新教材统编人教版高中生物必修一第五章第3节《细胞呼吸的原理和应用》优质教案.docx
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新教材统编人教版高中生物必修一第五章第3节《细胞呼吸的原理和应用》优质教案
(新教材)统编人教版高中生物必修一第五章第3节《细胞呼吸的原理和应用》优质教案
一、教材分析
本课是人教版高中生物必修1第五章《细胞的能量供应和利用》第三节内容。
“细胞呼吸的原理和应用”是高中生物必修课程中的核心内容之一,是高中一年级学习的重点内容,属于必修模块一的组成部分。
细胞的能量供应和利用知识是生物学方面最基本的知识,是学习其他模块和章节的基础。
本课以问题探讨导入,先通过探究实践活动讲解细胞呼吸的方式;接下来讲解了有氧呼吸,主要讲有氧呼吸的化学反应式、阶段、含义、特点;然后讲解了无氧呼吸的化学反应式、阶段、含义、特点;最后讲述了细胞呼吸原理的应用。
通过本节课内容的学习,学生不仅需要将以前所学的知识由点构成线合理关联起来,更需要在掌握的事实性知识的基础上开始建构并逐步形成基本的科学自然观。
二、教学目标
1.掌握细胞呼吸的方式。
2.理解有氧呼吸与无氧呼吸的概念、总反应式、过程、特点、区别和联系。
3.了解细胞呼吸原理的应用。
三、核心素养
【生命观念】通过学习细胞呼吸的原理知识,阐明生命活动不仅具有物质基础,还需要能量驱动,而能量的供应和利用都离不开物质的变化(化学反应),物质是能量的载体,能量是物质变化的动力,初步形成生物学的物质和能量观,并尝试运用这一观念解释细胞的生命活动。
【科学思维】通过本节的探究实践,进一步学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,能设置对照组和重复实验,并能将这些方法和技能应用于其他的探究活动。
进一步掌握学习比较、归纳等生物学科的科学方法。
【科学探究】基于细胞呼吸的原理的探索历程的学习,掌握科学探究的思路和方法,形成合作精神,善于从实践的层面探讨或尝试解决现实生活问题。
【社会责任】举例说明细胞呼吸科学知识与生活和生产紧密联系,关注这些原理的广泛应用,认同科学技术的重要价值。
四、教学重难点
1.重点:
掌握细胞呼吸的方式,理解有氧呼吸与无氧呼吸的概念、总反应式、过程、特点、区别和联系。
2.难点:
有氧呼吸中的物质和能量变化。
五、学情分析
学生已经学习了组成细胞结构和功能、物质的输入和输出知识,本节要在这些知识的基础上从细胞的能量供应的角度进一步学习细胞知识。
在教学过程中考虑新旧知识的相互衔接,注意充分发挥理论知识对细胞知识的指导作用。
学习相关内容时应用理论知识加以解释,应用的过程也是进一步加深理解这些理论的过程。
通过介绍一些生活中的应用,进一步加深学生对这些知识的理解。
六、教学方法:
启发式、自主探究式、问题诱导法
七、教学准备:
图表、课件等。
八、教学课时:
3
教学过程。
第一课时
环节一:
导入新课。
1.师出示《发酵生产葡萄酒的车间》图片,生观察图片,师提出问题,生探讨:
酵母菌细胞富含蛋白质,可以用作饲料添加剂。
在培养酵母菌用作饲料添加剂时,要给培养装置通气或进行振荡,以利于酵母菌大量繁殖。
在利用酵母菌生产葡萄酒时,却需要密封发酵。
①都是培养酵母菌,为什么有的需要通气,有的却需要密封?
②为什么通气有利于酵母菌大量繁殖?
③在密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义?
2.今天我们就来探究这些奥秘。
环节二:
讲授新课。
(一)细胞呼吸的方式
过渡:
酵母菌是一种单细胞真菌,它与人类的生活息息相关。
做馒头、面包,酿酒等,都是利用酵母菌的呼吸作用。
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解,并释放能量,因此也叫细胞呼吸。
细胞呼吸是否都需要氧?
生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢?
接下来我们通过探究实践活动来得出结论。
1.探究实践活动:
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌,因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
在本探究活动中,你需要设计和进行对比实验,分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。
(1)提出问题
①说一说你了解哪些有关酵母菌的知识。
②想一想关于酵母菌细胞呼吸的方式,自己有哪些不清楚的地方,提出要探究的问题。
(2)作出假设
根据自己已有的知识和生活经验,针对所提出的问题作出假设。
(3)设计实验
先确定实验的总体思路,再逐步细化,写出包括材料用具和方法步骤在内的实验方案。
请特别关注以下问题。
①怎样控制有氧和无氧的条件?
②怎样鉴定有无酒精产生?
怎样鉴定有无CO2产生?
如何比较CO,产生的多少?
③怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活?
