“能量的釋放和利用”第1課時教學設計*

石丁玲 袁茂坤 王愛民

（1江蘇師范大學生命科學學院 江蘇徐州 221116 2江蘇省徐州市銅山新區教育局 江蘇徐州 221116 3江蘇省常熟中學 江蘇常熟 215500）

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》明確指出：“生物學重要概念包括了對生命基本現象、規律、理論等的理解和解釋，對學生學習生物學具有重要的支撐作用。教師需要關注如何在生物學課上圍繞重要概念進行教學［1］?！辈剪敿{則強調：“在課堂中，學生要主動參與建立學科的知識體系，積極思考、勇于探究，進而理解和掌握所學知識［2］。”因此，在概念教學中，教師需要根據學生的現有認知水平，精心設計教學活動，激發學生主

喉口面積明確之后，由經驗公式可知文丘里管噴嘴長度L1、混合段長度Lt和擴壓器長度L2。為讓文丘里管收縮角度及擴張角度在合適錐角范圍以內，由試驗臺架的位置布置，分別計算得到文丘里管收縮段、喉口混合段和擴壓段長度。具體結構參數見表1,實物見圖3。

直流配電網接地設計的目的是給裝置提供一個零參考電位，避免設備電位懸空而發生意外，一般分為直流側接地和交流側接地兩種形式。

動參與學習活動的內在動機，引導學生在觀察、數據分析、探究實驗等多種形式的活動中，完成對重要概念的建立、理解和應用，發展生物學科核心素養。本文以“呼吸作用”為例，介紹學生如何在主動參與學習活動的過程中構建生物學重要概念。

1 教學背景分析

1.1 課程標準及重要概念分析 課程標準提出生物學概念的描述方式有2種，一種是使用專業術語，另一種是描述概念內涵。例如“呼吸作用”是生物學概念的術語，其內涵具體描述為“生物體的細胞分解有機物，生成二氧化碳和水，同時釋放能量的過程。”教師參考蘇科版7年級上冊第7章第1節“能量的釋放和利用”，設計A、B、C 3條次位概念，并提供支撐次位概念的事實，依次陳述如下：

4.1 情境體驗：食物中的有機物為人體活動提供能量 利用現代教育手段，以視頻導入新課，為學生創設輕松、愉悅的課堂學習環境，激發學生對本節內容的學習興趣；再設置相關問題，將學生思維引導到本節課的課題中來。

“Canterbury”英格蘭肯特郡的一個城市，有許多古舊精美的建筑，包括英國國教會的著名的中心大教堂。1170年托馬斯·貝克特在這里遇害后，此地成為基督徒朝圣地。現在是重要的旅游勝地。1988年坎特伯雷大教堂入選世界遺產名錄（克勞瑟，2007）。[13]譯者采用音譯的方法，保留了源語言文化，但是由于兒童讀者在身心發展兩方面都還沒有發育完全，太多的異質語言會超過他們的知識范圍和理解能力。添加注釋，會更易于兒童讀者接受。

從表5中可以發現，第一，被解釋變量滯后項的系數rho反映了地理因素對農業綠色發展的影響，其取值為0.3768，且在1%的顯著性水平下通過了檢驗，這表明我國農業綠色發展存在空間溢出效應與空間依賴性，地理因素對我國農業綠色發展有著顯著的正向作用，即相鄰區域農業綠色發展變動會引起本區域農業綠色發展相應變動。事實上，相鄰區域有著相似的農業環境，有利于各區域農業綠色發展的相互借鑒學習，最終形成相鄰區域農業綠色發展的趨同。

A.1人體內能量的釋放與呼吸密切相關

數碼互動系統在形態實驗考試中的優勢：教師可以提前制作考試圖片庫，學生在考試時自動生成一定數量的題目，學生通過觀察圖片做出解答診斷，實現了無紙化考試，節省了人力物力，計算機可以對考試答案結果進行自動分析，提高了工作效率，同時對學生評價更加透明公平。

A.3人體細胞內存在消耗氧氣和有機物，產生水和二氧化碳、釋放能量的生理過程

B.植物細胞能進行呼吸作用

B.1植物呼吸消耗氧氣，釋放二氧化碳

A.2人（動物）通過呼吸，吸入氧氣、呼出二氧化碳

1.2 學情分析 根據皮亞杰認知發展理論，7年級學生（12～15歲）處于形式運算階段。該階段學生已掌握進行科學探究所需的一些最基本的運算（例如控制變量），能按照假設、驗證科學方法思考問題；學生在先前學習過程中構建了 “光合作用”概念，這是構建“呼吸作用”概念的有力鋪墊。

