【教学设计】《ATP的主要来源—细胞呼吸》（生物人教必修1）.docx

ATP的主要来源细胞呼吸高台一中 罗福海u 设计思路本节课首先由“问题探讨”引入。PPT展示：拉瓦锡等在研究人的呼吸作用图片和材料。18世纪，法国化学家拉瓦锡把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。后来人们发现，呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并且释放能量。引导学生思考回答问题：1.物质燃烧也是物质的氧化分解，燃烧和细胞呼吸有何异同？2.呼吸作用能像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？在无氧条件下，细胞还能通过呼吸作用释放能量吗？以问题探讨形式开始本节内容的学习，激发学生积极讨论，引入教学主题：ATP的主要来源细胞呼吸。根据教材的实际需求把要完成的教学内容分解成层次由浅入深的各个小目标，让学生去感知教材，链接生活，最大限度的使学生动口、动手、动脑，把学习的主动权交给学生。本节课利用多媒体资源对学生进行引导，让学生一边思考一边小结本节课的知识结构，起“温故而知新”的作用。更重要的是让学生把新知识与旧知识联系，形成新的概念，在自己的认知结构中进行重组，完善知识结构。教师按小组巡视并检查学生对问题的解决情况，收集学生的学习信息，及时引导，点拨，利用教学中预设的各个层次的问题，引导学生积极思考，养成良好的思维习惯。诊断反馈环节是贯穿本模式的一条主线。 从形式上看，练既可以是综合、书面的，也可以是整体、口头的； 从内容上看，既可以是知识掌握，也可以是思维训练；既可以是巩固强化，也可以迁移延伸；从教学程序上看，主要是安排在新课结束后巩固所学、迁移知识、培养能力，但也可以安排在新课开始前的导入性训练。u 教材分析ATP的主要来源细胞呼吸是人教版必修1分子与细胞中第5章第3节的内容。本节是人教版高中生物第5章第3节的内容。本节内容较多而且抽象，同时要求学生具备一定的动手操作能力，所以本节分为两个课时完成。其中，第2课时主要介绍了有氧呼吸、无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用等内容。本节课的教学内容是在学生已经学习了细胞的物质和结构、降低化学反应活化能的酶以及ATP相关内容的基础上进行的，所以学好本节内容既能帮助学生巩固前面的知识，又能为学生后续学习光合作用的相关内容作好铺垫，所以本节在教材中起着承上启下的重要作用。u 教学目标【知识与能力目标】1说出线粒体的结构和功能；2说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同；3总结细胞呼吸方式的判断方法；4分析影响细胞呼吸的因素。【过程与方法目标】1进行酵母菌呼吸方式的探究；2探讨影响细胞呼吸的因素在生活实际中的应用。【情感态度价值观目标】1通过学习线粒体结构，体会生物体结构与功能相统一的观点。2通过有氧呼吸过程学习，体会生命活动的有序性、物质性和能量性。u 教学重难点【教学重点】1有氧呼吸过程和原理；2呼吸方式的判断；3影响细胞呼吸的因素。【教学难点】1细胞呼吸的原理和本质；2探究酵母菌的细胞呼吸方式；3细胞呼吸方式的判断。u 课前准备1多媒体课件；教具。2学生完成相应预习内容。3学生课前查阅相关背景资料，搜集有关资料。u 教学过程第1课时环节一：课程导入情景导入：展示拉瓦锡等在研究人的呼吸作用图片和材料。18世纪，法国化学家拉瓦锡把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。后来人们发现，呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并且释放能量。引导学生思考回答问题：1.物质燃烧也是物质的氧化分解，燃烧和细胞呼吸有何异同？2.呼吸作用能像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？在无氧条件下，细胞还能通过呼吸作用释放能量吗？【设计意图】通过问题情境的创设引出课题，吸引学生注意，激发学生学习探究的欲望。环节二：讲授新课一、细胞呼吸的概念回顾ATP合成的主要来源为呼吸作用，讲解细胞呼吸概念。由于细胞呼吸是在细胞内进行，也叫细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，说出二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。场所：细胞。产物：二氧化碳等产物。结果：生成ATP。【设计意图】初步了解细胞呼吸概念。二、探究酵母菌细胞呼吸的方式（一）酵母菌简介：展示酵母菌出芽生殖图片，简介酵母菌。 酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代，属于兼性厌氧菌。（二）探究过程就教材提供的探究方案，引导学生完成探究各个环节，重点完成实验设计。1.提出问题：让学生联系实际，提出相关问题。2.作出假设：让学生根据已有的知识和生活经验，针对提出问题作出假设。3.设计实验：（对比试验）（1）实验思路：通过小组讨论，确定实验总体思路。【方法点拨】对比实验 指设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果的比较分析，来探究各种因素与实验对象的关系，这样的实验称为对比实验。 对比实验不设对照组，均为实验组（或互为实验组和对照组），是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。 （2）实验原理：让学生根据总体思路，讨论以下问题，逐步细化写出实验方案。怎样控制有氧和无氧条件？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？怎样保证酵母菌在整个过程中能正常生活？（3）实验步骤：引导学生根据讨论结果逐步写出实验步骤。配制酵母菌培养液(酵母菌葡萄糖溶液)。检测CO2的产生，装置如图所示。说明：甲为有氧装置，橡皮球通入外界氧气， 10%的NaOH溶液用于吸收空气中的CO2，以保证用于检测产物的锥形瓶中澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。