“能量的釋放”一節的概念教學設計

趙 艷 宋 靜 (江蘇省鎮江市第三中學 鎮江 212001)

1 教材分析

“能量的釋放”是蘇科版《生物》七年級上冊第3單元“生物從環境中獲取物質和能量”第7章“能量的釋放與呼吸”第1節“能量的釋放和利用”的第1課時。本節課的主要內容是構建概念“呼吸作用”，而能量的釋放形式和利用則放在了第2課時。由于此時學生缺乏相應的細胞學知識、化學知識等，“呼吸作用”成為初中生物學教學中的重難點之一。筆者歸納了與呼吸作用相關的6個關鍵詞： 有機物、氧氣、二氧化碳、水、能量、細胞，通過活動體驗、數據分析、構建概念圖、實驗探究等一系列活動，逐步構建并完善呼吸作用的概念和意義，獲得了比較好的教學效果。

2 教學目標

依據課程標準并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：

(1) 通過測定不同狀態下的呼吸頻率，體驗并說出能量釋放與呼吸的關系。

(2) 通過構建呼吸作用概念圖，概述呼吸作用的概念和意義，發展歸納與概括、模型構建的科學思維能力；通過探究植物呼吸過程中氣體的變化，發展設計實驗、實施實驗、得出結論的科學探究能力。

(3) 通過運用呼吸作用原理解釋生活現象，發展提出合理化建議的能力。

3 課前準備

分組實驗材料： 錐形瓶、塑料袋、橡皮管、菠菜、澄清石灰水、廣口瓶、火柴、蠟燭等。

4 教學過程

設計意圖： 通過回憶“植物的光合作用”“人體對食物的消化和吸收”等相應知識，讓學生認識到能量來自我們食物中的有機物，而能量的釋放是在細胞中進行的。這樣在前概念的基礎上建構新概念，使前后知識一體化，不僅有利于學生對概念的理解，而且可培養學生的科學思維能力。而在板書歸納中，凸顯出呼吸作用的幾個關鍵詞： 有機物、細胞、能量，為后面構建呼吸作用的概念打下伏筆。

4.2 活動體驗，尋找聯系 引導提問：“我們每天從外界獲得食物和空氣，其中食物中含有能量，能量的釋放與呼吸有沒有關系呢？”然后開展活動“體驗能量釋放與呼吸的關系”，即： 分別測量學生安靜時、迅速起蹲1 min后的呼吸頻率。通過對測量數據的比較分析，得出結論： 能量消耗越多，呼吸頻率越快。教師再點睛指出： 也就是說，機體需要從空氣中獲得某種(些)物質，來幫助我們釋放有機物中的能量。

設計意圖： 從生活經驗出發，促使學生思考能量與呼吸的關系；通過體驗活動，既激發興趣、活躍課堂，又讓學生形成真實而深刻的認識，從而把能量釋放與呼吸緊緊聯系起來。

4.3 數據分析，初建概念 通過分析“人體吸入氣體、呼出氣體成分含量比較表”(表1)，學生得出結論： 機體通過呼吸獲得了氧氣、排出了二氧化碳和水。

表1 人體吸入氣體、呼出氣體成分含量比較表

教師引導： 機體從空氣中獲得氧氣，以幫助分解有機物，釋放能量；分解有機物的過程中會產生二氧化碳和水等廢物，其中二氧化碳隨著呼吸排出體外，多余的水則從呼吸、尿液或汗液中排出。至此，又出現了另外幾個與呼吸作用有關的關鍵詞： 氧氣、二氧化碳、水。在此基礎上，教師提問： 能量是怎樣釋放的？場所、原料、產物分別是什么？板書構建概念圖(圖1)。

圖1 呼吸作用概念圖

然后歸納： 我們把細胞分解有機物，生成二氧化碳和水，同時釋放能量的過程稱為呼吸作用；絕大部分的呼吸作用需要氧氣參與。這里可拓展介紹： 有的細胞在沒有氧的情況下，也可以分解有機物釋放能量，叫做無氧呼吸；無氧呼吸中的有機物分解不徹底，會產生乳酸等產物，例如肌肉細胞在劇烈運動后，由于供氧不足會產生酸疼感。

