“能量的释放”教学设计

姜卫健

摘 要：通过学生活动体验能量的释放与呼吸的关系，用实验验证植物呼吸过程中的气体变化，得出呼吸作用的实质。

关键词：能量的释放；呼吸；教学设计

一、教材分析

“能量的释放”是苏科版初中生物教材第六章第一节第一课时的内容。能量是生物圈中一切生命活动的命脉，植物的光合作用为生物圈提供了巨大的能源库，并以食物的形式沿食物链维持各级生物的一切生命活动的需要。同时，储存在生物体有机物内的能量必须释放出来，才能被生物圈中的生物所利用。有机物中的能量是如何释放出来的？能量的释放与呼吸作用又有什么关系呢？作为第二单元的最后一部分内容，在学生已充分了解生物体获取食物的最根本的来源的基础上，设置了“能量的释放和利用”，旨在让学生继续了解能量是如何释放出来的。本课时内容主要涉及体验能量的释放与呼吸的关系，验证呼吸过程中的气体变化等。教学重点是引导学生从体验到分析再到实验，揭示能量的释放需要氧。教学难点是设计在有光的条件下验证植物进行呼吸时气体变化的实验方案。本课时内容抽象，设计上主要通过实验来“说话”。所以，本课时实验教学准备内容较多，除相关课件外，还需澄清石灰水、吸管、塑料袋、黑布袋、锥形瓶、橡皮管、止水夹、燃烧匙、蜡烛、多种植物和植物器官等。本课时采用的教学方法有实验探究法、观察法、问答法、讨论法等。

二、教学目标

1. 知识

从生物体进行生命活动需要能量这个角度了解能量的释放与呼吸的关系。描述什么叫呼吸作用。

2. 能力

学会测定呼吸频率的简单方法，初步学会将测定结果进行分析，尝试得出能量释放与呼吸有关的结论；初步学会验证植物呼吸释放二氧化碳、吸收氧气的方法。

3. 情感态度与价值观

从学生在日常生活中遇到的一些生理现象和生活实际入手，用正确的科学研究方法，逐渐深入地发现能量的释放与呼吸之间的关系，懂得珍爱绿色植物，并运用所学的知识解决生活中的实际问题。

三、教学过程

1. 创设情境，引出课题

课件播放学生最近几日的体育运动视频或图片。教师提出问题：人运动后为什么会有累的感觉，还要吃东西？学生会比较容易得出补充能量的结论：生物体的各种生命活动都需要能量。食物的有机物中含有很多能量，但这些能量不能被人体直接利用，能量会随着营养物质经过人体的消化过程进入细胞，在细胞里被释放出来，供生命活动利用。此时，学生一定想知道有机物中的能量是如何释放的，引出课题。

设计意图：以学生自己的体育运动视频或图片，激发学生学习的兴趣。

2. 学生活动，快乐体验

引导学生回忆并小组讨论剧烈运动时，体表和呼吸会怎样？能量的释放与呼吸有什么关系？讨论后组织学生阅读P108小资料，明确什么叫呼吸频率等。

课件展示怎样测呼吸频率，组织学生测三种不同生活状态下的呼吸频率来现场体验能量释放与呼吸的关系。先测安静状态下和迅速起蹲1分钟后的呼吸频率，然后测休息5分钟后的呼吸频率，将数据填在书本表格里。强调：吸气加上呼气才算作呼吸1次。测量时应正常呼吸，避免故意的深呼吸。为了提高测量效率，可以测30秒的呼吸次数再乘以2得到呼吸频率，并用课件时钟统一计时。

在学生休息5分钟的时间里讲解并完成下列内容：通过课件中图片（如潜水员潜水时身背氧气瓶和早产儿需要呼吸机等）让学生知道人和动物每时每刻都需要呼吸，几分钟不呼吸就会危及生命。可组织学生讨论人和动物呼吸吸入什么气体呢？（氧气），又呼出什么气体？准备两杯澄清的石灰水，让学生向其中的一杯吹气（这里要提醒学生匀速吹气，不要太用力，避免溅到身上或吸到肚子里，因为石灰水有腐蚀性），石灰水变浑浊了（展示超链接——化学 二氧化碳可使澄清的石灰水变浑浊），从而验证出人呼出的气体中有大量的二氧化碳。

统计学生们所测得的呼吸频率，计算平均值，看看有什么发现？组织学生讨论（1）三种状态下呼吸频率是否有差异？（有）（2）哪种状态消耗的能量最多？（迅速起蹲）（3）消耗能量的多少与呼吸频率是什么关系？师生探讨后得出消耗能量的多少与呼吸频率成正比。

设计意图：通过小组讨论、阅读、学生活动（尽量人人参与，体现学生是学习的主体），调动学生学习的积极性，引导学生主动学习，培养学生的语言表达、分析思考和自学能力，让学生体会学习的快乐。

