“能量的释放和利用”第1课时教学设计*

石丁玲 袁茂坤 王爱民

（1江苏师范大学生命科学学院 江苏徐州 221116 2江苏省徐州市铜山新区教育局 江苏徐州 221116 3江苏省常熟中学 江苏常熟 215500）

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》明确指出：“生物学重要概念包括了对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释，对学生学习生物学具有重要的支撑作用。教师需要关注如何在生物学课上围绕重要概念进行教学［1］。”布鲁纳则强调：“在课堂中，学生要主动参与建立学科的知识体系，积极思考、勇于探究，进而理解和掌握所学知识［2］。”因此，在概念教学中，教师需要根据学生的现有认知水平，精心设计教学活动，激发学生主

喉口面积明确之后，由经验公式可知文丘里管喷嘴长度L1、混合段长度Lt和扩压器长度L2。为让文丘里管收缩角度及扩张角度在合适锥角范围以内，由试验台架的位置布置，分别计算得到文丘里管收缩段、喉口混合段和扩压段长度。具体结构参数见表1,实物见图3。

直流配电网接地设计的目的是给装置提供一个零参考电位，避免设备电位悬空而发生意外，一般分为直流侧接地和交流侧接地两种形式。

动参与学习活动的内在动机，引导学生在观察、数据分析、探究实验等多种形式的活动中，完成对重要概念的建立、理解和应用，发展生物学科核心素养。本文以“呼吸作用”为例，介绍学生如何在主动参与学习活动的过程中构建生物学重要概念。

1 教学背景分析

1.1 课程标准及重要概念分析 课程标准提出生物学概念的描述方式有2种，一种是使用专业术语，另一种是描述概念内涵。例如“呼吸作用”是生物学概念的术语，其内涵具体描述为“生物体的细胞分解有机物，生成二氧化碳和水，同时释放能量的过程。”教师参考苏科版7年级上册第7章第1节“能量的释放和利用”，设计A、B、C 3条次位概念，并提供支撑次位概念的事实，依次陈述如下：

4.1 情境体验：食物中的有机物为人体活动提供能量 利用现代教育手段，以视频导入新课，为学生创设轻松、愉悦的课堂学习环境，激发学生对本节内容的学习兴趣；再设置相关问题，将学生思维引导到本节课的课题中来。

“Canterbury”英格兰肯特郡的一个城市，有许多古旧精美的建筑，包括英国国教会的著名的中心大教堂。1170年托马斯·贝克特在这里遇害后，此地成为基督徒朝圣地。现在是重要的旅游胜地。1988年坎特伯雷大教堂入选世界遗产名录（克劳瑟，2007）。[13]译者采用音译的方法，保留了源语言文化，但是由于儿童读者在身心发展两方面都还没有发育完全，太多的异质语言会超过他们的知识范围和理解能力。添加注释，会更易于儿童读者接受。

从表5中可以发现，第一，被解释变量滞后项的系数rho反映了地理因素对农业绿色发展的影响，其取值为0.3768，且在1%的显著性水平下通过了检验，这表明我国农业绿色发展存在空间溢出效应与空间依赖性，地理因素对我国农业绿色发展有着显著的正向作用，即相邻区域农业绿色发展变动会引起本区域农业绿色发展相应变动。事实上，相邻区域有着相似的农业环境，有利于各区域农业绿色发展的相互借鉴学习，最终形成相邻区域农业绿色发展的趋同。

A.1人体内能量的释放与呼吸密切相关

数码互动系统在形态实验考试中的优势：教师可以提前制作考试图片库，学生在考试时自动生成一定数量的题目，学生通过观察图片做出解答诊断，实现了无纸化考试，节省了人力物力，计算机可以对考试答案结果进行自动分析，提高了工作效率，同时对学生评价更加透明公平。

A.3人体细胞内存在消耗氧气和有机物，产生水和二氧化碳、释放能量的生理过程

B.植物细胞能进行呼吸作用

B.1植物呼吸消耗氧气，释放二氧化碳

A.2人（动物）通过呼吸，吸入氧气、呼出二氧化碳

1.2 学情分析 根据皮亚杰认知发展理论，7年级学生（12～15岁）处于形式运算阶段。该阶段学生已掌握进行科学探究所需的一些最基本的运算（例如控制变量），能按照假设、验证科学方法思考问题；学生在先前学习过程中构建了 “光合作用”概念，这是构建“呼吸作用”概念的有力铺垫。

