呼吸与呼吸作用教学设计

教学基本信息课名呼吸与呼吸作用是否属于地方课程或校本课程否学科生物学段初中年级七年级授课日期2016.4.14教材书名： 生物学 出版社：北京出版社 出版日期：2013.12呼吸与呼吸作用教学设计教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者王丹北京市丰台区丰台第二中学15811052325实施者王丹、李鹏北京市丰台区丰台第二中学1581105232515811235246指导者田树青北京教育学院丰台分院13911501362其他参与者 指导思想与理论依据建构主义学习理论强调，学生的学习是建立在自身经验基础上的主动认识、主动“生成”的过程，教师是学生学习过程中的帮助者和促进者。2011年版的“生物学课程标准”的基本理念强调要关注学生的探究性学习和生物学重要概念的教学。教师应从学生原有的知识和经验出发，通过多样的教学方式，从感性到理性，围绕重要概念，创设探究性学习情境，鼓励学生亲身体验、勤于动手、主动观察、积极思考、辩证分析、互助合作、勇于表达，促进学生深刻理解重要概念的内涵与外延，对新生成的知识达到牢固掌握并获得迁移的能力，引导学生在探究和实践过程中学习知识和提高生物科学素养。教学背景分析教学内容：“呼吸与呼吸作用”是北京市义务教育课程改革实验教材七年级下学期第六章“生物的呼吸”第四节的内容。本章前三节从人、绿色植物和其他生物的角度，分别介绍了生物的呼吸现象和其特定的气体交换方式，学生能够认识到每种生物都需要呼吸。将前三节内容进行横向比较分析，学生自然会产生这样的疑问：“生物为什么需要不断的进行呼吸呢？”“生物不断地从外界摄入氧气，用来做什么？”“生物不断排出的二氧化碳又是从哪里来的呢？”本节按照从现象到本质的探究规律，引导并帮助学生建构呼吸作用的概念，完成对“呼吸与呼吸作用”的整体认识，对前三节内容进行概括与提升。初中阶段呼吸作用的学习主要围绕有氧呼吸展开。呼吸作用是初中生物教学的核心概念之一。生物的生命活动离不开有机物提供的能量，而能量的最终来源都要通过呼吸作用。呼吸作用是生物体的共同特征。学生对呼吸作用概念的建构和生成，对初中乃至高中生物的学习起到重要的衔接作用。一方面合理解释了第五章“人体内的物质运输”中氧和二氧化碳的问题，另一方面为将要学习的“生物的排泄”部分的内容，以及新陈代谢概念和生态系统中能量传递的理解做好铺垫，并进一步为高中学习细胞的呼吸打下扎实的基础。呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放能量，为生命活动提供动力。这个概念可以分解为：1、呼吸作用是细胞内有机物的氧化分解过程；2、呼吸作用可以释放能量；3、呼吸作用产生的能量为细胞生命活动提供动力。与呼吸作用类似的另一过程是燃烧，通过对“燃烧”和“呼吸作用”实验过程的比较，学生能够形象直观的认识呼吸作用的反应过程；通过学习活动，学生体验到呼吸作用的反应过程是释放能量的；进而得出呼吸作用产生的能量是生命活动的动力来源的结论。学生情况：初中学生思维活跃，求知欲强，但这一阶段的学生感性认识仍然大于理性思维，需要教师给予充足的感性材料和引导才能加深对学习内容的理解。从学生已有的知识角度分析，通过前三节的学习，学生不难概括出“呼吸是生物体与外界进行气体交换的过程”。呼吸的目的是为细胞的呼吸作用提供充足的氧气，氧化分解有机物释放能量，满足生命活动所需。通过第四章“生物的营养”的学习，学生对“能量”这个词并不陌生，但仍缺乏直观感受，单纯靠理论讲解和逻辑推理不能达到较好的教学效果。本节重、难点需要通过实验探究的方法，从现象到本质逐步深入进行突破。基于教材，本节课在呼吸作用概念的学习上做出了适当调整。