資源簡介

必修1 第5章 第3節 第2課時 細胞呼吸的原理和應用
課型：新授課
課程標準與教材內容分析
新課程標準的具體內容標準中，與本節有關的表述是“說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉化為生命活動可以利用的能量”。本節的主要內容包括：細胞呼吸的方式、有氧呼吸和無氧呼吸過程中的物質和能量的變化以及細胞呼吸原理在生產生活中的應用。本節內容與前面所學的內容線粒體的結構和功能、主動運輸、酶與ATP等聯系密切，將本節內容與上述知識建立聯系，可以更深刻地理解細胞生命活動中物質和能量變化的內在聯系，為后續學習生態系統內物質循環和能量流動等知識打下基礎。
學情分析
授課對象為高一年級學生。從知識儲備上看，通過初、高中階段的學習，學生已經知道呼吸作用的本質是細胞內有機物氧化分解、釋放能量，具備細胞能源物質和直接能源物質等生物學知識。從認知水平上看，學生邏輯推理能力正逐步增強，能對實驗情境及資料進行初步分析推理，在教師的引導下，能進行初步的實驗設計，有一定的歸納概括能力。
3. 設計思路
（1）本單元的設計思路
將本節安排3個課時：第1課時，探究酵母菌細胞呼吸的方式；第2課時，探究有氧呼吸的物質和能量變化，構建有氧呼吸的概念；第3課時，學習無氧呼吸、兩種細胞呼吸的比較以及細胞呼吸原理的應用和生產實踐中的實例。
（2）本課時的設計思路
通過“救援人員向被困礦工投遞給養（糖鹽水）”導入；視頻展示葡萄糖燃燒實驗，感受劇烈的氧化分解的物質和能量變化；利用系列有氧呼吸實驗情境及科學資料，分析推理有氧呼吸場所及物質變化，理解線粒體與有氧呼吸的關系；小組合作、設計實驗，探究有氧呼吸的能量變化；構建有氧呼吸模式圖，自主歸納有氧呼吸的反應式及概念，理解有氧呼吸的實質。
4. 本課時教學目標
（1）通過對有氧呼吸的實驗情境及資料分析，闡明有氧呼吸的場所及物質變化，理解線粒體的結構與有氧呼吸功能相適應。
（2）通過對葡萄糖燃燒與體內氧化分解比較，作出假設，設計實驗探究有氧呼吸的能量變化。
（3）通過對有氧呼吸過程的分析，歸納出有氧呼吸的反應式及概念，理解有氧呼吸的實質。
5. 教學重難點
有氧呼吸過程中的物質變化及能量變化。
6. 教學過程
教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖
情境導入 ppt展示《歷經14天“地心營救”，棲霞金礦被困11名礦工升井》新聞。 設疑：救援人員向被困礦工投遞給養（糖鹽水）的作用是什么？ 過渡：葡萄糖中是否具有能量？讓我們通過一個實驗來探究一下。 視頻演示葡萄糖的燃燒實驗。 引導學生分析葡萄糖燃燒過程中的物質和能量變化。 回顧糖類是主要的能源物質。 觀察實驗現象，書寫葡萄糖燃燒化學反應式。 葡萄糖中化學能 光能、熱能 創設情境，激發學生興趣，導入新課。 明確葡萄糖具有能量以及葡糖糖氧化分解涉及能量形式變化。
探究一： 有氧呼吸的物質變化 過渡：葡萄糖在生物體內的氧化分解與體外燃燒相同嗎？具體場所在哪里？物質變化是怎樣的？能量又是如何釋放的呢？ ppt展示資料1： 將酵母菌培養液進行離心處理，將酵母菌破碎后，再次離心處理為只含有酵母菌細胞質基質的上清液、只含有酵母菌細胞器的沉淀物兩部分，并與未離心處理過的酵母菌培養液分別加入甲、乙、丙3支試管。 、 得出：細胞內葡萄糖的氧化分解分步進行 引導：反應1中H不守恒，猜想可能存在其他生成物。 ppt展示資料2： 往甲試管中加入藍色染劑DCPIP，DCPIP被還原而褪色。 得出：有氧呼吸第一階段 引導：丙酮酸的氧化分解究竟是在哪種細胞器中完成呢？ ppt展示資料3：克雷布斯以鴿子飛行肌為材料，實驗證明在多種酶作用下，丙酮酸在線粒體中被激活、氧化生成CO2和H2O，且丙酮酸在相關脫羧酶的作用下脫[H]，該過程沒有O2參與。 ppt展示資料4：利維和施利曼等利用低速離心等方法分離出線粒體的外膜和內膜，科學家在線粒體基質發現有脫羧酶存在，而在線粒體內膜上有氧化酶的存在，脫氫與氧化之間通過電子傳遞鏈連接，并且脫氫的過程需要 H2O參與。 