乙为无氧装置，必须将酵母菌培养液封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是将锥形瓶中的氧气消耗完毕后再进行检测，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。检测酒精的产生：自B、D中各取2 mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液振荡并观察溶液的颜色变化。【设计意图】进行自变量控制和因变量检测。（4）实验现象：让学生根据实验结果填好实验结果表格。条件澄清石灰水的变化1、2两试管的变化甲组变混浊快无变化乙组变混浊慢出现灰绿色（5）实验结论：根据实验结果写出实验结论。 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下产生酒精，还产生少量CO2。学生：表达和交流，进一步探究。【设计意图】回顾探究环节，进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。【典型例题】 下图是某研究小组在探究酵母菌的细胞呼吸方式时的两套实验装置图，下列分析合理的是()A.为检验空气中的二氧化碳是否被A瓶完全吸收，可在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶B.实验中发现C瓶先变混浊后又澄清了，说明实验不成功C.实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾检测E瓶中物质会出现灰绿色D.D瓶封口后应立即接通E瓶，防止D瓶中的培养液被分解完【答案】A【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。三、细胞呼吸的方式(一）有氧呼吸讲述：有氧呼吸是绝大多数生物细胞呼吸的主要方式，必须有氧参与。1.主要场所：线粒体展示线粒体结构示意图，引导学生观察结构，理解结构与功能相适应。 线粒体具有内外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴。嵴的周围充满液态基质。内膜和基质含有许多种与有氧呼吸有关的酶。【设计意图】说出线粒体的结构和功能。2.过程（1）让学生阅读课本P93-94，完成下列表格。反应物 生成物 释能多少 反应场所 第一阶段 葡萄糖丙酮酸、H少细胞质基质第二阶段 丙酮酸CO2、H少线粒体基质第三阶段 H、O2、H2O多线粒体内膜（2）有氧呼吸三个阶段第一阶段：1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量H，释放少量能量，不需要氧参与，在细胞质基质进行。第二阶段：丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和H，释放少量能量，不需要氧参与，在线粒体基进行。第三阶段：第一、二阶段产生的H，经过一系列化学反应，与氧结合生成水，同时释放大量能量。需要氧参与，在线粒体内膜进行。（3）总反应式引导学生根据有氧呼吸过程三个阶段变化，写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。（4）过程和场所图解展示有氧呼吸过程图解，讲解有氧呼吸过程三个阶段变化和场所。【设计意图】说出有氧呼吸过程相关物质、能量变化。（二）无氧呼吸讲述：除酵母菌外，许多种真菌和细菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了进行有氧呼吸，缺氧下也进行无氧呼吸。无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。（1）过程让学生阅读教材无氧呼吸部分，完成下列表格，加以讲解。阶段具体过程发生场所第一阶段C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)4H少量能量(少量ATP)细胞质基质第二阶段2C3H4O34H 2C2H5OH(酒精)2CO2或者2C3H4O34H 2C3H6O3(乳酸)无氧呼吸全过程分为两个阶段，需要不同酶催化，都在细胞质基质进行。第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同。第二阶段：丙酮酸在不同酶催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖中大部分能量存留在酒精或乳酸中。(2)反应式让学生根据无氧呼吸过程写出反应式。分解成酒精的反应式：C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2少量能量。转化成乳酸的反应式：C6H12O62C3H6O3(乳酸)少量能量。讲解：酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫发酵。产生酒精的叫酒精发酵，产生乳酸的叫乳酸发酵。【设计意图】说出无氧呼吸过程以及与有氧呼吸的异同点。【典型例题】 下列关于“葡萄糖丙酮酸CO2”的过程的叙述，错误的是()A.过程可在植物细胞中进行，也可在动物细胞中进行B.过程可产生ATP，也可不产生ATPC.过程可产生H，也可消耗HD.过程可在线粒体中进行，也可在细胞质基质中进行【答案】D【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。环节三：课堂总结共同回顾归纳本节主干知识：项目有氧呼吸无氧呼吸不同点场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件需O2、酶不需O2、需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量特点有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没有完全释放相同点联系葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同实质分解有机物，释放能量，合成ATP意义为生物体的各项生命活动提供能量【设计意图】回顾归纳本节主干知识，突破重点。第2课时环节一：课程导入回顾有氧呼吸和无氧呼吸相关知识。