将学习活动“探究种子燃烧释放的热量”改为由化学老师讲解并演示的“脂肪体外燃烧实验”；将学习活动“探究种子呼吸时释放热量”改为“用智能温度监测仪实时监测徒手屈肘运动肱二头肌体表温度变化趋势”。引导学生分析“燃烧”和“呼吸作用”实验过程并进行比较，加深学生对学习内容的理解，进而构建出呼吸作用的概念。设计上不但实现了学科交叉融合的尝试，而且由教材上的植物实验转变为动物（人体）实验，贴近学生日常生活，更易激发学生的学习兴趣。教学方式：谈话法、演示法、实验法、讨论法教学手段：多媒体、智能温度监测仪APP技术准备：seewo电脑、iPad、HDMI转接线 教学目标知识目标 1、描述呼吸作用的具体过程。2、区别呼吸与呼吸作用。3、说出呼吸作用的实质。能力目标1、在脂肪的体外燃烧实验中，初步学会实验数据的记录和分析方法，进一步培养学生的问题分析能力和语言表达能力。2、在监测屈肘运动肱二头肌体表温度变化情况的学习活动中，智能温度监测仪APP的引入，发展学生信息获取和处理的能力。3、通过比较燃烧与呼吸作用的异同，建构出呼吸作用的概念。情感、态度、价值观目标1、通过“燃烧”和“呼吸作用”学习过程的比较，体会科学实验的严谨性，认同实事求是的科学态度和探究精神。2、通过学习情境创设，引导学生养成良好的饮食和运动习惯，确立积极、健康的生活态度。教学重点：呼吸作用的实质教学难点：比较燃烧和呼吸作用的异同。教学流程示意教学过程教学阶段教师活动学生活动设置意图技术应用时间安排导入前面我们学习了人体的呼吸，绿色植物的呼吸，以及其他生物的呼吸，我们知道，呼吸是摄入氧气、排出二氧化碳的过程。呼吸的过程中还有水的产生。 生物为什么需要不断地进行呼吸呢？从外界摄入的氧气用来做什么？排出的二氧化碳又是从哪里来的呢？带着这个问题，我们开始今天的课题呼吸与呼吸作用。板书：呼吸与呼吸作用回顾、思考温故知新，引出主题。多媒体开始01:20环节一：体外脂肪燃烧实验出示相同体重，不同体型的人的图片。提问：她们的体重都相同，为什么体型给人视觉上的感受会如此不同？师：身高是一个方面，还有一个重要的方面能解释这个问题。出示图片：质量相同的脂肪和肌肉提问：质量相同的脂肪和肌肉，脂肪占有更大的体积。脂肪对于我们来说，有哪些作用呢？我们要辩证的看待脂肪。脂肪对生物体有好处，但过多的脂肪却会危害身体健康。想要健康，我们要怎么做？提问：时下的一些减肥广告，“燃烧吧，脂肪”。从生物学角度审视，脂肪在体内能“燃烧”吗？燃烧是一个化学概念，下面就有请化学老师为我们带来体外脂肪燃烧实验。实验材料：腊肉的脂肪部分、托盘天平，两瓶氧气（带玻璃盖）、酒精灯、镊子、红外测温仪、火柴，澄清的石灰水，黑纸等。实验步骤：（1）取一小块脂肪，用托盘天平称量，将读数记录到表格中。（2）实验前先用红外测温仪测出集气瓶外表温度，并记录到表格中。（3）在空气中点燃脂肪，再放入氧气瓶中燃烧，提醒学生对比脂肪在空气和氧气中燃烧的状态，继续燃烧直至集气瓶中氧气耗尽，迅速盖严集气瓶盖。（4）用红外测温仪再次测出集气瓶表面温度并记录。（5）引导学生观察集气瓶壁，看看其上有什么现象出现？（小水滴）（6）用澄清石灰水检测集气瓶中的气体，看看是否能使澄清的石灰水变浑浊。（7）用天平称量燃烧后剩余物质的质量，并记录。附表：体外脂肪燃烧实验记录表实验前实验后差值样品质量集气瓶表面温度请同学们思考：1、 反应前后，样品质量发生了什么变化？2、反应前后，集气瓶表面温度发生了什么变化，为什么？3、释放出的热量是从哪里来的？引导学生根据实验记录总结：原料：有机物（脂肪）、氧气，产物：二氧化碳，水，热量（能量）条件：点燃用反应式表达：有机物+氧气二氧化碳+水+能量（热量）总结：（1）这个反应式有氧气参与。像这样，有氧气参与的化学反应，叫做氧化反应。（2）燃烧是一种发光、放热的化学反应。（3）由此我们可以看出，有机物的燃烧能够释放出能量（热量）。