基于iPAD互動模式的“有氧呼吸”教學設計

馮碧薇

(上海市建平中學 200135)

1 教材分析

上海科技版高中生命科學教材第一冊第四章“細胞呼吸”一節(jié)，首先通過“酵母菌的呼吸方式”演示實驗引出有氧呼吸和無氧呼吸的概念和機理。隨后詳細分析了有氧呼吸的過程，并簡單介紹了無氧呼吸的過程、作用及無氧呼吸在發(fā)酵工業(yè)上的應用。有氧呼吸是細胞的主要獲能途徑，是本節(jié)的重點和難點，教材利用簡單的圖片和文字使知識形象化。

本節(jié)課是“細胞呼吸”的第一課時，其中的關鍵問題是：細胞如何氧化分解葡萄糖產生能量？在常規(guī)教學中，對于這部分內容的學習，大多學生局限于識記的基礎，課堂互動較少。目前，國內許多學校已經利用iPAD進行課堂教學。這種教學模式可以讓學生隨時取用課程資料進行學習和檢測；在課堂上能夠利用iPAD攝像頭功能，將教師現場的演示實驗進行播放投影，也能夠快速地將個別學生的想法、設計分享給所有的學生，進行課堂交流互動[1]。在本節(jié)教學過程中，課前編寫電子書(可融入圖片、文字、視頻、練習題等)，學生利用iPAD進行課前自主學習和閱讀。課堂上融入演示實驗以加強學生對所學內容的認知，通過小組討論交流互動，培養(yǎng)學生的高階思維，利用IPAD為多媒體平臺，實現高效互動。

2 教學目標

2.1 知識與技能 說出有氧呼吸的概念；能描述有氧呼吸的物質變化與能量轉換過程；能運用細胞呼吸的知識解釋有關現象。

2.2 過程與方法 以iPAD課堂的形式，通過課前自主學習和課堂中利用電子書進行小組討論學習；通過閱讀、交流和討論表達的過程，構建細胞呼吸的知識結構，培養(yǎng)分析解決問題能力。

2.3 情感態(tài)度與價值觀 通過聯(lián)系生活和生產實際，激發(fā)學生的學習興趣；通過小組學習，增強學生的合作意識。

3 教學過程

課前多媒體移動終端資源制作：使用iBooks Author軟件編寫“有氧呼吸”為主題的移動終端電子書(資源能在iPAD等移動教學設備上運行)，電子書中可以插入文字、圖片、視頻、音頻、3D動畫和檢測習題，制作的電子書截圖如圖1。將電子書課前發(fā)放給學生，學生利用iPAD進行課前自主學習和閱讀，從電子書中的文字描述和動畫過程中，歸納總結有氧呼吸三個階段，完成如下表1：

表1 有氧呼吸各階段比較表

3.1 創(chuàng)設情境，導入新課 播放“士力架”廣告視頻，提問學生為什么虛弱的人在食用巧克力后可以恢復體力，其中包含的生物學現象是什么？學生通過觀察視頻和日常生活中的經驗，總結葡萄糖是人體主要的能源物質。由此過程導入課程主題——有氧呼吸。

3.2 演示實驗，提出問題 教師演示葡萄糖在體外燃燒實驗[2]，同時利用iPAD錄像功能將實驗過程同步投影到屏幕上。在學生觀察葡萄糖燃燒實驗后，教師提問：①實驗中觀察到什么現象？②葡萄糖燃燒的產物是什么？③若將手放置在燃燒匙周圍，有什么感覺？④為什么燃燒會發(fā)光和放熱？學生回憶實驗過程和結果，運用已有的生化知識，分析實驗結果。

通過簡易課堂演示實驗，使學生認識葡萄糖在體外燃燒的過程和產物。隨后，教師引出葡萄糖在細胞內氧化分解的過程，提問學生：葡萄糖在細胞內氧化分解是否產物也是二氧化碳和水？是否有能量釋放？是否如同體外燃燒一樣劇烈？教師隨即展示加入酵母菌發(fā)酵后的面團(課前將揉好面團加入酵母菌，放入保鮮袋，恒溫培養(yǎng)2～3 h)，提問學生：觀察到什么現象？學生通過觀察現象，思考糖類物質在體內和體外氧化分解的差異。通過觀察酵母菌有氧呼吸現象發(fā)現：加入酵母菌后的面團表面有氣孔說明產生了氣體，面團裝入的保鮮袋中有水滴；用手感受面團表面有一定的溫度，說明伴隨著熱量的釋放。通過面團中酵母菌有氧呼吸的簡易實驗，使學生形成知識網絡并進行比較葡萄糖在體內外氧化分解的差異。

