“能量的釋放”一節(jié)的概念教學(xué)設(shè)計(jì)

趙 艷 宋 靜 (江蘇省鎮(zhèn)江市第三中學(xué) 鎮(zhèn)江 212001)

1 教材分析

“能量的釋放”是蘇科版《生物》七年級上冊第3單元“生物從環(huán)境中獲取物質(zhì)和能量”第7章“能量的釋放與呼吸”第1節(jié)“能量的釋放和利用”的第1課時。本節(jié)課的主要內(nèi)容是構(gòu)建概念“呼吸作用”，而能量的釋放形式和利用則放在了第2課時。由于此時學(xué)生缺乏相應(yīng)的細(xì)胞學(xué)知識、化學(xué)知識等，“呼吸作用”成為初中生物學(xué)教學(xué)中的重難點(diǎn)之一。筆者歸納了與呼吸作用相關(guān)的6個關(guān)鍵詞： 有機(jī)物、氧氣、二氧化碳、水、能量、細(xì)胞，通過活動體驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、構(gòu)建概念圖、實(shí)驗(yàn)探究等一系列活動，逐步構(gòu)建并完善呼吸作用的概念和意義，獲得了比較好的教學(xué)效果。

2 教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo)：

(1) 通過測定不同狀態(tài)下的呼吸頻率，體驗(yàn)并說出能量釋放與呼吸的關(guān)系。

(2) 通過構(gòu)建呼吸作用概念圖，概述呼吸作用的概念和意義，發(fā)展歸納與概括、模型構(gòu)建的科學(xué)思維能力；通過探究植物呼吸過程中氣體的變化，發(fā)展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論的科學(xué)探究能力。

(3) 通過運(yùn)用呼吸作用原理解釋生活現(xiàn)象，發(fā)展提出合理化建議的能力。

3 課前準(zhǔn)備

分組實(shí)驗(yàn)材料： 錐形瓶、塑料袋、橡皮管、菠菜、澄清石灰水、廣口瓶、火柴、蠟燭等。

4 教學(xué)過程

設(shè)計(jì)意圖： 通過回憶“植物的光合作用”“人體對食物的消化和吸收”等相應(yīng)知識，讓學(xué)生認(rèn)識到能量來自我們食物中的有機(jī)物，而能量的釋放是在細(xì)胞中進(jìn)行的。這樣在前概念的基礎(chǔ)上建構(gòu)新概念，使前后知識一體化，不僅有利于學(xué)生對概念的理解，而且可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。而在板書歸納中，凸顯出呼吸作用的幾個關(guān)鍵詞： 有機(jī)物、細(xì)胞、能量，為后面構(gòu)建呼吸作用的概念打下伏筆。

4.2 活動體驗(yàn)，尋找聯(lián)系 引導(dǎo)提問：“我們每天從外界獲得食物和空氣，其中食物中含有能量，能量的釋放與呼吸有沒有關(guān)系呢？”然后開展活動“體驗(yàn)?zāi)芰酷尫排c呼吸的關(guān)系”，即： 分別測量學(xué)生安靜時、迅速起蹲1 min后的呼吸頻率。通過對測量數(shù)據(jù)的比較分析，得出結(jié)論： 能量消耗越多，呼吸頻率越快。教師再點(diǎn)睛指出： 也就是說，機(jī)體需要從空氣中獲得某種(些)物質(zhì)，來幫助我們釋放有機(jī)物中的能量。

設(shè)計(jì)意圖： 從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，促使學(xué)生思考能量與呼吸的關(guān)系；通過體驗(yàn)活動，既激發(fā)興趣、活躍課堂，又讓學(xué)生形成真實(shí)而深刻的認(rèn)識，從而把能量釋放與呼吸緊緊聯(lián)系起來。

4.3 數(shù)據(jù)分析，初建概念 通過分析“人體吸入氣體、呼出氣體成分含量比較表”(表1)，學(xué)生得出結(jié)論： 機(jī)體通過呼吸獲得了氧氣、排出了二氧化碳和水。

表1 人體吸入氣體、呼出氣體成分含量比較表

教師引導(dǎo)： 機(jī)體從空氣中獲得氧氣，以幫助分解有機(jī)物，釋放能量；分解有機(jī)物的過程中會產(chǎn)生二氧化碳和水等廢物，其中二氧化碳隨著呼吸排出體外，多余的水則從呼吸、尿液或汗液中排出。至此，又出現(xiàn)了另外幾個與呼吸作用有關(guān)的關(guān)鍵詞： 氧氣、二氧化碳、水。在此基礎(chǔ)上，教師提問： 能量是怎樣釋放的？場所、原料、產(chǎn)物分別是什么？板書構(gòu)建概念圖(圖1)。

