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高中生物教师竞赛作品《能量的释放和利用》教学案 新人教版必修1


《能量的释放和利用》 教学案 能量的释放和利用》
课程分析: (本课的作用和学习本课的意义) 1、背景说明: 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 满足生物圈中绝大多数生物的需要。但是贮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。第 6 章《能量与呼吸》作为第 2 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 根本来源的基础上,让学生继续了解能量是如何释放出来的。 2、课题的意义: 《能量的释放和利用》是第 6 章的第一节,要求学生通过学习能说出生物体生命活动所需要的能量是如 何获取的。对于这一部分知识,学生有一定的认知基础,表现在:一是已知植物通过光合作用所制造的有机 物里贮存有能量,其他生物直接或间接的以植物为食,就可获得有机物中的能量用来维持自身的生命活动。 二是从人体自身经验已知人呼吸会吸入空气中的氧气,呼出二氧化碳。但是两者之间到底有什么关系,有机 物中的能量如何能释放出来,以及这种能量到底是以什么形式存在的等问题却了解的比较少。 本节非常重视学生探究以及实验能力的培养,教材设置了两个实验:人体呼吸频率的测定和分析、植物 呼吸过程中气体的变化。这两个实验旨在通过学生实验和分析,发现能量的释放需要氧这个呼吸作用的实质 性问题。通过探究性实验的操作,进一步培养学生的探究能力,基本掌握科学探究的一般方法。 3、课题介绍: 课题选自义务教育课程标准实验教科书 《生物》 七年纪上册第 2 单元第 6 章第 1 节 《能量的释放和利用》 (第 1 课时) 1、买火柴的小女孩为什么会死在街头?如果你在他身边,你会怎么做? 2、食物中的能量能直接被人利用吗? 3、体验、感受并描述呼和吸的过程,一个正常成年人的呼吸频率数? 4、体验能量的释放与呼吸的关系,完成表格。 生活状态 问 题 设 计 呼 第1组 吸 第2组 频 率 .... 统计平均值 讨论: (1)人体三种状态下呼吸频率有何差异? (2)哪种状态下感觉最累?消耗的能量最多? (3)消耗能量的多少与呼吸频率关系如何? A.运动强度↑ 消耗能量↑ B.运动强度↑ 消耗能量↑ C.运动强度↑ 消耗能量↓ D.运动强度↑ 消耗能量↓
用心