3. 实验验证，学以致用

组织学生讨论：动物进行生命活动要消耗大量能量，植物的生命活动也要消耗能量吗？植物也会呼吸吗？明确：呼吸是生命的标志，植物当然也会呼吸。追问：植物的呼吸也是产生二氧化碳，消耗氧气吗？举例：北方农村建有地窖，农民进入地窖前为什么先要将一盏油灯吊入地窖，又是测量什么？（以实例激发学生兴趣）下面，让我们通过两组实验来解决这个问题。

（1）验证植物呼吸产生二氧化碳。提前一天组织部分学生准备该实验，该实验设计了两种情况：多数小组 A袋内装有植物的各种活的器官（根、茎、叶、花、果实、种子）。部分小组A袋内装的是死亡的植物（烫过的菠菜、五香萝卜条、榨菜等），B袋内只有空气，袋口均密封。实验时，提问：用什么来检验袋内气体是否有二氧化碳？（回忆、讨论）明确：澄清石灰水。观察石灰水发生了什么变化？说明了什么？对照组是哪一个？（分组实验后，学生回答屏幕上的问题）大部分小组：A组的石灰水变浑浊了，B组石灰水没变浑浊。部分小组：A、B两杯石灰水均未变浑浊。

大部分小组的实验能表明植物呼吸产生了二氧化碳，但部分小组的两杯石灰水都没有变浑浊，这是怎么回事？（设置悬念引发思维冲突）然后通过解密明确：植物呼吸产生二氧化碳，植物所有活的部位都可以呼吸。追问：植物呼吸产生二氧化碳，植物呼吸又消耗什么气体呢？

（2）验证植物的呼吸消耗氧气。同样，提前一天准备好甲、乙两种锥形瓶，分别装入等量的新鲜菠菜叶和烫过的菠菜叶，封闭，放在黑暗处一昼夜。实验时问题：瓶内氧气真的被植物呼吸消耗了吗？怎样检验？明确：我们可以用点燃的蜡烛来检验，因为燃烧需要氧气助燃，如果瓶内没有氧气或缺少氧气，火焰会熄灭或变小。强调：实验时，一人取下保鲜膜（封瓶口用）后，另一人迅速将点燃的蜡烛伸入瓶内。问题：甲乙两瓶内火焰有什么变化？说明了什么？对照组是哪一组？（分组实验后，学生回答屏幕上的问题）明确：植物的呼吸消耗了氧气。联系上面关于北方农村地窖的问题，为什么先要将一盏油灯吊入地窖，又是测量什么？明确：测氧气多少，确保安全。

设计意图：学生分组进行实验，培养学生的动手能力和合作交流能力；让学生感受生物是一门实验学科，同时联系实际，学以致用。

（3）拓展延伸。讨论：两个实验中，为什么都把植物放在黑暗处？放在光下又怎样呢？明确：因为植物的绿色部分在光下可进行光合作用。问题：植物在有光时，只进行光合作用吗？要不要呼吸呢？如何在有光的条件下验证植物进行呼吸时的气体变化？（学生讨论设计）明确：用不含叶绿素的植物器官来做。问题：如果用我们第一组的材料（根、茎、叶、花、果实、种子），哪些可以验证植物有光时的呼吸？明确：根、花、果实、种子等植物非绿色的器官。学生分析实验原理（明确植物非绿色的部位，不能进行光合作用）。

设计意图：增加问题探讨，培养学生的分析推理能力。

4. 归纳总结，情感升华

这节课，我们通过活动体验了能量释放与呼吸的关系（成正比），也知道了动物呼吸过程中的气体变化（吸入氧，呼出二氧化碳），还验证了植物呼吸过程中要发生同样的气体的变化。

综合以上结论，得出呼吸作用的实质：有机物+氧气→二氧化碳+水+能量。（可和光合作用比较）

5. 巩固练习，检测反馈

设计联系实际生活的习题：有些人喜欢在卧室内养一些绿色植物，这么做科学吗？为什么？花盆底部的小孔有什么用？从而巩固所学的知识。

四、教学反思

本节课通过实验去检验或探究课上得出的每一个结论，培养学生尊重实验现象、实事求是的精神以及设计实验验证已知、探索未知的兴趣和能力。

该节内容抽象，所以设计时增加了一些有趣的问题探讨和实验，使学生积极参与、保持兴趣，让学生在尝试、实证中获得经验和知识，体现了科学探究的过程及精神。如验证植物呼吸产生二氧化碳实验中，设计了几组不同植物器官及死亡的植物，给了学生惊喜，也是课堂一个亮点。本堂课用课件时钟统一计时，学生很欢迎。

通过这节课的学习，应让学生体会到生物学是一门实验科学，只有设计科学、操作规范的实验，才能得出正确结论。

不足之处在于课堂环节较多，需控制好每个环节和时间，做到收放自如。

（南通市小海中学）