B.3活细胞才能进行呼吸作用

3）情感态度与价值观目标：在探究活动中，树立实事求是的科学态度，养成勇于探索的科学精神。

A.人体细胞能进行呼吸作用

B.2植物体通过呼吸作用消耗糖类和氧气，产生水，释放二氧化碳和能量

2 教学目标

1）知识目标：理解“呼吸作用”；区别“呼吸”与“呼吸作用”。

2）能力目标：通过分析“起蹲活动”观察记录表中的数据，学会对数据、结果进行分析、处理；在设计“探究植物呼吸过程中消耗氧气”的实验方案中，加强科学探究能力与实验操作能力；能够运用呼吸作用的原理解释生活中常见现象。

C.植物光合作用与呼吸作用具有一定的联系［3］

其父祁承爜(1562-1628)，字尔光，号夷度，又号旷翁、密园老人。明代藏书家、目录学家。祁父亦有“园林之好”，造有密园、夷轩、澹生堂、旷亭、紫芝轩、快读斋、蔗境等。并撰有《密园前记》《密园后记》等。

3 教学设计思路

基于对重要概念的分析，教师需要向学生提供支撑次位概念的事实。这些事实既可由教师直接提供，也可由学生通过各种学习活动获得。学生亲历证据的收集与处理，更能发展生物学科核心素养。学生在学习活动中收集获得的各项证据、资料相对较零散，教师可借助概念图对其进行整合，构建“呼吸作用”的概念，实现新、旧知识之间的衔接，为学生在今后学习中构建生物学重要概念打下基础。

1.人民积极性的调动。人民群众是社会物质财富和精神财富的创造者，是社会变革的决定力量。毛泽东提出了人民创造历史的观点，他说：“人民，只有人民，才是创造世界历史的动力。”［4］1031改善民生最终要靠“发动群众的创造力和积极性”［4］933。

4 教学过程

1.3 治疗 所有患者术后第1天重新测D-二聚体，对D-二聚体＞300 μg/L且无出血倾向者，给予低分子那屈肝素钙4 000 U或肝素钠5 000 U皮下注射，每日1次，共3～7 d;对D-二聚体＞400 μg/L除了给予药物外另加穿血栓袜或抗血栓泵等治疗;对D-二聚体虽然正常或略高者但有高危因素患者给予穿血栓袜或用抗血栓泵每日2次，每次2 h预防治疗。

上课伊始，教师播放“士力架”广告视频，最后定格广告词“横扫饥饿，补充能量”及“士力架营养成分表”。提出问题：士力架中的哪些成分可以为人体活动提供能量？有机物中的能量是如何被释放的？引出本节课的课题。

4.2 感知体验：人体细胞能进行呼吸作用 学生在教师指导下将手指放置于鼻腔处感受呼吸，然后以小组为单位，完成“不同生活状态下每分钟呼吸次数”的测定活动，同时注意观察起蹲者“有无出汗”和“身体是否发热”。讨论：不同状态下，人体呼吸频率是否有差异？何种状态下耗能最多？能量的释放与呼吸是否有关？学生在问题指引下，对数据进行对比、分析，发现人体内能量的释放与呼吸关系密切；学生观察教师展示的“人体吸入气体成分和呼出气体成分含量对照表”，思考：人体呼吸时吸入与呼出的气体分别是什么？吸入的氧气去哪儿了？二氧化碳又是由哪里产生的？在数据对比中，学生认识到人体呼吸吸入氧气呼出二氧化碳。对于氧气的去处和二氧化碳的来源，学生难以推断，教师引导学生推理：吸入的氧气最终会被运送到全身各处的组织细胞，在细胞中存在一项消耗氧气和有机物、产生二氧化碳和水并释放能量的生理过程。