安静时

迅 速 起 蹲 1min

休息 2min 后

呼吸频率↑ 呼吸频率↓ 呼吸频率↑ 呼吸频率↓
爱心 专心 1

(4)能量的释放与呼吸密切相关吗?说说你的理由. 5、人吸入气体和呼出气体成分有差异吗?怎样验证吸入的空气和呼出的气体有差异? 6、植物呼吸吗?植物呼吸时气体的变化和人一样吗?怎样验证? 7、什么叫呼吸作用?依据呼吸作用的概念,模仿光合作用的公式,写出呼吸作用的公式并 说出其物质与能量的变化。 8、光合作用与呼吸作用的区别和联系?(列表比较、分析) 9、关于呼吸作用原理在生产、生活中有哪些应用? 教学构想: 能量是一个抽象的概念,虽然存在于我们的每一个活动之中,但是看不到,摸不着,而且初一的学生缺 少物理和化学方面的知识,理解起来有一定的困难,因此开头设置了一个童话故事《卖火柴的小女孩》的情 境,吸引学生的注意力,引导学生发现生物体的能量都是从有机物中释放出来的,让学生对能量建立一个感 性的认识。接着设计一系列问题有效地引导学生主动参与、体验探究的过程。组织了一系列体验活动、验证 性实验、探究性实验,将教师演示实验与学生的分组实验相结合,这样将抽象的知识直观化,变得可感知起 来,学生就有了推理的把手。体验、实验→获得信息→处理信息→得出结论。这一过程,符合学生的认知规 律,同时培养学生观察、归纳、逻辑推理等多种能力。通过体验活动引导学生得出能量的释放与呼吸密切相 关的结论。验证呼吸过程中气体的变化实验可以帮助学生进一步发现能量的释放需要氧,这一部分内容是本 节的重点。关键是如何设计实验进行验证。考虑到课时的安排,这节课是要在一课时内完成的,因此,提前 安排兴趣小组的同学去做分组实验,课上将所设计的实验结果展示给全班同学,帮助学生分析、理解呼吸过 程中气体的变化,从而对呼吸和呼吸作用进行区别,使学生深刻地理解什么是呼吸作用,这是本课的难点。 整节课的教学设计流程如图: 教学目标: 知识目标 1.学生通过体验活动,了解能量的释放与呼吸的关系。 2.学生通过探究实验,分析并描述呼吸作用中物质和能量的变化,理解呼吸作用的本质;掌握呼吸作用概 念。 3.学生通过列表比较的方式,进一步理解光合作用和呼吸作用的区别和联系。 能力目标 1.学会测定呼吸频率的简单方法,初步学会对测定结果进行分析。 2.初步学会验证植物呼吸释放二氧化碳的方法;初步学会验证植物呼吸消耗氧气的方法。 3.能够利用“呼吸作用的原理” 合理解释人类生产、生活中的一些实际问题。 , 情感态度与价值观目标 1.通过实验培养学生尊重科学,尊重事实的科学态度。 2.启发学生联系生活实际,理论与实践相结合,树立科学兴农、健康生活的观念。 1.引导学生通过探究实验,分析呼吸作用中物质和能量的变化。 教学重点: 2.揭示呼吸作用的本质。 3.归纳呼吸作用的概念。 教学难点: 1.理解呼吸作用的本质。 2.理解光合作用和呼吸作用的区别和联系。
用心 爱心 专心 2

实验探究法 教学方法: 活动教学法 合作学习法 教师准备: 1.制作多媒体课件 2.材料用具:新鲜菠菜(青菜等) 、煮熟的菠菜(青菜等) 、黑色塑料袋、白色塑料袋、橡 皮管、广口瓶、火柴、保温瓶、萌发的黄豆种子、煮熟的黄豆种子、干的黄 豆种子、温度计、蜡烛、燃烧匙、胶皮塞、澄清的石灰水、 教学准备: 3.提前准备好里面充满氧气的广口瓶 学生准备: 由生物兴趣小组的同学(实验时担任各组组长)提前 24 h 准备好 2 个实验 1.探究植物呼吸作用产生二氧化碳的实验和对照组 2.探究植物呼吸作用消耗氧气的实验和对照组 教师活动 一、创设情境,导入新课。 多媒体展示:图片及问题 学生活动 设计意图

设置情境, 激发 学习欲望 讨论: 1.买火柴的小女孩为什么会死在街头? 2.如果你在他身边,你会怎么做? 3.食物中的能量能直接被人利用吗? 点拨:食物中的能量不能直接被人利用。能量必须要 先被释放。那么有机物中的能量是如何释放的呢? 二、探究实验,构建新知。 (一)体验能量的释放与呼吸的关系 活动 1:让学生亲自体验、感受呼和吸的过程 体验并描述呼和吸的过程 师生交流:吸,是把空气吸入肺内;呼,是把肺内气 体呼到空气中。一吸一呼是一次呼吸,而每分钟的呼 吸次数叫做呼吸频率。 知识链结:让学生阅读课本 108 页的小资料内容,在 书上圈画不同年龄段的呼吸频率数。
用心 爱心