圖1 呼吸作用概念圖

然后歸納： 我們把細(xì)胞分解有機(jī)物，生成二氧化碳和水，同時釋放能量的過程稱為呼吸作用；絕大部分的呼吸作用需要氧氣參與。這里可拓展介紹： 有的細(xì)胞在沒有氧的情況下，也可以分解有機(jī)物釋放能量，叫做無氧呼吸；無氧呼吸中的有機(jī)物分解不徹底，會產(chǎn)生乳酸等產(chǎn)物，例如肌肉細(xì)胞在劇烈運(yùn)動后，由于供氧不足會產(chǎn)生酸疼感。

設(shè)計(jì)意圖： 通過串聯(lián)舊知、活動體驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，凸顯出與呼吸作用相關(guān)的六大關(guān)鍵詞及它們間的聯(lián)系，從而一氣呵成導(dǎo)出呼吸作用的概念。這種基于生活和邏輯的概念構(gòu)建，既避免了生搬硬套、死記硬背，又有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。

4.4 對比呼吸，區(qū)別概念 提問： 想一想呼吸與呼吸作用是一回事嗎？學(xué)生體驗(yàn)呼吸，指出： 呼吸是指生物體吸入氧氣，呼出二氧化碳的生理現(xiàn)象；呼吸作用是在細(xì)胞中進(jìn)行的分解有機(jī)物釋放能量的化學(xué)反應(yīng)過程，兩者不是一回事。

設(shè)計(jì)意圖： 通過對呼吸與呼吸作用概念的比較，促使學(xué)生認(rèn)同兩者的區(qū)別，強(qiáng)化認(rèn)識呼吸作用的場所、意義等內(nèi)容。

4.5 探究植物，完善概念 提問： 植物體呼吸中氣體的變化與人體一樣嗎？學(xué)生往往會混淆已學(xué)過的光合作用知識，作出錯誤的假設(shè)。此時教師可出示實(shí)驗(yàn)器材圖片，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證自己的假設(shè)。在學(xué)生初步設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)后，教師提供準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)器材，開展分組實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證植物呼吸過程中氣體的變化”。然后表格歸納出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論(表2、表3)。

表2 驗(yàn)證植物的呼吸放出二氧化碳

表3 驗(yàn)證植物的呼吸吸入氧氣

由這兩個實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論： 植物體的呼吸，也是吸入氧氣、呼出二氧化碳。然后組織學(xué)生討論： ①植物體為什么要呼吸？②植物體哪些部位需要呼吸？哪些部位呼吸最旺盛？③植物體通過什么結(jié)構(gòu)與外界進(jìn)行氣體交換？④植物在白天呼吸嗎？為什么我們感覺不到？促使學(xué)生認(rèn)識到： 植物體所有生活著的部位(活細(xì)胞)都需要通過呼吸作用分解有機(jī)物，獲得生命活動所需的能量。

設(shè)計(jì)意圖： 通過探究植物的呼吸實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生再次體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，形成科學(xué)探究的意識。通過表格歸納，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論一目了然；通過小組討論，促使學(xué)生對植物的呼吸形成比較完整的認(rèn)識。

4.6 構(gòu)建公式，強(qiáng)化概念 提問： 你能用一個表達(dá)式概括呼吸作用的原料、產(chǎn)物和場所嗎？學(xué)生設(shè)計(jì)出呼吸作用表達(dá)式(圖2)。

圖2 呼吸作用表達(dá)式

設(shè)計(jì)意圖： 在認(rèn)同了生物體都需要呼吸作用后，用簡單的表達(dá)式歸納概念，有利于學(xué)生對概念的記憶、理解和應(yīng)用。

4.7 解釋現(xiàn)象，應(yīng)用概念 請學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，解釋下列現(xiàn)象： ①“鋤禾日當(dāng)午”，農(nóng)民為什么要給莊稼松土？②蘿卜存放久了，為什么會空心？③為什么姜農(nóng)進(jìn)入姜井時，容易發(fā)生窒息？你有什么辦法幫助姜農(nóng)們避免這類事故的發(fā)生？

設(shè)計(jì)意圖： 發(fā)展學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識解釋生活現(xiàn)象的能力，以及提出合理化建議的能力。

5 教學(xué)反思

本節(jié)課的主題是“能量的釋放”，能量的釋放是通過呼吸作用產(chǎn)生的，與呼吸作用相關(guān)的6個詞有： 有機(jī)物、氧氣、二氧化碳、水、能量、細(xì)胞。如何建立它們之間的邏輯聯(lián)系呢？

筆者從學(xué)生已有的舊知出發(fā)，把有機(jī)物、能量和細(xì)胞聯(lián)系起來；再從學(xué)生的體驗(yàn)活動入手，把能量與呼吸聯(lián)系起來；通過分析表格的數(shù)據(jù)，凸顯氧氣、二氧化碳、水的變化；通過分析能量的釋放場所、原料、產(chǎn)物，初步構(gòu)建呼吸作用的概念。在區(qū)別了呼吸與呼吸作用后，進(jìn)一步探究植物呼吸過程中氣體的變化，從而完善呼吸作用的內(nèi)涵。這樣基于生活、基于邏輯、基于科學(xué)探究的概念構(gòu)建，有利于發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。