4.3 探究体验：植物呼吸消耗氧气释放二氧化碳

为顺利过渡到对植物呼吸过程中的气体变化的探究活动，教师以问题“植物也会像人一样进行呼吸吗？”作为过渡的桥梁。学生的回答各有不同：有的学生认为植物不会呼吸，因为它没有像人一样的呼吸器官；有的学生则认为植物会像人一样进行呼吸；还有的学生认为植物呼吸会释放氧气。针对学生的回答，教师展示“显微镜下的蚕豆叶表皮气孔”，简单介绍气孔的功能。在教师引导下，学生认识到植物可与外界进行气体交换，即植物也会呼吸。但植物呼吸消耗和释放的气体究竟是什么还需要通过实验进一步验证。

4.3.1 验证植物呼吸过程释放了二氧化碳 消除学生对植物呼吸过程中气体变化错误认知的最好方式，就是让学生亲自在实验探究中收集证据。具体活动过程如下：

1）教师提问：植物呼吸过程是否释放了二氧化碳？2）学生各抒己见，形成假设。3）教师提供验证二氧化碳的方法资料及具体验证方案。4）教师先利用多媒体课件展示兴趣小组学生在课前24 h完成的预置实验视频，保证预置实验的真实性。邀请学生在课上分别将未放入任何材料、装有新鲜菠菜的塑料袋中的气体通入澄清石灰水中，教师利用IP摄像头（一种可以将视频推送至电脑浏览器上进行网络直播的手机应用软件），将学生操作过程实时推送在教室的白板上，学生清晰地观察到实验现象。5）学生根据实验结果（图1A），得出结论：植物呼吸释放了二氧化碳。教师对实验过程进行总结，生成科学探究程序：提出问题→作出假设→制定计划→实施计划→得出结论。

4.3.2 探究植物呼吸过程是否消耗氧气 基于上述活动生成的科学探究程序，学生以小组为单位，开展探究活动。1）提出问题：植物呼吸过程是否消耗氧气？2）学生作出假设。3）基于假设，学生制定实验方案并展示。在展示实验方案的过程中，学生对实验方案进行评价，指出“未设计遮光处理环节、未设计对照组实验”的错误方案，比较“空白对照”与“煮熟实验材料对照”方案设计思路的异同点。4）学生利用生物兴趣小组提前24 h做好的实验准备进行实验验证。具体实验准备：甲瓶中放入新鲜黄豆芽，乙瓶中放入等量煮熟黄豆芽，暗处理，静置24 h。学生将燃烧蜡烛同时放入甲、乙瓶中，观察蜡烛燃烧情况。在验证过程中，教师发现部分学生还未点燃蜡烛就准备打开瓶盖，教师及时提醒学生注意规范操作。5）学生根据实验现象（图1B），放入甲瓶中的蜡烛熄灭，而放入乙瓶中的蜡烛持续燃烧。学生总结，得出结论：与人一样，植物呼吸也消耗氧气释放二氧化碳，且植物细胞必须是活细胞。

4.4 认知体验：呼吸作用的内涵 学生活动的最终目的是获得构建生物学概念的事实，但由于条件的限制,不能在有限课堂教学中让学生直接获得所有的事实证据，教师可合理展示科学家的研究结果。学生在教师指导下对各种事实资料进行抽象和概括，构建呼吸作用概念：生物体的细胞分解有机物，生成二氧化碳和水，同时释放能量的过程。此后，学生在教师指导下构建光合作用与呼吸作用联系图示模型（图2），以实现新、旧知识的衔接。

图2 植物体光合作用与呼吸作用联系图

4.5 应用体验 在构建“呼吸作用”概念后，教师设计思考题：为什么苹果、梨久放后果实会变得松软，且不如新鲜时甜？卧室放入过多的植物是否科学？学生在建立和理解 “呼吸作用”概念的基础上，解释生活中的实际问题。

5 教学感悟

本节课，学生在多种活动中亲历对事实证据的收集，构建“呼吸作用”概念，而非教师强制性灌输记忆。同时，学生在对实验方案的设计、评价、反思的过程中，发展了批评性思维；在由实验现象得出实验结论的过程中，发展了逻辑思维；在实际操作中，提高了规范操作意识；在成功的实验体验下获得满足，增加了学习兴趣及继续进行科学探究的欲望，将生物学学科核心素养的发展落到实处。