基于iPAD互動(dòng)模式的“有氧呼吸”教學(xué)設(shè)計(jì)

馮碧薇

(上海市建平中學(xué) 200135)

1 教材分析

上?？萍及娓咧猩茖W(xué)教材第一冊(cè)第四章“細(xì)胞呼吸”一節(jié)，首先通過“酵母菌的呼吸方式”演示實(shí)驗(yàn)引出有氧呼吸和無氧呼吸的概念和機(jī)理。隨后詳細(xì)分析了有氧呼吸的過程，并簡(jiǎn)單介紹了無氧呼吸的過程、作用及無氧呼吸在發(fā)酵工業(yè)上的應(yīng)用。有氧呼吸是細(xì)胞的主要獲能途徑，是本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教材利用簡(jiǎn)單的圖片和文字使知識(shí)形象化。

本節(jié)課是“細(xì)胞呼吸”的第一課時(shí)，其中的關(guān)鍵問題是：細(xì)胞如何氧化分解葡萄糖產(chǎn)生能量？在常規(guī)教學(xué)中，對(duì)于這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，大多學(xué)生局限于識(shí)記的基礎(chǔ)，課堂互動(dòng)較少。目前，國(guó)內(nèi)許多學(xué)校已經(jīng)利用iPAD進(jìn)行課堂教學(xué)。這種教學(xué)模式可以讓學(xué)生隨時(shí)取用課程資料進(jìn)行學(xué)習(xí)和檢測(cè)；在課堂上能夠利用iPAD攝像頭功能，將教師現(xiàn)場(chǎng)的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行播放投影，也能夠快速地將個(gè)別學(xué)生的想法、設(shè)計(jì)分享給所有的學(xué)生，進(jìn)行課堂交流互動(dòng)[1]。在本節(jié)教學(xué)過程中，課前編寫電子書(可融入圖片、文字、視頻、練習(xí)題等)，學(xué)生利用iPAD進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)和閱讀。課堂上融入演示實(shí)驗(yàn)以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知，通過小組討論交流互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，利用IPAD為多媒體平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高效互動(dòng)。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)與技能 說出有氧呼吸的概念；能描述有氧呼吸的物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)換過程；能運(yùn)用細(xì)胞呼吸的知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象。

2.2 過程與方法 以iPAD課堂的形式，通過課前自主學(xué)習(xí)和課堂中利用電子書進(jìn)行小組討論學(xué)習(xí)；通過閱讀、交流和討論表達(dá)的過程，構(gòu)建細(xì)胞呼吸的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)分析解決問題能力。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過聯(lián)系生活和生產(chǎn)實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過小組學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的合作意識(shí)。

3 教學(xué)過程

課前多媒體移動(dòng)終端資源制作：使用iBooks Author軟件編寫“有氧呼吸”為主題的移動(dòng)終端電子書(資源能在iPAD等移動(dòng)教學(xué)設(shè)備上運(yùn)行)，電子書中可以插入文字、圖片、視頻、音頻、3D動(dòng)畫和檢測(cè)習(xí)題，制作的電子書截圖如圖1。將電子書課前發(fā)放給學(xué)生，學(xué)生利用iPAD進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)和閱讀，從電子書中的文字描述和動(dòng)畫過程中，歸納總結(jié)有氧呼吸三個(gè)階段，完成如下表1：

表1 有氧呼吸各階段比較表

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課 播放“士力架”廣告視頻，提問學(xué)生為什么虛弱的人在食用巧克力后可以恢復(fù)體力，其中包含的生物學(xué)現(xiàn)象是什么？學(xué)生通過觀察視頻和日常生活中的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)葡萄糖是人體主要的能源物質(zhì)。由此過程導(dǎo)入課程主題——有氧呼吸。

3.2 演示實(shí)驗(yàn)，提出問題 教師演示葡萄糖在體外燃燒實(shí)驗(yàn)[2]，同時(shí)利用iPAD錄像功能將實(shí)驗(yàn)過程同步投影到屏幕上。在學(xué)生觀察葡萄糖燃燒實(shí)驗(yàn)后，教師提問：①實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象？②葡萄糖燃燒的產(chǎn)物是什么？③若將手放置在燃燒匙周圍，有什么感覺？④為什么燃燒會(huì)發(fā)光和放熱？學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，運(yùn)用已有的生化知識(shí)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

通過簡(jiǎn)易課堂演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)葡萄糖在體外燃燒的過程和產(chǎn)物。隨后，教師引出葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)氧化分解的過程，提問學(xué)生：葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)氧化分解是否產(chǎn)物也是二氧化碳和水？是否有能量釋放？是否如同體外燃燒一樣劇烈？教師隨即展示加入酵母菌發(fā)酵后的面團(tuán)(課前將揉好面團(tuán)加入酵母菌，放入保鮮袋，恒溫培養(yǎng)2～3 h)，提問學(xué)生：觀察到什么現(xiàn)象？學(xué)生通過觀察現(xiàn)象，思考糖類物質(zhì)在體內(nèi)和體外氧化分解的差異。通過觀察酵母菌有氧呼吸現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)：加入酵母菌后的面團(tuán)表面有氣孔說明產(chǎn)生了氣體，面團(tuán)裝入的保鮮袋中有水滴；用手感受面團(tuán)表面有一定的溫度，說明伴隨著熱量的釋放。通過面團(tuán)中酵母菌有氧呼吸的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行比較葡萄糖在體內(nèi)外氧化分解的差異。