发表观点,思考:补充食物能为我 们获得新的能量。

让学生亲身体 阅读,知道一个正常成年人的呼吸
专心

验, 从身边现象
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频率数 活动 2:体验能量的释放与呼吸的关系。 表格及问题 生活状态 呼 第1组 吸 频 率 第2组 .... 体验能量释放与呼吸的关系 迅速汇总有关数据,快速统计全班 同学的平均值。 分析图表中的数据 描述、解释现象 进行归纳和逻辑推理 得出结论:能量的释放与呼吸密切 有关 活动规则: 以合作小组为单位。要求学生测 3 组数据:安静时的 呼吸频率;迅速起蹲 1 分钟后的呼吸频率;休息 2 分 钟后的呼吸频率。把相关数据写入书本 P108 页的相 关表格中,算出平均值。 活动注意事项: 1.把书本 P108 页表格中 “休息 5 分钟” ,改为“休 息 2 分钟”(因为休息的时间太长,一方面会造成课 。 堂没有教学活动而产生混乱;另一方面,其呼吸频率 和安静时没有太大差距。 ) 2.先测量“安静时的呼吸频率”并记录,接着测量 “迅速起蹲 1 分钟后的呼吸频率” ,填写数据和算出 平均值。 (正好约 2 分钟)接着测量休息 2 分钟后的 呼吸频率。 3.强调测定“安静时的呼吸频率”时,要避免有意 识的深呼吸。 4.为了安全,在起蹲时,叫学生离开座位,在过道
用心 爱心 专心

着手,明确任 务,合作学习。

安 静 时

迅 速 起 蹲 1min





2min 后 学生进行活动,测定三种状态下呼 吸频率

统计平均值 讨论: (1)人体三种状态下呼吸频率有何差异? (2) 哪种状态下消耗的能量最多?感觉最累? 呼吸频率↑ 呼吸频率↓ 呼吸频率↑ 呼吸频率↓ (3)消耗能量的多少与呼吸频率关系如何? A.运动强度↑ 消耗能量↑ B.运动强度↑ 消耗能量↑ C.运动强度↑ 消耗能量↓ D.运动强度↑ 消耗能量↓

(4) 能量的释放与呼吸密切相关吗?说说你的理由. (5)吸入气体和呼出气体成分有差异吗?怎样验证 吸入的空气和呼出的气体有差异?

猜想:吸进氧气,呼出二氧化碳。 讨论验证方法,选择“通过实验验 证” 。

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中进行。 多媒体投影:一个计时器,倒计时开始,学生进行活 动。 积累知识, 使接 知识链接: (1)介绍二氧化碳的特性-----二氧化碳 能使澄清的石灰水变浑浊。(2)介绍氧气的特性 ------助燃。 演示实验: (1)请一位同学往澄清的石灰水中缓缓 吹气, 用洗耳球往另一个装有相同的澄清石灰水中注 入空气。 观察石灰水有什么变化?你能得出什么结 论? (2) 将快要熄灭的火柴放进氧气瓶, 观察火柴 有什么变化? 。你能得出什么结论? 某生向澄清的石灰水中吹气,观察 质疑: 植物呼吸吗?植物呼吸时气体的变化和人一样 吗? (二) 、探究呼吸过程中气体的变化 活动 3:探究植物在呼吸过程中产生了二氧化碳。 探究讨论: (1)为什么实验中要在盛有新鲜菠菜的袋子和空的 袋子外套上黑塑料袋,并放在黑暗处? (2)实验中哪一组是对照组? (3)去掉外面的黑塑料袋,观察盛有新鲜菠菜的袋 子内壁,发现了什么? (4)盛有新鲜菠菜的袋子中的气体使澄清的石灰水 发生了怎样的变化?你能得出什么结论? 小组合作探讨,描述、解释现象, 点拨:我们自己呼出的气体中有水蒸气。联想到家中 呼出水蒸气。 实验注意事项: (1)实验材料选择:生命活动旺盛的植物材料即可, 如萌发的种子(豆芽) 、新鲜的蔬菜等 (2)提前安排兴趣小组的同学去做分组实验:探究 新鲜菠菜呼吸作用产生二氧化碳的实验和对照组。 (参考书本 P109) (3) 盛有新鲜菠菜的袋子和空的袋子的袋口要密封, 并在外套上黑塑料袋,放黑暗处。 由感性认识上升到理性认识,得出 氧化碳和水蒸气。 装蔬菜、水果的塑料袋内壁等。植物也和动物一样, 结论:植物在呼吸过程中产生了二 兴趣小组的同学向大家描述该实验 是怎样准备的,课堂上直接展示实 验结果。 共同探究, 培养 分析问题、 解决 问题和实际动 手操作的能力。 到石灰水变浑浊。 推理、判断:呼 出气体中含较多的二氧化碳。 运用类比, 激发 思考,提出问 题, 根据现有知 识作出假设。 下来的探究实 验有据可依。

