探究酵母菌细胞呼吸的方式

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验教学设计一、学习内容分析《高中生物课程标准》明确提出：发展科学探究能力是课程目标之一。在教学过程中，让学生自主设计并开展探究性实验、观察与分析实验结果、归纳总结出实验结论能有效训练学生的探究技能。“探究酵母菌细胞呼吸方式”这个实验为人教版《生物》必修一第五章第3节“ATP的主要来源内容”的开篇内容。本实验在编排上不再像以往一样直接传授理论知识，而是先让学生查阅资料后进行实验设计，然后使学生经历探究过程，主动建构知识和概念，并且在探究过程中得到多种能力的发展。除了发展学生的探究能力外，该项实验还可以为学生学习有氧呼吸和无氧呼吸的过程打下了基础。根据人教版教纲的要求，本实验被安排在十一月底，室温约为10℃，一般要十个小时才会出现明显现象。另外，教材中给我们所列举的实验参考资料中部分操作耗时也较长。因此，需采用提前活化酵母、将酵母菌培养液水浴加热或利用MnO2催化过氧化氢产生O2直接通入酵母菌培养液等手段来有效缩短实验时长。二、学习者分析本实验适合30人左右的小班教学，授课对象为高一的学生。学生已经掌握线粒体的结构和功能、糖类的功能等知识，同时初步了解了细胞呼吸的知识，但对细胞怎样利用糖类还不清楚。另外，学生在此之前已经接触过探究植物细胞的吸水和失水以及探究影响酶活性的因素这两个实验，对探究性实验的过程有一个初步了解。此外，部分学生思维灵活、探究意识强、探究欲望高，但也有部分学生习惯被动地接受知识，还不具备进行独立探究能力。因此在组织上要做好小组的分配，促进小组内合作交流，使不同学生都得到发展的机会。三、教学目标知识目标：1.查阅相关资料，准确说出酵母菌进行有氧呼吸与无氧呼吸的条件和产物。2.掌握对比试验的设计方法。3.通过对酵母菌细胞呼吸方式的探究，阐明细胞呼吸的本质。能力目标：1.尝试从现实生活出发提出与生物学相关的、可探究的问题，作出假设，确认变量，并设计可行的实验方案。2.通过小组合作完成课外探究任务，增强资料收集、处理能力和合作沟通的能力。情感态度价值观：1.联系生活现象，体验探究性实验的乐趣，养成科学严谨的实验态度。2.初步体验科学探究的过程，养成勇于实践、求实的科学态度。3.认同外界的有氧、无氧条件通过酵母菌细胞的内部结构完成有氧呼吸或无氧呼吸的辩证唯物主义观点。四、重难点重点：设计对比实验的意义和方法。难点：“探究酵母菌细胞呼吸”实验方案的设计；通过实验结果来分析实验成败的原因。五、教学策略的选择对于本次探究实验，我们主要选择了探究学习以及合作学习的策略。因为在教学实施中会受到课堂时间的限制，因此我们更多的是安排学生课后自主探究。老师会提前一周布置任务，让学生分组收集分析资料，并结合教材初步学会如何控制实验条件、如何设计对照实验，引导学生一步步设计出实验方案。课上老师再组织学生展示、提出修改意见，让学生根据完善后的实验设计方案开展实验。六、教学过程（一）实验准备：1）器材装置：锥形瓶、带橡皮管的玻璃导管、天平、橡皮球、试管、滴管、量筒等。2）材料用品：食用酵母菌、5%葡萄糖溶液、质量分数为10%的NaOH溶液、澄清石灰水、酸性重铬酸钾溶液、浓硫酸、溴麝香草酚蓝水溶液等。3）活化酵母：实验前，取干酵母若干，加入一定量蒸馏水，用玻璃棒搅拌、放置1h将其活化。上课时将活化的酵母菌放在20mL5%葡萄糖溶液中备用，以减少实验时间。（二）教学内容教学内容教师组织和引导学生活动设计意图预实验做好预实验，确定酵母菌的适宜用量并尝试改进实验。检验实验设计的科学性和可行性，有便于发现问题并及时调整，保证实验的正常进行。课前准备根据“组间同质、组内异质”的原则将班上学生分组，每组5—6人。搜集资料布置任务组织学生提前一周查阅有关酵母菌呼吸方式的相关资料。查阅资料、充分了解后思考关于酵母菌呼吸方式自己有哪些不清楚的地方。增强学生搜集资料和自学能力，调动学生积极性。提出问题引导小组在讨论后针对自己感兴趣的方面提出有关酵母菌呼吸方式的问题。可能提出如下问题：①酵母菌有氧呼吸真的有CO2产生吗？②酵母菌有氧呼吸产生的CO2是否与无氧呼吸一样多？③酵母菌有氧呼吸是否会产生了酒精？促使学生积极思考，学会针对课题从不同方面提出问题并针对所提出的问题作出相对合理的假设。作出假设引导小组参考相关资料并讨论后作出假设。可能作出如下假设：①酵母菌进行有氧呼吸真的会产生CO2；②酵母菌有氧呼吸产生的CO2量更多；③酵母菌进行有氧呼吸不会产生酒精。设计实验引导小组合作明确实验目的——确定实验的总体思路——逐步细化——设计出包括材料用具和方法步骤在内的实验方案。可能的设计方案为：第一组：与书本上实验方案一致（如下图）有氧呼吸：无氧呼吸：第二组：甲组：抽取经过NaOH处理过的空气和2mL酵母菌培养液。乙组：2mL酵母菌培养液。将甲组和乙组都置于25℃～35℃水浴中保温约15min。观察注射器内物质状态变化。通过气柱的变化判断是否有气体和酒精产生。（如下图）60mL注射器a、b增强学生思维的严谨性和逻辑性，促进学生以积极的情感参与学习活动，引导学生注重探究实验的设计全过程。