B.3活細胞才能進行呼吸作用

3）情感態度與價值觀目標：在探究活動中，樹立實事求是的科學態度，養成勇于探索的科學精神。

A.人體細胞能進行呼吸作用

B.2植物體通過呼吸作用消耗糖類和氧氣，產生水，釋放二氧化碳和能量

2 教學目標

1）知識目標：理解“呼吸作用”；區別“呼吸”與“呼吸作用”。

2）能力目標：通過分析“起蹲活動”觀察記錄表中的數據，學會對數據、結果進行分析、處理；在設計“探究植物呼吸過程中消耗氧氣”的實驗方案中，加強科學探究能力與實驗操作能力；能夠運用呼吸作用的原理解釋生活中常見現象。

C.植物光合作用與呼吸作用具有一定的聯系［3］

其父祁承爜(1562-1628)，字爾光，號夷度，又號曠翁、密園老人。明代藏書家、目錄學家。祁父亦有“園林之好”，造有密園、夷軒、澹生堂、曠亭、紫芝軒、快讀齋、蔗境等。并撰有《密園前記》《密園后記》等。

3 教學設計思路

基于對重要概念的分析，教師需要向學生提供支撐次位概念的事實。這些事實既可由教師直接提供，也可由學生通過各種學習活動獲得。學生親歷證據的收集與處理，更能發展生物學科核心素養。學生在學習活動中收集獲得的各項證據、資料相對較零散，教師可借助概念圖對其進行整合，構建“呼吸作用”的概念，實現新、舊知識之間的銜接，為學生在今后學習中構建生物學重要概念打下基礎。

1.人民積極性的調動。人民群眾是社會物質財富和精神財富的創造者，是社會變革的決定力量。毛澤東提出了人民創造歷史的觀點，他說：“人民，只有人民，才是創造世界歷史的動力?！保?］1031改善民生最終要靠“發動群眾的創造力和積極性”［4］933。

4 教學過程

1.3 治療 所有患者術后第1天重新測D-二聚體，對D-二聚體＞300 μg/L且無出血傾向者，給予低分子那屈肝素鈣4 000 U或肝素鈉5 000 U皮下注射，每日1次，共3～7 d;對D-二聚體＞400 μg/L除了給予藥物外另加穿血栓襪或抗血栓泵等治療;對D-二聚體雖然正?；蚵愿哒叩懈呶Ｒ蛩鼗颊呓o予穿血栓襪或用抗血栓泵每日2次，每次2 h預防治療。

上課伊始，教師播放“士力架”廣告視頻，最后定格廣告詞“橫掃饑餓，補充能量”及“士力架營養成分表”。提出問題：士力架中的哪些成分可以為人體活動提供能量？有機物中的能量是如何被釋放的？引出本節課的課題。

4.2 感知體驗：人體細胞能進行呼吸作用 學生在教師指導下將手指放置于鼻腔處感受呼吸，然后以小組為單位，完成“不同生活狀態下每分鐘呼吸次數”的測定活動，同時注意觀察起蹲者“有無出汗”和“身體是否發熱”。討論：不同狀態下，人體呼吸頻率是否有差異？何種狀態下耗能最多？能量的釋放與呼吸是否有關？學生在問題指引下，對數據進行對比、分析，發現人體內能量的釋放與呼吸關系密切；學生觀察教師展示的“人體吸入氣體成分和呼出氣體成分含量對照表”，思考：人體呼吸時吸入與呼出的氣體分別是什么？吸入的氧氣去哪兒了？二氧化碳又是由哪里產生的？在數據對比中，學生認識到人體呼吸吸入氧氣呼出二氧化碳。對于氧氣的去處和二氧化碳的來源，學生難以推斷，教師引導學生推理：吸入的氧氣最終會被運送到全身各處的組織細胞，在細胞中存在一項消耗氧氣和有機物、產生二氧化碳和水并釋放能量的生理過程。

