“能量的釋放”教學設計

姜衛健

摘 要：通過學生活動體驗能量的釋放與呼吸的關系，用實驗驗證植物呼吸過程中的氣體變化，得出呼吸作用的實質。

關鍵詞：能量的釋放；呼吸；教學設計

一、教材分析

“能量的釋放”是蘇科版初中生物教材第六章第一節第一課時的內容。能量是生物圈中一切生命活動的命脈，植物的光合作用為生物圈提供了巨大的能源庫，并以食物的形式沿食物鏈維持各級生物的一切生命活動的需要。同時，儲存在生物體有機物內的能量必須釋放出來，才能被生物圈中的生物所利用。有機物中的能量是如何釋放出來的？能量的釋放與呼吸作用又有什么關系呢？作為第二單元的最后一部分內容，在學生已充分了解生物體獲取食物的最根本的來源的基礎上，設置了“能量的釋放和利用”，旨在讓學生繼續了解能量是如何釋放出來的。本課時內容主要涉及體驗能量的釋放與呼吸的關系，驗證呼吸過程中的氣體變化等。教學重點是引導學生從體驗到分析再到實驗，揭示能量的釋放需要氧。教學難點是設計在有光的條件下驗證植物進行呼吸時氣體變化的實驗方案。本課時內容抽象，設計上主要通過實驗來“說話”。所以，本課時實驗教學準備內容較多，除相關課件外，還需澄清石灰水、吸管、塑料袋、黑布袋、錐形瓶、橡皮管、止水夾、燃燒匙、蠟燭、多種植物和植物器官等。本課時采用的教學方法有實驗探究法、觀察法、問答法、討論法等。

二、教學目標

1. 知識

從生物體進行生命活動需要能量這個角度了解能量的釋放與呼吸的關系。描述什么叫呼吸作用。

2. 能力

學會測定呼吸頻率的簡單方法，初步學會將測定結果進行分析，嘗試得出能量釋放與呼吸有關的結論；初步學會驗證植物呼吸釋放二氧化碳、吸收氧氣的方法。

3. 情感態度與價值觀

從學生在日常生活中遇到的一些生理現象和生活實際入手，用正確的科學研究方法，逐漸深入地發現能量的釋放與呼吸之間的關系，懂得珍愛綠色植物，并運用所學的知識解決生活中的實際問題。

三、教學過程

1. 創設情境，引出課題

課件播放學生最近幾日的體育運動視頻或圖片。教師提出問題：人運動后為什么會有累的感覺，還要吃東西？學生會比較容易得出補充能量的結論：生物體的各種生命活動都需要能量。食物的有機物中含有很多能量，但這些能量不能被人體直接利用，能量會隨著營養物質經過人體的消化過程進入細胞，在細胞里被釋放出來，供生命活動利用。此時，學生一定想知道有機物中的能量是如何釋放的，引出課題。

設計意圖：以學生自己的體育運動視頻或圖片，激發學生學習的興趣。

2. 學生活動，快樂體驗

引導學生回憶并小組討論劇烈運動時，體表和呼吸會怎樣？能量的釋放與呼吸有什么關系？討論后組織學生閱讀P108小資料，明確什么叫呼吸頻率等。

課件展示怎樣測呼吸頻率，組織學生測三種不同生活狀態下的呼吸頻率來現場體驗能量釋放與呼吸的關系。先測安靜狀態下和迅速起蹲1分鐘后的呼吸頻率，然后測休息5分鐘后的呼吸頻率，將數據填在書本表格里。強調：吸氣加上呼氣才算作呼吸1次。測量時應正常呼吸，避免故意的深呼吸。為了提高測量效率，可以測30秒的呼吸次數再乘以2得到呼吸頻率，并用課件時鐘統一計時。

在學生休息5分鐘的時間里講解并完成下列內容：通過課件中圖片（如潛水員潛水時身背氧氣瓶和早產兒需要呼吸機等）讓學生知道人和動物每時每刻都需要呼吸，幾分鐘不呼吸就會危及生命。可組織學生討論人和動物呼吸吸入什么氣體呢？（氧氣），又呼出什么氣體？準備兩杯澄清的石灰水，讓學生向其中的一杯吹氣（這里要提醒學生勻速吹氣，不要太用力，避免濺到身上或吸到肚子里，因為石灰水有腐蝕性），石灰水變渾濁了（展示超鏈接——化學 二氧化碳可使澄清的石灰水變渾濁），從而驗證出人呼出的氣體中有大量的二氧化碳。

統計學生們所測得的呼吸頻率，計算平均值，看看有什么發現？組織學生討論（1）三種狀態下呼吸頻率是否有差異？（有）（2）哪種狀態消耗的能量最多？（迅速起蹲）（3）消耗能量的多少與呼吸頻率是什么關系？師生探討后得出消耗能量的多少與呼吸頻率成正比。

設計意圖：通過小組討論、閱讀、學生活動（盡量人人參與，體現學生是學習的主體），調動學生學習的積極性，引導學生主動學習，培養學生的語言表達、分析思考和自學能力，讓學生體會學習的快樂。