【设计意图】通过对上一节课知识的回顾，巩固已学知识，为本节课奠定基础。环节二：讲授新课四、细胞呼吸的类型的判断引导学生根据有氧呼吸和无氧呼吸总反应式，分析反应物和生成物关系，归纳细胞呼吸的类型的判断方法。C6H12O6+6H2O+6O26CO26H2O大量能量。C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2少量能量。C6H12O62C3H6O3(乳酸)少量能量。1.一看反应物和产物 2.“二看”物质的量的关系不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸产生酒精。无CO2释放只进行无氧呼吸产生乳酸。酒精产生量等于CO2释放量只进行无氧呼吸产生酒精。CO2释放量等于O2的吸收量只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。CO2释放量大于O2的吸收量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自产生酒精的无氧呼吸。酒精产生量小于CO2释放量既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自有氧呼吸。【设计意图】总结细胞呼吸方式的判断方法。【探究】植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例) （1）装置1中加入NaOH溶液的目的是 ，根据有色液滴移动的刻度可知 。（2）装置2作用 。提示：（1）吸收二氧化碳 呼吸作用消耗的氧气的体积（2）比较种子发芽时进行呼吸作用消耗的氧气体积和释放二氧化碳的体积变化大小 。【分析】实验现象与结论实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 不动 右移 只进行产酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 【设计意图】运用判断细胞呼吸方式的方法解决问题。【典型例题】如图是探究酵母菌呼吸类型的装置，如果装置一中红色液滴向左移，装置二中红色液滴向右移，证明酵母菌()A.只进行有氧呼吸B.只进行无氧呼吸C.可能死亡D.既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸【答案】D【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。五、影响细胞呼吸的外界因素及其应用逐项展示温度、氧气、CO2浓度、含水量对细胞呼吸影响曲线，引导学生加以分析，并总结在实际生产的应用。1.温度对细胞呼吸的影响(1)原理：通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。(2)曲线分析在最适温度时，呼吸强度最大。超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降。低于最适温度，酶活性下降，呼吸速率下降。(3)应用低温下储存蔬菜和水果。蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。2.氧气浓度对细胞呼吸的影响(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。(2)曲线分析O2浓度0时，只进行无氧呼吸。0O2浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。O2浓度10%时，只进行有氧呼吸。O2浓度5%时，有机物消耗最少。(3)应用中耕松土促进植物根部有氧呼吸。无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。低氧仓储粮食、水果和蔬菜。3.CO2浓度对细胞呼吸的影响(1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。(2)曲线(3)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。4.含水量对细胞呼吸的影响(1)原理：水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。(2)特点：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。(3)应用粮食在收仓前要进行晾晒处理。干种子萌发前进行浸泡处理。【设计意图】分析影响细胞呼吸的因素；探讨影响细胞呼吸的因素在生活实际中的应用。【拓展】影响细胞呼吸的外界因素的应用注意点。1.影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度可采取供水、升温、高氧等措施；若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施（粮食的储存）。2.储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。【设计意图】强调影响细胞呼吸的因素在生活实际中的应用注意点。【连一连】细胞呼吸原理的应用实例【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。【典型例题】如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是()A.N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸B.M点是贮藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低C.该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解D.L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质【答案】C【设计意图】通过对应训练，突破难点，掌握知识。环节三：课堂总结共同回顾归纳本节主干知识：【设计意图】回顾归纳本节主干知识，突破重点。环节四：课堂练习【课堂诊断】1、生物的生命活动所需要的能量主要来自：（ A ）A、糖类的氧化分