创设情境展示酿酒的过程，提出问题：酿酒时加入了什么东西？为什么它能够产生酒精？联系自己设计实验的过程，思考老师的提问。联系生活现象创设情境，激发学生探究实验的兴趣。课上展示及点评让各小组简要汇报各自的实验方案，时间控制在3min内。各小组派代表简要汇报。增强学生用生物术语准确表达的能力。汇报后对各小组的展示进行点评并提出改进意见（如将放置时间适当缩短等）。修改并完善出一份具体详细的、可行的实验方案。使学生感受到科学的严谨性，培养学生的辩证思维。实验过程引导各小组按照最终的实验方案合作展开实验并记录实验现象和结果。可能的记录结果如下表：关注学生的亲身体验，促进学生积极参与探究性实验，养成动手实践的科学态度，增强动手能力。同时也可使学生体验合作学习的魅力和快乐。第一组：七、教学反思本次教学主要是在教师引导的基础上，让学生自主探究的过程。整个教学过程充分发挥了学生的主观能动性，不仅有利于培养学生的信息化素养，还能够提高学生合作以及科学研究能力，符合新课改的教学理念。但是，收集资料、设计第二组：得出结论引导各小组根据所记录的实验现象和结果分析得出结论。得出结论。（如上表最后一行）增强学生分析实验现象并总结得出结论得到能力。交流讨论引导学生用生物学术语准确地向全班同学展示自己的实验现象、结果及结论，时间控制在3min内。用生物学术语准确地向全班同学展示自己的实验现象、结果及结论。既可检验学生学习效果又可展示学生风采。点评及总结对各小组实验过程及结论点评并总结。做好笔记，认真记录。课后评价及反思给每位学生发放评价量表（见“八、评价量表”）并让学生填写。各小组按照评价量表进行自评和组内互评并进行反思，可从所得结果是否符合实际、产生实验误差的原因、实验的科学性和严谨性、实验的改进方案以及对合作探究实验的看法和学习效果等方面反思。启发学生通过不断地反思来逐渐进步，提升综合素质。实验耗费的时间较多，对于学生以及老师的精力都是考验。因此，我们将实验做了一些改进，对课上每个环节的时间控制也比较严格。为了达到更好的教学效果，教师必须做好预实验，检验实验设计的科学性和可行性，以便于发现问题并及时调整，保证实验的正常进行。在让学生进行课外探究时，教师应该根据每个学生的特征进行分组，使每一位学生都能够参与其中并发挥自己的优势；教师也要关注学生的探究进展，以便在学生遇到困难时及时提供帮助。此外，由于本次实验会用到浓硫酸等化学试剂，正式开始试验后，一定要做好实验室安全防范。八、评价量表自评/互评量表评价者：被评价者分数12345总计1．参与度按时完成任务程度任务完成质量2．参与度按时完成任务程度任务完成质量3．参与度按时完成任务程度任务完成质量4．参与度按时完成任务程度任务完成质量5．参与度按时完成任务程度任务完成质量6．参与度按时完成任务程度任务完成质量反思（可从结果是否符合实际、产生实验误差的原因、实验的科学性和严谨性、实验的改进方案以及对合作探究实验的看法和学习效果等方面反思）：九、参考文献[1]姚燕.《探究酵母菌细胞呼吸的方式》的实验设计[J].教学仪器与实验.2014(12):30-33.[2]方金艳.对“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的改进[J].生物学教学,2010,35(3):48-48.[3]霍湘.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”教学设计[J].生物学教学,2007,09期(09):31-32.[4]吴莉君.《探究酵母菌细胞呼吸的方式》教学设计[J].考试（高中理科）,2014(04):57-59.十、思考题1、思考本组实验类型的突出特点。答：我们组负责探究性实验的教学设计，它的特点如下：（1）以学生为主体：在探究性实验中，所研究的问题是由学生自己来提出的，然后学生需要根据这个问题去作出假设、设计实验、展开实验并记录现象和结果，最后通过处理实验数据、分析实验结果来自主得出实验结论。（2）探究性（突出特点）探究性实验中实验现象是未知的，需要学生细心观察。实验结论也不再是由老师传授，也不是从书本上直接获得，而是需要学生认真思考来得出。正因为其过程和结果的不确定，对其开拓视野，养成求异思维品质，提高创新意识，增强动手能力、探究能力和实践能力是十分有效的。需要注意的是，在这个过程中老师需要鼓励学生从不同方面提出问题、多角度思考问题，敢于尝试、大胆质疑，而不是囿于书本上提供的理论和实验方案。（3）灵活性在探究性实验中，从不同方面可以提出不同的问题。对于不同的问题就可以提出不同的假设，不同的探究方法，可能使用不同的材料用具。如在“探究酵母菌细胞的呼吸方式”的这个实验中，有的学生所用的实验器材是锥形瓶，而有的学生的实验器材可能是注射器等。2、思考本类型实验的教学设计要重点体现出什么。答：1）在教学目标的制定上要重点体现出能力目标的培养。2）在教学过程中要重点体现出学生的主导地位。如在进行实验时，教师应该只做一个指导者，而不应该参与到学生的实验中去，应让学生在没有老师的协助之下，自主完成整个实验过程。