《探究酵母菌的呼吸方式》教学设计

 

一、教材分析： 

在新课程人教版高中必修一《分子与细胞》教材中，有一个很重要的探究实验：探究酵母菌的呼吸方式。教材对该实验仅提供实验原理、参考案例和相关的参考资料。探究酵母菌细胞呼吸的方式是本节教学的难点，根据课标的要求，本探究实验的学习目标要达到理解层次。

二、学情分析： 

学生一般都有亲身经历过或看到做泡菜、做酸奶等与发酵有关的活动，但是不清楚其反映的过程。而本实验为学生自主的开放式探究，对学生的探究能力要求较高。即从探究的课题的选择、方案的制定、到结果的分析处理，结论的展示、交流，学生都有很大的自主性，完成探究需要的时间较长。

三、教学思路

本节教学运用了问题导学教学法、讨论法、探究法、实验法、演示法等多种教学方法，利用多媒体手段为课堂创设情境，带领学生运用DIS数字化信息实验系统来设计并体验实验过程。面向全体学生，倡导探究式学习，引导学生主动参与、乐于探究、勤于思考，使课堂呈现出自主、探究和合作的学习方式，激发了他们探究实验的兴趣，并领悟了探究实验的方法、步骤。通过探究，学生认识到有氧呼吸和无氧呼吸的条件和生成产物。

设计思路：由于条件限制，本节课先带领学生在信息化探究实验室进行了实验，之后在教室运用Hite Board Pro交互式白板软件对实验结果进行了分析和再探究。

四、教学目标

（一）知识目标

    说出酵母菌细胞在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物。

（二）能力目标

    学会使用一般的实验器具，掌握物质鉴定的一般方法。尝试从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题，作出假设，确认变量，设计可行的实验方案。

（三）情感态度价值观

    理解生物呼吸作用的各种方式，了解生物多样性，激发学生热爱生物、热爱生命的热情。认同生物科学的价值，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。

五、重点难点

（一）教学重点

     1.探究酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物。

     2.设计和实施实验方案。

（二）教学难点

      设计和实施实验方案。

落实方案及突破策略：

教法理论依据：建构主义学习理论。

通过学生对已有的酿酒和蒸馒头等直观感受为基础，引导学生提出问题；以学生已有的化学物质鉴定方式为依据，引导学生设计实验。

本实验设置8组：1-4组进行有氧呼吸，氧气的测定

                5、6组进行有氧呼吸二氧化碳的测定

                7、8组进行无氧呼吸二氧化的测定

六、学法指导

本节课中，首先通过对比总结出细胞呼吸的概念；联系生活实际中酵母菌应用实例提出问题，分析探究，得到细胞呼吸的两种类型。

七、教学方法：

创设情景——提出问题——问题探究——归纳总结

八、教学过程

引入课题：我们吃的面包为什么会比较松软呢？这和酵母菌有什么关系？

一、探究酵母菌细胞呼吸的方式

1、酵母菌能使糖类发酵产生酒精，但是不清楚是在有氧条件下还是在无氧条件下进行，那我们可以提出问题，酒精是酵母菌什么条件下产生的？

2、酵母菌的呼吸会产生二氧化碳，但不同条件下产生的二氧化碳是否一样多呢？

在提出问题之后，我们要根据问题做出假设，我们应该作什么样的假设呢？（学生回答）

假设：酵母菌在有氧呼吸时产生CO2、在无氧呼吸时产生CO2和酒精。

接下来，我们要通过实验来验证假设。我们可将上面的两个假设合成一个假设，即酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。因为只有这个假设成立，其呼吸产物有差别的假设成立。那如何设计实验呢？

首先我们应该明确实验的目的，是验证有氧和无氧下能否进行呼吸的问题。因此应该设计两个实验组：有氧条件和无氧条件。

思考讨论：1、本实验的自变量、因变量、无关变量是什么？

2、如何控制有氧和无氧的条件？

3、怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无二氧化碳产生？如何比较二氧化碳产生的多少？

4、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？

明确以上问题后，开始设计实验，进行实验。

材料用具：活性酵母菌、5%的葡萄糖溶液，酸性重铬酸钾溶液、锥形瓶、试管、滴管等

3、 进行实验

①酵母菌培养液的配制：取150ml锥形瓶8个进行编号，分别取100mL活化酵母菌液，分别放入锥形瓶中，再向瓶中注入240mL质量分数分5%的葡萄糖溶液。

②向锥形瓶7、8加入一层油膜。

③连接有氧呼吸和无氧呼吸装置，检查气密性。

④观察实验现象，收集记录实验数据,分析图表。

分析结果得到结论：通过对以上实验结果的分析，可得到以下结论：

酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳；

在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳；

在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。

到此我们的实验结论就得到了，但是同学们你们在该实验过程中是否发现了问题。或者对该实验是否有什么疑问呢？

合作探究：1、有的组检测的CO2曲线走势并不对，你觉得为什么？

2、为什么大家测得的O2的下降趋势区别很大？

教师总结：实验前必须进行装置的气密性检验，部分学生探究失败的原因就是装置的气密性不严，导致细胞呼吸产生的CO2不能全被检测到。在设置4组氧气测定时，1和2组用了磁力加热搅拌器，这样做能够缩短实验时间，在3分钟左右即可有明显的实验现象发生，呼吸速率快于不使用磁力加热搅拌器的3、4组，因此氧气下降趋势更明显。

再探究：1、想一想，有氧条件下，测量CO2的装置是否存在问题？怎么改进？

2、油膜制造无氧环境，较静置制造无氧环境的方法，哪个更好，为什么？

教师总结：实验装置的改进：有氧条件下酵母菌细胞的呼吸改为用装有过氧化氢的锥形瓶，上面用装用过氧化氢酶胶头滴管连接制造O2，来替换装有质量分数为10%的NaOH溶液锥形瓶，避免用人工打气50min,也不用放到25～30℃的环境中培养8～10h.既节约时间又能保证有氧条件，防止无关变量的影响，效果很好。无氧呼吸

通过以上的探究实验，我们得知酵母菌有两种呼吸方式，实际上这也是自然界的生物的呼吸方式。

八、板书设计

                第3节  探究酵母菌的呼吸方式

一、探究酵母菌细胞呼吸方式

1、提出问题

2、作出假设

3、设计实验

4、进行实验

5、结论、交流和再探究

二、细胞呼吸的概念

九、教后反思

学生通过对日常生活中常见的酿酒和蒸馒头的原理，增强对酵母菌呼吸的感性认识，为下文探究实验打好基础。该课体现了新课改理念，以学生为主体，在教师积极引导下，运用DIS数字信息化系统进行探究实验，再用Hite Board Pro交互式白板软件对实验进行分析和再探究，课堂高效有序的进行。如条件允许，本节课全程在探究实验室进行，效果则更好。