3. 實驗驗證，學以致用

組織學生討論：動物進行生命活動要消耗大量能量，植物的生命活動也要消耗能量嗎？植物也會呼吸嗎？明確：呼吸是生命的標志，植物當然也會呼吸。追問：植物的呼吸也是產生二氧化碳，消耗氧氣嗎？舉例：北方農村建有地窖，農民進入地窖前為什么先要將一盞油燈吊入地窖，又是測量什么？（以實例激發學生興趣）下面，讓我們通過兩組實驗來解決這個問題。

（1）驗證植物呼吸產生二氧化碳。提前一天組織部分學生準備該實驗，該實驗設計了兩種情況：多數小組 A袋內裝有植物的各種活的器官（根、莖、葉、花、果實、種子）。部分小組A袋內裝的是死亡的植物（燙過的菠菜、五香蘿卜條、榨菜等），B袋內只有空氣，袋口均密封。實驗時，提問：用什么來檢驗袋內氣體是否有二氧化碳？（回憶、討論）明確：澄清石灰水。觀察石灰水發生了什么變化？說明了什么？對照組是哪一個？（分組實驗后，學生回答屏幕上的問題）大部分小組：A組的石灰水變渾濁了，B組石灰水沒變渾濁。部分小組：A、B兩杯石灰水均未變渾濁。

大部分小組的實驗能表明植物呼吸產生了二氧化碳，但部分小組的兩杯石灰水都沒有變渾濁，這是怎么回事？（設置懸念引發思維沖突）然后通過解密明確：植物呼吸產生二氧化碳，植物所有活的部位都可以呼吸。追問：植物呼吸產生二氧化碳，植物呼吸又消耗什么氣體呢？

（2）驗證植物的呼吸消耗氧氣。同樣，提前一天準備好甲、乙兩種錐形瓶，分別裝入等量的新鮮菠菜葉和燙過的菠菜葉，封閉，放在黑暗處一晝夜。實驗時問題：瓶內氧氣真的被植物呼吸消耗了嗎？怎樣檢驗？明確：我們可以用點燃的蠟燭來檢驗，因為燃燒需要氧氣助燃，如果瓶內沒有氧氣或缺少氧氣，火焰會熄滅或變小。強調：實驗時，一人取下保鮮膜（封瓶口用）后，另一人迅速將點燃的蠟燭伸入瓶內。問題：甲乙兩瓶內火焰有什么變化？說明了什么？對照組是哪一組？（分組實驗后，學生回答屏幕上的問題）明確：植物的呼吸消耗了氧氣。聯系上面關于北方農村地窖的問題，為什么先要將一盞油燈吊入地窖，又是測量什么？明確：測氧氣多少，確保安全。

設計意圖：學生分組進行實驗，培養學生的動手能力和合作交流能力；讓學生感受生物是一門實驗學科，同時聯系實際，學以致用。

（3）拓展延伸。討論：兩個實驗中，為什么都把植物放在黑暗處？放在光下又怎樣呢？明確：因為植物的綠色部分在光下可進行光合作用。問題：植物在有光時，只進行光合作用嗎？要不要呼吸呢？如何在有光的條件下驗證植物進行呼吸時的氣體變化？（學生討論設計）明確：用不含葉綠素的植物器官來做。問題：如果用我們第一組的材料（根、莖、葉、花、果實、種子），哪些可以驗證植物有光時的呼吸？明確：根、花、果實、種子等植物非綠色的器官。學生分析實驗原理（明確植物非綠色的部位，不能進行光合作用）。

設計意圖：增加問題探討，培養學生的分析推理能力。

4. 歸納總結，情感升華

這節課，我們通過活動體驗了能量釋放與呼吸的關系（成正比），也知道了動物呼吸過程中的氣體變化（吸入氧，呼出二氧化碳），還驗證了植物呼吸過程中要發生同樣的氣體的變化。

綜合以上結論，得出呼吸作用的實質：有機物+氧氣→二氧化碳+水+能量。（可和光合作用比較）

5. 鞏固練習，檢測反饋

設計聯系實際生活的習題：有些人喜歡在臥室內養一些綠色植物，這么做科學嗎？為什么？花盆底部的小孔有什么用？從而鞏固所學的知識。

四、教學反思

本節課通過實驗去檢驗或探究課上得出的每一個結論，培養學生尊重實驗現象、實事求是的精神以及設計實驗驗證已知、探索未知的興趣和能力。

該節內容抽象，所以設計時增加了一些有趣的問題探討和實驗，使學生積極參與、保持興趣，讓學生在嘗試、實證中獲得經驗和知識，體現了科學探究的過程及精神。如驗證植物呼吸產生二氧化碳實驗中，設計了幾組不同植物器官及死亡的植物，給了學生驚喜，也是課堂一個亮點。本堂課用課件時鐘統一計時，學生很歡迎。

通過這節課的學習，應讓學生體會到生物學是一門實驗科學，只有設計科學、操作規范的實驗，才能得出正確結論。

不足之處在于課堂環節較多，需控制好每個環節和時間，做到收放自如。

（南通市小海中學）