資源簡介

探究酵母菌細胞呼吸的方式
一、
教材分析
《探究酵母菌細胞呼吸的方式》選自新課程人教版高中生物必修1《分子與細胞》中的第5章第3節《ATP的主要來源—細胞呼吸》。探究酵母菌細胞呼吸的方式是本節教學的難點，是在學習第二節“細胞的能量通貨——ATP”的基礎上，進一步學習“ATP的主要來源——細胞呼吸”，結合探究“酵母菌細胞呼吸的方式”進一步理解細胞呼吸的條件、產物和類型，通過酵母菌細胞呼吸方式的探究，學生認識到有氧呼吸和無氧呼吸的條件和生成的產物，為后面學習“細胞呼吸的過程”知識作以必要的知識鋪墊。本節教材在簡要介紹細胞呼吸概念之后，設計實驗探究,幫助學生體驗探究過程,學習實驗方法，主動建構知識和概念。有利于培養學生的表達能力、思維能力和實驗能力，充分體現了新課標的要求。本章節的教材知識與日常生產生活有較多聯系，有利于培養學生理論聯系實際、學以致用的能力。
二、教學思路
酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式。本節教學運用了探究性實驗的一般步驟，包括：提出問題，作出假設，設計實驗，實驗操作以及得出結論，交流討論等。引導學生從生活情境中提出問題并作出假設，通過同桌討論，師生合作共同設計實驗方案，明確實驗變量，讓學生親手進行實驗操作。產物C2H5OH的檢測需要排除由C6H12O6造成的干擾，這需要較長時間，所以在本節課教學中舍棄對C2H5OH的檢測。另外，采用朗威數字化信息采集系統中的二氧化碳傳感器檢測CO2的含量，讓學生感受到實驗室內數字化設備帶來的便捷。實驗結束后學生交流實驗結果。在整個實驗教學過程中，引導學生主動參與、樂于探究、勤于思考，使課堂呈現出自主、探究和合作的學習方式，激發了他們探究實驗的興趣，并領悟了探究實驗的方法、步驟。通過探究，學生認識到有氧呼吸和無氧呼吸的條件和生成產物，為后面學習有氧呼吸和無氧呼吸打下基礎，另外培養了他們交流與合作的能力、動手操作的能力、創造性思維的能力和探究實驗的能力，達到了有效教學的目的。
三．學情分析
高一學生在初中學習過相關內容,對細胞呼吸知識有一定的淺層次的了解,經過高中前階段生物課程的學習，學生已經掌握線粒體的結構和功能、糖類的功能等知識,對細胞呼吸有了進一步的了解,但對細胞怎樣利用糖類還不清楚。另一方面,部分學生思維靈活,探究意識強,欲望高,但也有部分學生習慣被動地接受知識,還不具備進行獨立探究能力。因此在教學中探究能力培養的基礎上，一定要注意面向全體學生，積極調動學生的全員參與意識。
四、教學目標
知識目標：1.知道酵母菌在在有氧和無氧條件下都能產生，并且在有氧條件下產生的多；2.掌握對比實驗的設計方法。
能力目標：1.培養學生探究能力，促進學生思維發展；提高學生合作、交流以及自主學習的能力；2.嘗試自行設計實驗，提高知識遷移能力。
情感、態度與價值觀:1.體驗生物科學的價值，關注生產生活實踐；2.樂于學習生物學，養成質疑、求實、創新及勇于實踐的科學精神和科學態度。
五、教學重難點
教學重點：①關于“酵母菌細胞呼吸的方式”探究實驗
教學難點：①酵母菌細胞呼吸的實驗設計與分析
②對比性實驗設計的方法。③教學活動的組織
六、實驗器材及試劑
朗威數據采集器、CO2傳感器、支口試管、單孔橡皮塞、5ml注射器、大小燒杯、酵母粉、5﹪C6H12O6、植物油、計算機等。
七、教學過程
教學內容
教師行為
學生活動
設計意圖
課題引入
提問：
我在講課、你們在聽課的過程中需要消耗能量，細胞內提供能量的細胞器是什么？
線粒體為什么可以提供能量？
提出：
細胞內有機物的氧化分解過程叫做細胞呼吸。細胞呼吸作用一定需要O2嗎？在無氧條件下能不能發生，大家可能都提過這樣的問題，今天，就讓我們通過實驗來解開心中的疑惑，一起來探究細胞呼吸的方式。
實驗材料的選擇是實驗成功與否的關鍵，細胞呼吸是生物所共有的生命活動。我們需要選擇容易獲得，容易培養，在有氧和無氧條件下都能生存的生物作為實驗材料。
在考慮該問題之前，大家先看ppt（展示葡萄酒和面包的圖片），這是生活中常見的兩種食品，這兩種食品看似無關聯，但在制作過程中都加入了同一種生物，大家知道是什么嗎？
提問：
我們已經學習過酵母菌，誰來給咱回憶一下酵母菌的特點？
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提出：
根據酵母菌兼性厭氧的特點，在本實驗中就選擇酵母菌作為實驗材料（ppt展示實驗題目）。
探究實驗步驟包括提出問題、
作出假設、設計實驗、實驗操作、得出結論，交流討論等幾個過程。因此，我們就圍繞這5個環節展開對酵母菌細胞呼吸方式的探究。
在提出問題之前，大家先閱讀ppt展示的資料拓展，能幫助你們提出什么問題呢？
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集體回答：線粒體
2.線粒體是有氧呼吸的主要場所，有氧呼吸過程中通過分解有機物提供能量。
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集體回答：酵母菌
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學生回答：
?酵母菌是單細胞真菌，是兼性厭氧性微生物，在有氧和無氧條件下都能生存。
