。

在這個過程中，學生不禁要問：

細胞呼吸需要哪些條件?

細胞呼吸的產物有哪些?

不同生物細胞呼吸的方式是否相同?

不同條件下的細胞呼吸方式是否相同?……

這么多值得探究的問題，教師不妨挑其中的一個問題：不同條件下細胞呼吸的方式是否相同?以此問題來設計實驗，進行探究。

那么，選擇什么樣的材料研究好呢?學生通過討論發現，酵母菌這種單細胞生物在有氧和無氧的條件下都能生存，非常適合用于研究細胞呼吸的方式。

經過過這樣的討論研究，學生已經認識到不同條件下細胞呼吸的產物可能不同，很容易提出要探究的問題：①有氧和無氧條件下是否都能產生CO₂?產生的量是否相等?②酒精是在有氧還是無氧條件下產生的?

目的：在先發散后回歸的過程中，培養學生提出問題的能力。

5.3作出假設

如酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產生CO₂等。

5.4制定實驗方案

學生有了前兩個探究實驗的基礎，但還不是很熟練，筆者提示他們制定實驗方案的主要內容：提出問題一作出假設一實驗原理——實驗材料——實驗步驟——結果預測。

又由于學生知識遷移的能力有限，引導學生分析以下注意事項：

①怎樣控制有氧和無氧的條件?(放置一段時間或通入N₂)

②怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活?(用葡萄糖配置營養液)

③怎樣鑒定有無酒精的產生?(用重鉻酸鉀檢驗)

④怎樣鑒定有無CO₂的產生?如何比較CO₂產生的多少?(用澄清的石灰水或溴麝香草酚藍溶液檢驗)

在分析的過程中，學生聯想到一些相關的生物和化學知識，如除了放置一段時間外，可以用通入N₂的方法創造無氧條件；可以用重鉻酸鉀來檢驗酒精的產生。

目的：幫助學生遷移有關的生物和化學知識，為下面實驗的設計做好知識鋪墊。

因為有了前面的各種鋪墊，學生有的放矢，熱烈討論和交流實驗方案。有的借鑒教材，有的想到用初中學的方法，有的還畫出了實驗的裝置圖。在交流的過程中，學生的創新設計突出體現，如：在裝NaOH溶液和酵母菌培養液的錐形瓶間再加一個裝有Ca(OH)₂溶液的錐形瓶，用來檢驗通入的氣體是否含有CO₂。

目的：在整個過程中，學生積極思維，在創新中得到提高。

5.5實施實驗方案

教師組織學生按照方案進行分組實驗，培養學生的合作探究能力。

5.6觀察現象、分析結果并進行交流

實驗結束后，教師提醒學生將實驗的實際結果與預測結果進行比較。如有的小組沒有觀察到預期現象，要求學生思考：是方案設計的問題，還是實驗操作的問題，有哪些地方需要改進。學生想進一步探究的興趣更加濃厚。最后，請學生進行成果展示，各小組間共同分享。在分享成果的同時，學生也體會到探究實驗給他們帶來的成功的喜悅。

5.7得出結論并予以評價

通過前面的探究，學生自然得出結論：酵母菌細胞呼吸有有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式，都可以產生CO₂，但量不同，無氧條件下還可以產生酒精。為下節課做好知識鋪墊的同時，也使學生明確了科學探究的一般程序和設計實驗應遵循的基本原則，如：單一變量原則、對照原則、可操作性原則等。在培養學生探究意識的同時，進一步提高他們的生物科學素養。

6 板書設計(略)

7 教學反思

7.1成果

①打破了“講解、演示、模練”的傳統型實驗教學模式，落實了新課程標準倡導的“自主、合作、探究”教學理念，有利于學生問題意識、探究意識和過程意識的培養。

②大多數學生能達成預定目標。

③創新之處：適當提高水溫，使用高活性的干酵母代替新鮮酵母可以縮短時間；通CO₂入前加Ca(OH)₂檢驗，更加科學；可以通入N₂創造無氧環境。

7.2不足

①班型大、學生多，某些偷懶的學生很可能“游離課堂之外”。

②時間不夠充裕。

③反應時間快，氣泡生成多，導致培養液沿導管進入檢測試劑中，影響觀察效果。

7.3改進方法

①改進實驗裝置：把檢測用的錐形瓶換成大號試管，減少試劑用量，效果明顯。

②在酵母菌培養液中滴加1～2滴食用油，可作消泡劑。