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活动 4:探究植物在呼吸过程中消耗了氧气。 (参考 书本 P110) 探究讨论: 1.为什么实验中要将广口瓶外套上黑塑料袋并放在 黑暗处? 2.实验中哪一组是对照组? 3.将燃烧的小蜡烛伸进盛有新鲜菠菜的广口瓶里发 生了怎样的变化?你能得出什么结论? 实验注意事项: (1)实验材料选择:生命活动旺盛的植物材料即可, 如萌发的种子(豆芽) 、新鲜的蔬菜等 (2)提前安排兴趣小组的同学去做分组实验:探究 新鲜菠菜呼吸作用消耗氧气的实验和对照组。 (3)盛有新鲜菠菜的广口瓶和盛有煮熟菠菜的广口 瓶瓶口要密封,并在外套上黑塑料袋,放黑暗且 温暖处。 (4)用沸水处理菠菜的做法,是先烧开水,再把菠 小组合作归纳:植物和人都要进行 ) ,放 ) ,呼吸是生命的标志。 菜放入沸水中一会, 即可捞出。 不能放在锅里煮, 呼吸,呼吸时都要吸进( 否则会被煮烂。提示:沸水处理过的为死细胞, 出( 而新鲜的菠菜为活的个体。 启发:分析实验中将广口瓶放在温暖的地方的原因。 (为解决后面新鲜蔬菜水果的储藏方法埋下伏笔) 点拨:能量的释放与呼吸有关。因此,有机物中能量 的释放与呼吸吸收的氧气有关。 木材燃烧需要氧气并 释放出能量, 人体内有机物与氧气相遇也是发生的某 种意义上的“燃烧” ,同时释放出能量供生命活动利 用,但这种燃烧是在温和的情况下进行的。英国化学 家法拉第把呼吸比喻为“生命现象的燃烧过程” ,储 存在生物体内的有机物在氧气参与下分解, 并释放能 量。 质疑: (1)你认为人体内有机物中的能量是在人体的哪个 结构中被释放出来的? (2)呼吸和呼吸作用是一回事吗? (3)依据呼吸作用的概念,模仿光合作用的公式,
用心 爱心 专心

共同探究, 培养 分析问题、 解决 问题和实际动 手操作的能力。

兴趣小组的同学向大家描述该实验 是怎样准备的,课堂上直接展示实 验结果。 小组合作探讨,描述、解释现象, 由感性认识上升到理性认识。得出 结论:植物在呼吸过程中消耗了氧 气。 深化理解能量 的释放与呼吸 有关