ppt展示線粒體的電鏡照片。 提示：①線粒體內的反應分為幾個階段？反應的場所分別是什么？ ②各階段有哪些物質參與反應？ 師生討論，得出丙酮酸的氧化分解是分步完成。 引導學生分析資料，嘗試寫出線粒體內的物質變化。 有氧呼吸第二階段 有氧呼吸第三階段 小組交流，分析實驗，進行推理。 甲： 葡萄糖在細胞質基質中分解為丙酮酸。 乙：葡萄糖在細胞器內不分解。 丙：葡萄糖與氧氣在酵母菌（細胞質基質和細胞器）中分解為 CO2 和 H2O。 分析資料、運用化學原理推導有氧呼吸第一階段產生還原性物質[H]。 回顧細胞器的功能，回答線粒體——有氧呼吸的主要場所。 分析資料、大膽猜想，丙酮酸氧化分解是分步完成。 小組合作討論，分析物質變化，嘗試書寫線粒體內發生的化學反應式。 利用所給實驗素材，分析得出有氧呼吸第一階段的場所、物質變化，培養學生分析、推理能力。 依據所給科學資料，分析得出有氧呼吸第二、三階段的場所、物質變化，認識到線粒體不同部位含有不同的酶，催化丙酮酸的分步氧化分解，認同線粒體的結構與其有氧呼吸的功能相適應。
探究二： 有氧呼吸過程中能量變化 葡萄糖燃燒迅速釋放能量（葡萄糖中的化學能轉化為光能、熱能）。被困礦工食用糖鹽水后，葡萄糖中能量轉化為什么形式的能量為生命活動供能呢？能量的釋放是在有氧呼吸第幾階段釋放呢？ 引導學生作出假設，設計實驗探究有氧呼吸過程中的能量變化。 作出假設：有氧呼吸的3個階段均有能量釋放，葡萄糖中的能量轉化為ATP中的能量，為生命活動供能。 提示：熒光素在ATP和熒光素酶作用下被激活可與氧氣發生反應,形成氧化熒光素并且發出熒光。 ppt展示資料5：（他人實驗結果） 引導學生分析實驗結果，得出結論。 有氧呼吸3個階段均有ATP生成，葡萄糖中能量轉化為ATP中的能量。 提問：葡萄糖中的能量全部轉移到ATP中嗎？ ppt展示資料6：細胞內，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的熱量則以熱能的形式散失。 回顧舊知，ATP是直接能源物質，結合有氧呼吸的分步反應，作出合理假設。 小組合作，設計實驗，代表展示。 分析實驗現象及資料，說出葡萄糖中能量的去向。 加強學生對有氧呼吸分步反應過程的理解，提高學生探究性實驗設計的能力。 以具體數據展示，明確有氧呼吸能量變化。
構建： 有氧呼吸的總反應及概念 已經了解了有氧呼吸過程中的物質和能量變化，請同學們嘗試構建有氧呼吸模式圖。 根據有氧呼吸的分步反應寫出有氧呼吸的總反應式，并標明O元素的去向。 引導學生根據有氧呼吸的全過程，概括出有氧呼吸的概念。 提示：從場所、條件、反應物、終產物和釋放能量的多少等方面描述。 構建有氧呼吸模式圖。 書寫有氧呼吸的總反應式，歸納有氧呼吸的概念。 梳理有氧呼吸的場所、物質和能量變化 自主構建有氧呼吸的總反應式及概念。
課堂小結 師生共同完成小結歸納 歸納總結課堂內容 理清思路，強化記憶
7. 板書設計
第3節 細胞呼吸的原理和應用（2）
有氧呼吸
第一階段：C6H12O6 C3H4O3+[H]+ 能量 （細胞質基質）
第二階段：C3H4O3+H2O CO2+[H]+ 能量 （線粒體質基質）
第三階段：[H]+O2 H2O+能量 （線粒體質內膜）
(
ATP
中的化學能
) (
熱能
)總反應式：C6H12O6＋6O2＋6H2O 6CO2＋12H2O＋能量
8.教學反思
本課采用探究式學習模式組織教學，有利于核心素養“科學思維”、“科學探究”的落實，培養創新精神。通過讓學生分析實驗情境及科學資料，逐步推理出有氧呼吸的場所及物質變化，提高學生分析、推理能力，有利于發展學生的生命觀念。通過讓學生設計實驗探究有氧呼吸的能量變化，讓學生積極思考，體驗科學探究的過程，調動學生課堂積極性。

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