(4)进行实验
请老师对实验方案提出意见,待老师认可后开始做实验。
由于实验需要时间较长,观察的项目和次数要事先计划好,并做好记录。
(5)得出结论、交流讨论
根据实验结果得出本小组的结论。
然后,用简明而科学的语言,说出酵母菌的细胞呼吸有几种方式,每种方式的条件和产物有什么区别。
2.师根据探究情况讲解:
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。
②科学家根据大量的实验结果得出结论:
细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
环节三:
全课总结。
第二课时
环节一:
复习导入新课。
环节二:
讲授新课。
(二)有氧呼吸
1.生阅读教材第二部分相关内容,思考探究问题:
①对于绝大多数生物来说,细胞呼吸的主要形式是什么?
这一过程少不了什么?
②有氧呼吸的主要场所是什么?
这个场所的构造是什么样的?
③有氧呼吸最常利用的物质是什么?
写出其化学反应式。
④有氧呼吸的全过程是怎样的?
⑤有氧呼吸的特点是什么?
2.生小组内交流分享。
3.师结合示意图讲解归纳:
①对于绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,这一过程必须有氧的参与。
②有氧呼吸的主要场所是线粒体。
线粒体具有内、外两层膜,内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加。
嵴的周围充满了液态的基质。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
③有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖,其化学反应式可以简写成:
酶
C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂→6CO₂+12H₂O+能量
④有氧呼吸的全过程十分复杂,可以概括地分为三个阶段,每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
第一个阶段是,1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,产生少量的[H],并且释放出少量的能量。
这一阶段不需要氧的参与,是在细胞基质中分行的。
第二个阶段是,丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[],并释放出少量的能量。
这一阶段不需要氧直接参与,是在线粒体基质中进行的。
第三个阶段是,上述两个阶段产生的[H,经过一系列的化学反应,与氧结合形成水,同时释放出大量的能量。
这一阶段需要氧的参与,是在线粒体内膜上进行的。
概括地说,有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。
⑤同有机物在生物体外的燃烧相比,有氧呼吸具有不同的特点:
有氧呼吸过程温和;有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放;这些能量有相当一部分储存在ATP中。
4.拓展提升,生思考讨论:
①在细胞内,1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量,可使977.28.kJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量则以热能的形式散失掉了。
请你计算一下,有氧呼吸的能量转化效率大约是多少,这些能量大约能使多少ADP转化为ATP?
②与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐级释放能量的,这对于生物体来说具有什么意义?
环节三:
全课总结。
第三课时
环节一:
复习导入新课。
环节二:
讲授新课。
(三)无氧呼吸
1.生阅读教材第三部分相关内容,思考探究问题:
①什么是无氧呼吸?
无氧呼吸最常利用的物质是什么?
②无氧呼吸的全过程是怎么样的?
③写出无氧呼吸的化学反应式。
④比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
⑤概括一下什么是细胞呼吸?
⑥细胞呼吸对生物体的重要作用是什么?
2.生小组内交流分享。
3.师结合图片讲解归纳:
①在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过不完全分解,释放少量能量的过程,就是无氧呼吸。
一般地说,无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。
②无氧呼吸的全过程,可以概括地分为两个阶段,这两个阶段需要不同酶的催化,但都是在细胞质基质中进行的。
第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。
第二个阶段是,丙酮酸在酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸。
无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸,无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP。
葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
③无氧呼吸的化学反应式可以概括为以下两种:
酶
C₆H₁₂O₆→+2C₃H₆O3₃(乳酸)+少量能量
酶
C₆H₁₂O₆→+2C₂H₅OH(酒精)+2CO₂+少量能量
④细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放能量并生成ATP的过程。
⑤所有生物的生存,都离不开细胞呼吸释放的能量。
细胞呼吸除了能为生物体提供能量,还是生物体代谢的枢纽。
(四)细胞呼吸原理的应用
1.生分析下面资料(见教材),了解细胞呼吸原理的应用。
思考讨论问题:
①任选上述2~3个实例,分析人们在生产和生活中应用了细胞呼吸原理的哪些方面。
②生活和生产中还有哪些应用细胞呼吸原理的事例?
试再举一两例加以说明。
2.生小组内交流分享。
3.师指导性讲解:
细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。
①生活中,馒头、面包、泡菜等许多传统食品的制作,现代发酵工业生产青霉素、味精等产品,都建立在对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。
②在农业生产上,人们采取的很多措施也与调节呼吸作用的强度有关。
例如,中耕松土、适时排水,就是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用,以利于作物的生长;在储藏果实、蔬菜时,往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用,以减少有机物的消耗。
(五)练习巩固。
环节三:
全课总结。
九、说板书设计。
第3节细胞呼吸的原理和应用
有氧呼吸
一、细胞呼吸的方式:
无氧呼吸
二、有氧呼吸:
主要
三、无氧呼吸:
四、细胞呼吸原理的应用:
生活、生产
教学反思:
在课堂教学中,我们充分利用实验的优越性,认真组织好实验教学。
在演示实验中,我们除按基本操作要求进行示范操作外,还引导有目的的观察实验现象,并能设计一些问题,让学生在实验中观察和思考,引导学生根据实验现象探究规律。
我们还结合教材内容,对实验进行增补,增强实验的效果,加强实验内容的实用性和趣味性,激发学生对实验的兴趣,进而发挥学生的主观性,增强学生积极主动的参与意识,借助对实验现象的分析,综合归纳,提高学生分析问题和解决问题的能力。
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