圖1 自編電子書教材“有氧呼吸”部分截圖

3.3 基于iPAD，高效互動 教師提出問題：為什么葡萄糖在體內氧化分解和體外燃燒具有這些差異？學生通過課前電子書的學習和小組交流合作總結有氧呼吸每一個階段的場所、反應物、終產物和反應式。各小組通過使用AirPlay播放器將iPAD上的結果以無線方式傳送到投影再到主屏幕，進行交流和總結。同時，各小組互相指出不足之處，加以改進。該環(huán)節(jié)通過電子書上動畫展示和稍為復雜的反應過程，培養(yǎng)學生深入分析、推斷的能力；檢驗學生自主學習的效果，判斷學生對于呼吸作用的類型、條件、生成物、反應式、能量利用等知識的構建水平；培養(yǎng)學生小組合作和交流展示的能力。

3.4 深度討論，檢測效果 教師設計一些相關問題和討論，學生通過材料的分析，利用學到的知識進行遷移和思考，提升對有氧呼吸各階段的認識。教師通過讓學生進行日常生活中相關的問題分析，引起學生學習的熱情，培養(yǎng)學生深入思考和分析的能力。具體可選擇以下材料進行分析討論：

討論1：將酵母菌研磨、離心分離后，得到上清液(含細胞質基質)和沉淀物(含細胞器)，把等量的上清液、沉淀物和未離心處理的勻漿分別放入甲、乙、丙3個試管中，在3個試管中分別放入等量的葡萄糖或丙酮酸，學生討論分析產物是什么？

討論2：甲亢病人由于甲狀腺激素分泌過多，導致線粒體功能障礙；甲亢病人在有氧呼吸第III階段，電子傳遞鏈與ATP合成解偶聯(lián)，即其具有電子傳遞鏈但不合成ATP，請根據現象分析甲亢病人可能出現的癥狀。

3.5 知識遷移，應用拓展 引導學生從反應條件和過程分析有氧呼吸的影響因素，并舉例生產、生活中涉及有氧呼吸的現象和應用。學生通過關注生活，體會生命科學與生活的密切關系，提高生物學學習的興趣。通過日常生活中與有氧呼吸相關的案例分析(例如，耕地松土[3])，引起學生學習的熱情，培養(yǎng)學生深入思考和分析的能力。可選擇以下材料引導學生進行分析討論：

討論1：哈密瓜產于新疆，當地氣候條件是白天氣溫高，晚間氣溫低，晝夜溫差大。請分析哈密瓜產量高、甜度大的原因。如何在農業(yè)種植中獲得甜度較高的水果？

討論2：種子在萌發(fā)的過程中，有機物的含量和種類會發(fā)生怎么樣的變化？

3.6 課后探索 學生小組合作，按圖2安裝好實驗裝置，完成無氧呼吸探究型實驗。通過實驗思考和分析幾個問題：為什么要將試管放入溫水中？從塑料吸管中冒出的氣泡是什么？如果在混合物中加入更多的酵母，冒氣泡的速度會有什么變化？取出塑料吸管中的蘋果汁可以聞到什么氣味？

圖2 無氧呼吸探究型實驗裝置

4 教學反思

目前，多個國家已經將iPAD這種新型信息工具運用于教學，在課程實施的過程中，通過分組學習、小組討論和iPAD投影效果能夠較好地實現交流互動。課后，保存在iPAD中的教學資源能夠便于學生隨時復習和拓展學習。誠然，在應用iPAD于教學過程時，還應當思考和解決一些問題，例如本堂課使用iPAD教學的目的是什么？如果不使用iPAD教學，常規(guī)的教學方法能否實現？利用iPAD教學的優(yōu)勢在哪里？總的來說，iPAD可以作為教學的一種手段和工具，但并不能替代教學設計本身；基于iPAD的教學方式應當符合整堂課本身的設計需求，利用其體現的高效互動和多媒體整合特征來使課堂教學更生動和有效。相信經過不斷的探索和積累，iPAD教學模式將會變得更加成熟。