答：身高不同 答：它是贮存能量的主要物质，能够维持体温恒定，保护内脏器官，润泽皮肤、毛发等等。答：平衡膳食和多运动。答：能/不能仔细观察，并做好实验记录填写学习任务单上的体外脂肪燃烧实验记录表答：样品质量减少了答：温度升高了，说明反应过程中释放出了热量。答：热量来自有机物的燃烧。总结并记录到学习任务单上创设情境，激发学生兴趣。通过“生物的营养”部分内容的回顾，引导学生辩证看待脂肪，引导学生养成良好的饮食和运动习惯，确立积极、健康的生活态度。通过体外脂肪燃烧演示实验，联系学生小学自然课上学过的燃烧知识，唤醒学生的已有经验。使学生初步学会实验数据的记录和分析方法，进一步培养学生的问题分析能力和语言表达能力。实验演 示01:2117:00环节二：呼吸作用（学习活动：连续徒手屈肘运动，监测肱二头肌体表温度变化情况）谢谢化学老师为我们带来如此精彩的实验和分析。接下来关注我们自身，正常情况下，人体中脂肪要是能像在体外燃烧一样，会怎么样？人体会着火，这显然不可能。那我们人体中的情况究竟是怎样的呢？人体正常生命活动的维持需要能量吗？哪些生命活动需要能量呢？请举例说明。我们要活着： 体内的心脏要跳动， 要维持体温， 要消化食物， 要思考问题， 要生长、发育、繁殖， 要运动等等，这些正常的生命活动要进行，所需的能量从哪里来呢？是否也是通过类似于体外脂肪燃烧这样的氧化反应来获得呢？【学习活动】连续徒手屈肘运动，监测肱二头肌体表温度变化情况材料和用具：智能温度监测仪APP和感温片、iPad、seewo电脑，HDMI转换线、保鲜膜，志愿者2名等。实验步骤：（1）将智能温度监测仪的感温片贴于一名志愿者肱二头肌外侧皮肤上，其外包裹保鲜膜，徒手屈肘90度，约1秒1次，持续运动2分钟。（2）感温片连续测温，通过蓝牙连接监测仪APP（iPad上）和感温片，实时生成时间、温度曲线图，并投影到seewo大屏上，让学生能够直观看到运动过程中肌肉体表温度随时间的变化情况。同时，将全班同学分为两大组，一组做扩胸运动，一组做徒手屈肘运动。30s后提问：感觉如何？实时监测肱二头肌体表温度变化情况，温度随时间逐渐升高，这种情况会不会是偶然的？出示运动前后不同肌群的红外热像检测图，引导学生说明不同部位，不同强度的持续运动，肌肉外侧皮肤都会有不同程度的温度升高。最后分析学习活动中肱二头肌红外热像检测图，并引导学生观察肌肉发热（红色和黄色）的主要区域。进一步分析实验过程。问题：1、 为什么要包裹保鲜膜？2、 通过以上分析，能不能直接得出“运动能使肌肉体表温度升高”的结论，为什么？3、 应该怎样设置对照？出示来自同一被试者包保鲜膜运动、包保鲜膜不运动、不包保鲜膜运动的时间温度曲线图，引导学生进行分析，让学生讨论并知道设置对照组对于实验法的重要性。出示5名测试对象在包保鲜膜运动、包保鲜膜不运动、不包保鲜膜运动后的温度数据，计算平均值分别是：38.1，37.0，37.6。让学生分析数据隐含的信息，能得出什么样的结论呢？进一步引导学生得出多次重复实验对于实验法的重要意义。提问：1、运动过程中，肌肉外侧皮肤温度为什么会升高？2、变化发生的具体部位在哪里？是如何变化的？带着学生分析细胞中发生变化的过程：板书：写、画出呼吸作用的反应式一边板书，一边分析反应的过程，原料、产物、条件等，并与呼吸过程相结合，分析反应式中有机物、氧气的来源，二氧化碳的去向等问题。提问：1、在人体内，这个反应式中的有机物通常都指哪些物质？2、呼吸作用仅发生在肌细胞中吗？其他生命活动的维持是否也是通过呼吸作用来获取能量的呢？总结：1、糖类是主要的能源物质，脂肪是贮存能量的主要物质。在运动过程中，通常先消耗糖类，到一定程度，才开始消耗脂肪。所以运动要达到减脂的效果，需要持续一定的时间。2、呼吸作用在所有活细胞中都能进行。学生思考答：需要能量，如吃饭、睡觉、消化、思考等。 