學生閱讀材料，思考并討論
學生提出問題：
啤酒制作中需要酵母菌，說明酵母菌呼吸作用可以產生C2H5OH，但不知是在什么條件下？
膨大的面團有許多空隙，說明有CO2產生，但不知是在什么條件下？
引導學生從生活走向生物，認識生物科學與生產生活的密切聯系，激發興趣與學習熱情。
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2．提出問題，做出假設
同學們的討論可歸納為：酵母菌呼吸作用會產生CO2和C2H5OH，但不知是在什么條件下？在正式確定問題之前，請同學們看看課本上介紹檢測C2H5OH的方法是什么？
提出：
用酸性重鉻酸鉀檢測C2H5OH是因為C2H5OH具有還原性，而C6H12O6也具有還原性，能將重鉻酸鉀還原。因此，檢測有無C2H5OH產生時，最好將培養液中的C6H12O6消耗掉，但這需要較長時間，考慮到時間的關系和實驗室提供的設備，我們將該探究實驗的問題確定為：酵母菌在有氧條件還是無氧條件下產生CO2？
提問：
針對該問題，你會做出什么樣的假設呢？
提出：
我們就假設CO2是酵母菌在有氧條件下產生的。假設是否正確，需要通過實驗驗證，在做實驗之前，我們需要設計實驗，使實驗結果更準確。
學生閱讀并回答：
與酸性的重鉻酸鉀反應，由橙色變成灰綠色。
學生思考回答：
資料顯示發面過程中產生CO2，發面應該會與O2接觸，因此，就假設CO2是酵母菌在有氧條件下產生的。
利用已有知識和生活實際延展問題，為探究酵母菌的呼吸奠定基礎。通過相關的知識背景，面向全體學生，溫故而知新，幫助學生更快融入新的場景。
從生活走向教學，再從教學走向生活，這也正體現了實踐與理論的關系：理論來自實踐，受實踐檢驗同時又指導實踐。
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3.設計實驗
提問：
1.在本實驗中，我們要設置對比實驗，請同學們閱讀課本，并思考如何設置對比實驗。
2.該實驗中的自變量、因變量和無關變量分別是什么？
提問：
在確定對照試驗和實驗變量后，我們需要理清實驗步驟有哪些？
1.如何配制酵母菌培養液？
2.如何控制無氧環境？
3.如何檢測因變量？
提出：
在本實驗中我們采用朗威數字化信息采用朗威數字化信息采集系統中的二氧化碳傳感器檢測CO2的含量。
這種方式通過采用傳感器和數據采集器將產生的CO2的含量以數字的形式展現出來，結果更準確，直觀。
在本實驗中還應遵循單一變量原則，以確定實驗中因變量的不同是由自變量不同導致的。
學生閱讀并回答：
有氧條件下酵母菌培養液與無氧條件酵母菌培養液即為對比實驗。
自變量：是否有O2？
因變量：是否有CO2產生。
無關變量：溫度，反應時間，培養液中的量，酵母菌的量。
學生討論，回答：
1.5%的葡萄糖溶液；
2.在發酵液中滴加適量的植物油，創造無氧環境；
3.
CO2的檢測:
CO2可使澄清的石灰水變混濁；也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃.）（根據澄清石灰水變渾濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以鑒定酵母菌培養液中CO2的產生情況。
體驗探究過程，體驗科學樂趣。在實驗設計的完善過程中，逐步減小實驗的盲目性和隨意性，增強實驗的科學性和真實性。
4.實驗操作
在進行實驗之前，我們要先了解實驗器材，大家觀察實驗臺，可以看到有兩個小燒杯內裝有已經稱好的0.2g的酵母菌粉，兩個試劑瓶，分別裝有5%的葡萄糖和植物油，一個大燒杯，2個支口試管，鐵架臺上夾有兩個傳感器和數據采集器，等會我們將采用這些器材觀察有氧和無氧條件下CO2的產生情況。
教師ppt播放實驗過程，并演示，學生跟著教師逐步操作。
生活實驗能充分調動學生的興趣，提高學生的感性認識，也能幫助學生體會生物學知識的生活價值。
5.觀察實驗結果、交流討論，得出結論
根據電腦上顯示的實驗數據提出：
顯示屏兩個窗口都出現數據，說明什么問題？
通過實驗過程可得出什么結論？
學生組成小組討論觀察實驗結果，得出實驗結論：
有氧條件和無氧條件下都能產生CO2。
有氧條件下CO2的產生量多于無氧條件下的產生量。
八、教學反思
《探究酵母菌細胞呼吸的方式》選自新課程人教版高中生物必修1《分子與細胞》中的第5章第3節《ATP的主要來源—細胞呼吸》。該實驗教學為后面學習細胞呼吸的方式打下基礎。在教學設計中，考慮到時間的關系，舍棄了對產物的檢測，同時，本節實驗教學采用探究式教學的方式，體現了新課改理念，采用朗威數字化信息采用朗威數字化信息采集系統中的二氧化碳傳感器檢測CO2的含量，是本實驗的一個亮點，但是教學過程仍然存在一些不足：
1.學生探究活動展開力度不夠，如在提出問題的教學環節，在學生討論結束后，我只提問一名學生后便說出答案，沒有給其余學生提供機會展示討論結果，應該多提問幾名同學，讓他們暢所欲言，我再進行歸納總結。這樣，學生充分參與到課堂教學中，學習熱情會更高。
2.由于傳感器敏感度的原因，我自己的實驗結果并不明顯，但是有一組學生的實驗結果較好，應該在空間允許的情況下，讓學生都集中到學生電腦前，看到不同條件下CO2產量不同，加深學生印象。
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