归纳、描述、记
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写出呼吸作用的公式并关注公式中物质与能量的变 化。 (4)光合作用与呼吸作用的区别和联系? 多媒体展示: 呼吸作用:①有机物(储能)+氧→二氧化碳+水+ 能量 光合作用:②二氧化碳+水→有机物 +氧 师生交流:每个活的细胞都需要氧 启发学生:列表比较、分析光合作用与呼吸作用的区 别和联系:启发:引导学生列表比较、分析光合作用 与呼吸作用的区别和联系。 (可以从原料、场所、产 物、条件、物质能量变化 5 个方面比较光合作用和呼 吸作用的区别。对于光合作用与呼吸作用的联系,可 以这样点拨: ①植物呼吸作用分解的有机物从哪来? ②植物呼吸作用释放的能量从哪来?③光合作用所 消耗的能量从哪来?) 光合作用 原料 产物 场所 条件 物质变化 二氧化碳、水 有机物、氧气 含叶绿体的细胞 光 制造有机物,消 耗二氧化碳,产 生氧气 能量变化 联系 储藏能量 呼吸作用 有机物、氧 气和有机物,都能释放能量。 小组合作归纳: 动植物吸入 程,叫做呼吸; 细胞利用 和 将 分解成 ,同时将贮藏在有机物中的 ,呼出 的过

忆呼吸作用概 念。

进一步理解呼 吸作用概念和 本质; 尝试用公 式来表达呼吸 作用。 对呼吸作 用的认识更准 确、深化 引导学生认清 两个相反的生 理过程; 同时初 步树立事物是 相互联系、 相互 影响的基本观 点; 增强知识归 纳能力。

释放出来供生命活动利用的过程, 叫做呼吸作用。 模仿光合作用的公式,写出呼吸作 用的公式:公式:有机物+氧气→二

二氧化碳、水 氧化碳+水+能量 活细胞 有光无光均可 分解有机物,消 耗氧气,产生二 氧化碳 释放能量

光合作用为呼吸作用提供有机物, 呼吸作用为光合作用提供能量,两 思考,联系课件和老师的点拨,列 者相互依存。 表比较、分析。

补充解释:在一般情况下,植物光合作用合成的有机 物总是比呼吸作用分解的有机物多, 这些积累的有机 物供给植物生长发育的需要。 三、学以致用,巩固新知。 (一)设计题库 设计 5 套题库 A、B、C、D、E,利用青少年争强好胜 的心理特点,以竞赛的形式,小组为单位,抽签选择 题库答题。
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A:说一说 1、什么叫呼吸作用?请描述呼吸作用中能量和物质 的变化。 2、萝卜放久了会空心,为什么? B:写一写 1、 请写出呼吸作用公式。 2、 请写出光合作用公式。 树立科学兴农、 C:辨一辨 1、有人说,绿色植物在白天进行光合作用,晚上进 行呼吸作用。 你认为这种说法是否有道理?为什么? 2、在北方冬季,有的家庭把许多盆栽植物都移到密 闭的卧室内,这样的做法合适吗?为什么? 3、某人栽种的大棚蔬菜到了收获季节,他害怕别人 来偷,于是他决定晚上睡在大棚里,你觉得他的做法 妥当吗?为什么? 选择答题 D:推一推: 1、环境温度对呼吸作用的强弱有什么影响? 2、冰箱能保鲜蔬菜和水果,为什么? 3、新疆的哈密瓜、葡萄特别甜。但把它引到内地栽 培条件再好,质量远不如新疆的高,其原因是什么? E:议一议 1、人们在储存农作物时,哪些做法能限制植物的呼 吸作用、以延缓有机物的分解? 2、为什么栽培植物要常常松土? 3、农田被水淹了要及时排涝,为什么? 4、北方的农民进入菜窖前,总是先把煤油灯放下去 试一下,看能不能亮,这是为什么? (二)课堂小结 同学们的畅所欲言,合理解释,这是难能可贵 的。利用所学知识解决实际问题,这正是我们学习的 最终目的。植物的呼吸作用与人类生产、生活密切相 关。 希望大家今后能充分利用呼吸作用的原理来指导 我们的生活、农业生产,科学兴农、健康生活。 分析呼吸作用原理在生产、生活中 的有关应用; 巩固基础知识 健康生活的观 念。 运用所学知识 解决生活、 生产 中的常见问题。 关注现实生活 和生产。

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