学生志愿者到台上演示，其他同学参与分组活动，并实时观察温度曲线走势。答：累，发热，发酸等。思考并质疑学生看图，并尝试解释图中信息答：保温（防止热量散失）答：不能。没有设置对照。答：包了保鲜膜不运动，不包保鲜膜运动等。引导学生自行分析答：包裹保鲜膜温度升高的更加明显。答：体内发生了某种变化，释放出了热量，使肌肉温度升高。答：肌肉细胞中。答：糖类、脂肪、蛋白质。答：不是。呼吸作用在所有活细胞中都能进行。承上启下，引发学生思考。全员参与体验运动过程，让每位学生都能直观感受到运动过程肌肉体表温度会升高。智能温度监测仪APP的引入，发展学生信息获取和处理的能力。实验可行性讨论分析，让学生学会关注细节，培养学生科学严谨的实验态度。智能温度监测仪APP，iPad，seewo电脑，HDMI转接线1.学习活动：17:0122:402.实验可行性讨论：22:4128:303.呼吸作用反应过程分析：28:3134:54环节三：比较燃烧和呼吸作用的过程，得出呼吸作用的实质。提问：呼吸作用和体外有机物燃烧的反应一样吗？比较燃烧和呼吸作用的异同：比较项目燃烧呼吸作用是否需氧反应温度反应条件场所能量释放特点引导学生进行讨论，对比燃烧和呼吸作用的过程，填写学习任务单上的表格，并得出结论：板书：呼吸作用的实质：细胞内有机物氧化分解，释放能量，为生命活动提供动力。学生思考、小组讨论、作答，并得出结论。通过比较呼吸作用和燃烧的异同，建构出呼吸作用的概念，体会科学实验的严谨性，认同实事求是的科学态度和探究精神。多媒体34:5542:03环节四：呼吸作用是生物体的共同特征人的呼吸是吸入氧气，呼出二氧化碳的过程，经过刚才的探讨，我们知道吸入的氧气经过气体交换进入组织细胞，参与有机物分解，释放能量，供生命活动所需。我们前面也学习了绿色植物的呼吸，知道绿色植物所有活器官都能摄入氧气，排出二氧化碳。其他生物的呼吸方式虽各种各样，但也是摄入氧气，排出二氧化碳的过程。绿色植物和其他生物从外界摄取的氧气用来做什么？排出的二氧化碳又是从哪里来的？是否也发生着类似于我们人体细胞中和呼吸作用一样的情况呢？归纳总结：任何生物体时时刻刻都需要源源不断的能量供应以维持生命活动。呼吸作用是生物体的共同特征。思考，归纳，总结通过问题，引导学生归纳总结：呼吸作用是生物体的共同特征。多媒体42:04结束拓展提高留下疑问：如果屈肘运动一直持续，肌肉会无限制的升温吗？思考,质疑激发学生求知欲，为排泄部分的学习做铺垫。板书设计学习效果评价设计实验过程记录：本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)一、基于学科融合，构建生物学重要概念为丰富学生感性认识，突出重点，突破难点，本节课基于生物与化学学科融合，由化学老师实验演示并讲解“脂肪体外燃烧实验”，有效联系学生小学科学课学习过的燃烧知识，重视学生已有经验在新知获取中的作用，为后面“呼吸作用”概念的建构和生成做好铺垫。学科交叉教学活动，符合当前新课程改革要求，是对新中考趋势的大胆尝试。 二、注重实证思想，应用新技术于课堂教学学习活动的设计注重实证思想，巧妙采用时下先进的体温监测设备智能温度监测仪（APP和感温片）于课堂教学，实时生成时间温度曲线图，让学生直观体会到“屈肘运动”发生在肌肉细胞中呼吸作用的反应过程及特点。将原本抽象的概念形象、立体呈现，使学生对呼吸作用形成更加深刻的认识。三、重视科学探究，发展学生理性思维 本节课在实验和活动的设计上重视科学探究，基于教材内容，重构两个学习活动，不仅增加了课堂的趣味性，也更符合学生的认知特点。在学习活动中，引导学生进行实验可行性分析和讨论，使学生进一步明确“设置对照”和“多次重复”在实验法中的重要性，进一步发展学生的判断、推理、归纳、对比等理性思维的能力。10