4.3 探究體驗：植物呼吸消耗氧氣釋放二氧化碳

為順利過渡到對植物呼吸過程中的氣體變化的探究活動，教師以問題“植物也會像人一樣進行呼吸嗎？”作為過渡的橋梁。學生的回答各有不同：有的學生認為植物不會呼吸，因為它沒有像人一樣的呼吸器官；有的學生則認為植物會像人一樣進行呼吸；還有的學生認為植物呼吸會釋放氧氣。針對學生的回答，教師展示“顯微鏡下的蠶豆葉表皮氣孔”，簡單介紹氣孔的功能。在教師引導下，學生認識到植物可與外界進行氣體交換，即植物也會呼吸。但植物呼吸消耗和釋放的氣體究竟是什么還需要通過實驗進一步驗證。

4.3.1 驗證植物呼吸過程釋放了二氧化碳 消除學生對植物呼吸過程中氣體變化錯誤認知的最好方式，就是讓學生親自在實驗探究中收集證據。具體活動過程如下：

1）教師提問：植物呼吸過程是否釋放了二氧化碳？2）學生各抒己見，形成假設。3）教師提供驗證二氧化碳的方法資料及具體驗證方案。4）教師先利用多媒體課件展示興趣小組學生在課前24 h完成的預置實驗視頻，保證預置實驗的真實性。邀請學生在課上分別將未放入任何材料、裝有新鮮菠菜的塑料袋中的氣體通入澄清石灰水中，教師利用IP攝像頭（一種可以將視頻推送至電腦瀏覽器上進行網絡直播的手機應用軟件），將學生操作過程實時推送在教室的白板上，學生清晰地觀察到實驗現象。5）學生根據實驗結果（圖1A），得出結論：植物呼吸釋放了二氧化碳。教師對實驗過程進行總結，生成科學探究程序：提出問題→作出假設→制定計劃→實施計劃→得出結論。

4.3.2 探究植物呼吸過程是否消耗氧氣 基于上述活動生成的科學探究程序，學生以小組為單位，開展探究活動。1）提出問題：植物呼吸過程是否消耗氧氣？2）學生作出假設。3）基于假設，學生制定實驗方案并展示。在展示實驗方案的過程中，學生對實驗方案進行評價，指出“未設計遮光處理環節、未設計對照組實驗”的錯誤方案，比較“空白對照”與“煮熟實驗材料對照”方案設計思路的異同點。4）學生利用生物興趣小組提前24 h做好的實驗準備進行實驗驗證。具體實驗準備：甲瓶中放入新鮮黃豆芽，乙瓶中放入等量煮熟黃豆芽，暗處理，靜置24 h。學生將燃燒蠟燭同時放入甲、乙瓶中，觀察蠟燭燃燒情況。在驗證過程中，教師發現部分學生還未點燃蠟燭就準備打開瓶蓋，教師及時提醒學生注意規范操作。5）學生根據實驗現象（圖1B），放入甲瓶中的蠟燭熄滅，而放入乙瓶中的蠟燭持續燃燒。學生總結，得出結論：與人一樣，植物呼吸也消耗氧氣釋放二氧化碳，且植物細胞必須是活細胞。

4.4 認知體驗：呼吸作用的內涵 學生活動的最終目的是獲得構建生物學概念的事實，但由于條件的限制,不能在有限課堂教學中讓學生直接獲得所有的事實證據，教師可合理展示科學家的研究結果。學生在教師指導下對各種事實資料進行抽象和概括，構建呼吸作用概念：生物體的細胞分解有機物，生成二氧化碳和水，同時釋放能量的過程。此后，學生在教師指導下構建光合作用與呼吸作用聯系圖示模型（圖2），以實現新、舊知識的銜接。

圖2 植物體光合作用與呼吸作用聯系圖

4.5 應用體驗 在構建“呼吸作用”概念后，教師設計思考題：為什么蘋果、梨久放后果實會變得松軟，且不如新鮮時甜？臥室放入過多的植物是否科學？學生在建立和理解 “呼吸作用”概念的基礎上，解釋生活中的實際問題。

5 教學感悟

本節課，學生在多種活動中親歷對事實證據的收集，構建“呼吸作用”概念，而非教師強制性灌輸記憶。同時，學生在對實驗方案的設計、評價、反思的過程中，發展了批評性思維；在由實驗現象得出實驗結論的過程中，發展了邏輯思維；在實際操作中，提高了規范操作意識；在成功的實驗體驗下獲得滿足，增加了學習興趣及繼續進行科學探究的欲望，將生物學學科核心素養的發展落到實處。