設計意圖： 通過串聯舊知、活動體驗和數據分析，凸顯出與呼吸作用相關的六大關鍵詞及它們間的聯系，從而一氣呵成導出呼吸作用的概念。這種基于生活和邏輯的概念構建，既避免了生搬硬套、死記硬背，又有利于發展學生的科學思維能力。

4.4 對比呼吸，區別概念 提問： 想一想呼吸與呼吸作用是一回事嗎？學生體驗呼吸，指出： 呼吸是指生物體吸入氧氣，呼出二氧化碳的生理現象；呼吸作用是在細胞中進行的分解有機物釋放能量的化學反應過程，兩者不是一回事。

設計意圖： 通過對呼吸與呼吸作用概念的比較，促使學生認同兩者的區別，強化認識呼吸作用的場所、意義等內容。

4.5 探究植物，完善概念 提問： 植物體呼吸中氣體的變化與人體一樣嗎？學生往往會混淆已學過的光合作用知識，作出錯誤的假設。此時教師可出示實驗器材圖片，讓學生設計實驗來驗證自己的假設。在學生初步設計出實驗后，教師提供準備好的實驗器材，開展分組實驗“驗證植物呼吸過程中氣體的變化”。然后表格歸納出實驗現象和結論(表2、表3)。

表2 驗證植物的呼吸放出二氧化碳

表3 驗證植物的呼吸吸入氧氣

由這兩個實驗得出結論： 植物體的呼吸，也是吸入氧氣、呼出二氧化碳。然后組織學生討論： ①植物體為什么要呼吸？②植物體哪些部位需要呼吸？哪些部位呼吸最旺盛？③植物體通過什么結構與外界進行氣體交換？④植物在白天呼吸嗎？為什么我們感覺不到？促使學生認識到： 植物體所有生活著的部位(活細胞)都需要通過呼吸作用分解有機物，獲得生命活動所需的能量。

設計意圖： 通過探究植物的呼吸實驗，讓學生再次體驗科學探究的過程，形成科學探究的意識。通過表格歸納，讓實驗現象和結論一目了然；通過小組討論，促使學生對植物的呼吸形成比較完整的認識。

4.6 構建公式，強化概念 提問： 你能用一個表達式概括呼吸作用的原料、產物和場所嗎？學生設計出呼吸作用表達式(圖2)。

圖2 呼吸作用表達式

設計意圖： 在認同了生物體都需要呼吸作用后，用簡單的表達式歸納概念，有利于學生對概念的記憶、理解和應用。

4.7 解釋現象，應用概念 請學生運用所學知識，解釋下列現象： ①“鋤禾日當午”，農民為什么要給莊稼松土？②蘿卜存放久了，為什么會空心？③為什么姜農進入姜井時，容易發生窒息？你有什么辦法幫助姜農們避免這類事故的發生？

設計意圖： 發展學生運用生物學知識解釋生活現象的能力，以及提出合理化建議的能力。

5 教學反思

本節課的主題是“能量的釋放”，能量的釋放是通過呼吸作用產生的，與呼吸作用相關的6個詞有： 有機物、氧氣、二氧化碳、水、能量、細胞。如何建立它們之間的邏輯聯系呢？

筆者從學生已有的舊知出發，把有機物、能量和細胞聯系起來；再從學生的體驗活動入手，把能量與呼吸聯系起來；通過分析表格的數據，凸顯氧氣、二氧化碳、水的變化；通過分析能量的釋放場所、原料、產物，初步構建呼吸作用的概念。在區別了呼吸與呼吸作用后，進一步探究植物呼吸過程中氣體的變化，從而完善呼吸作用的內涵。這樣基于生活、基于邏輯、基于科學探究的概念構建，有利于發展學生的生物學核心素養。