圖1 自編電子書教材“有氧呼吸”部分截圖

3.3 基于iPAD，高效互動(dòng) 教師提出問題：為什么葡萄糖在體內(nèi)氧化分解和體外燃燒具有這些差異？學(xué)生通過課前電子書的學(xué)習(xí)和小組交流合作總結(jié)有氧呼吸每一個(gè)階段的場(chǎng)所、反應(yīng)物、終產(chǎn)物和反應(yīng)式。各小組通過使用AirPlay播放器將iPAD上的結(jié)果以無線方式傳送到投影再到主屏幕，進(jìn)行交流和總結(jié)。同時(shí)，各小組互相指出不足之處，加以改進(jìn)。該環(huán)節(jié)通過電子書上動(dòng)畫展示和稍為復(fù)雜的反應(yīng)過程，培養(yǎng)學(xué)生深入分析、推斷的能力；檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果，判斷學(xué)生對(duì)于呼吸作用的類型、條件、生成物、反應(yīng)式、能量利用等知識(shí)的構(gòu)建水平；培養(yǎng)學(xué)生小組合作和交流展示的能力。

3.4 深度討論，檢測(cè)效果 教師設(shè)計(jì)一些相關(guān)問題和討論，學(xué)生通過材料的分析，利用學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行遷移和思考，提升對(duì)有氧呼吸各階段的認(rèn)識(shí)。教師通過讓學(xué)生進(jìn)行日常生活中相關(guān)的問題分析，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生深入思考和分析的能力。具體可選擇以下材料進(jìn)行分析討論：

討論1：將酵母菌研磨、離心分離后，得到上清液(含細(xì)胞質(zhì)基質(zhì))和沉淀物(含細(xì)胞器)，把等量的上清液、沉淀物和未離心處理的勻漿分別放入甲、乙、丙3個(gè)試管中，在3個(gè)試管中分別放入等量的葡萄糖或丙酮酸，學(xué)生討論分析產(chǎn)物是什么？

討論2：甲亢病人由于甲狀腺激素分泌過多，導(dǎo)致線粒體功能障礙；甲亢病人在有氧呼吸第III階段，電子傳遞鏈與ATP合成解偶聯(lián)，即其具有電子傳遞鏈但不合成ATP，請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)象分析甲亢病人可能出現(xiàn)的癥狀。

3.5 知識(shí)遷移，應(yīng)用拓展 引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)條件和過程分析有氧呼吸的影響因素，并舉例生產(chǎn)、生活中涉及有氧呼吸的現(xiàn)象和應(yīng)用。學(xué)生通過關(guān)注生活，體會(huì)生命科學(xué)與生活的密切關(guān)系，提高生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。通過日常生活中與有氧呼吸相關(guān)的案例分析(例如，耕地松土[3])，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生深入思考和分析的能力。可選擇以下材料引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析討論：

討論1：哈密瓜產(chǎn)于新疆，當(dāng)?shù)貧夂驐l件是白天氣溫高，晚間氣溫低，晝夜溫差大。請(qǐng)分析哈密瓜產(chǎn)量高、甜度大的原因。如何在農(nóng)業(yè)種植中獲得甜度較高的水果？

討論2：種子在萌發(fā)的過程中，有機(jī)物的含量和種類會(huì)發(fā)生怎么樣的變化？

3.6 課后探索 學(xué)生小組合作，按圖2安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，完成無氧呼吸探究型實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)思考和分析幾個(gè)問題：為什么要將試管放入溫水中？從塑料吸管中冒出的氣泡是什么？如果在混合物中加入更多的酵母，冒氣泡的速度會(huì)有什么變化？取出塑料吸管中的蘋果汁可以聞到什么氣味？

圖2 無氧呼吸探究型實(shí)驗(yàn)裝置

4 教學(xué)反思

目前，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)將iPAD這種新型信息工具運(yùn)用于教學(xué)，在課程實(shí)施的過程中，通過分組學(xué)習(xí)、小組討論和iPAD投影效果能夠較好地實(shí)現(xiàn)交流互動(dòng)。課后，保存在iPAD中的教學(xué)資源能夠便于學(xué)生隨時(shí)復(fù)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)。誠(chéng)然，在應(yīng)用iPAD于教學(xué)過程時(shí)，還應(yīng)當(dāng)思考和解決一些問題，例如本堂課使用iPAD教學(xué)的目的是什么？如果不使用iPAD教學(xué)，常規(guī)的教學(xué)方法能否實(shí)現(xiàn)？利用iPAD教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在哪里？總的來說，iPAD可以作為教學(xué)的一種手段和工具，但并不能替代教學(xué)設(shè)計(jì)本身；基于iPAD的教學(xué)方式應(yīng)當(dāng)符合整堂課本身的設(shè)計(jì)需求，利用其體現(xiàn)的高效互動(dòng)和多媒體整合特征來使課堂教學(xué)更生動(dòng)和有效。相信經(jīng)過不斷的探索和積累，iPAD教學(xué)模式將會(huì)變得更加成熟。