初中第1节 能量的释放和利用教案设计

第7章第1节  能量的释放和利用

一、教学目标

1.知识目标

（1）了解生命活动所需能量来自细胞中有机物的分解；

（2）了解呼吸作用是能量释放的主要途径；

（3）描述呼吸作用的主要原料及产物。

2.能力目标

（1）尝试设计“验证植物呼吸释放二氧化碳”实验并进行该实验；

（2）通过连续多个实验，尝试从不同角度验证同一个科学概念的不同方面，了解这种方法的意义。

3.情感态度与价值观目标

（1）体验运动与呼吸的关系，养成热爱生命的观点和热爱体育运动的习惯；

（2）认同呼吸作用知识在生产、生活中的科学价值和社会价值。

二、教学设计分析

在本节教学中，教师要帮助学生形成的重要概念是：在生物体内，细胞通过分解糖类等有机物获得能量用于生命活动，同时生成二氧化碳和水。但是有机物中的能量被释放出来对于学生是个非常抽象的过程，因此在本课设计从学生的生活感受入手，发掘出其中与能量释放有关的各种表现，再通过科学实验验证这些表现确实与能量释放有关。整个教学设计中关于重要概念的每一要点的得出，完全是从学生的切身感受出发，再提炼到理性认识，符合学生的认知规律，体现了新课标的要求。

三、教学重难点分析

教学重点：理解生物通过呼吸作用释放能量，建立“呼吸作用”的概念。

教学难点：推导呼吸与能量释放关系中的理性思维，理解“呼吸作用”概念的内涵。

四、教学准备

提前两周准备大量蚕豆，随机取一组（10粒）干种子称重并拍照记录，泡水萌发后将这组种子烘干称重并拍照记录，其他种子正常泡水萌发；提前48小时准备“验证萌发的种子释放热量”实验并将准备过程录制为微视频；提前24小时准备“验证植物呼吸消耗氧气”实验装置2套以及“验证植物呼吸释放二氧化碳”实验装置13套。

五、教学过程

【导入】剧烈运动时你的身体有哪些变化？

学生：身体发热、出汗、气喘吁吁、腿很酸、觉得饿。

那你知道剧烈运动时我们身体消耗能量是比较多还是比较少呢？

学生：消耗能量多。

消耗能量多的时候我们身体产生了发热、出汗、气喘等表现，这些表现和消耗能量之间有什么关系呢？今天让我们一起来探究一下。

【活动一】验证种子萌发时释放能量

我们同学感觉剧烈运动的时候身体发热，而热量是能量的形式之一，也就是身体在释放能量，但这是你的感性认识，我们能不能用科学的数据来证明呢？因为人体具有复杂的体温调节系统，所以老师选择了另一种实验材料——植物的种子，而且是萌发的种子。为什么是植物的种子呢？因为植物没有体温调节系统，如果释放出热量我们比较容易监测。为什么选择萌发的种子呢？因为萌发状态是植物的一种比较强烈的生命活动，类似我们的剧烈运动，实验现象会比较明显。

那么实验是怎么操作的呢？请大家看老师录制的一段实验准备视频。

请问你能猜测出保温瓶在本实验中的作用吗？

学生：收集释放出来的热量

那如果种子释放出了热量，温度计的读数会有什么变化？

学生：温度计的读数会升高

那现在请大家来看看实验台上的温度计读数有没有变化。

学生：空瓶组没有变化，萌发的种子一组温度升高，死亡的种子一组没有变化。

得出结论：萌发的种子释放能量。

【活动二】验证种子萌发时消耗有机物

衔接语：那能量是从什么物质里释放出来的呢？你还记得我们学过什么物质里储存有能量吗？

学生：糖类、脂肪等有机物。

通过称量实验前后种子的质量，发现种子质量减轻，再通过分析：实验前是充分干燥的干种子，萌发时虽然泡水，但称重前进行烘干，可以认为水的质量可忽略不计，无机盐在植物体内的质量本来就非常非常少，即使萌发过程中有损失也不会造成实验前后质量的巨大差距，因此减轻的质量主要来自有机物，得出种子萌发时消耗有机物。

【小结1】生物通过分解有机物释放能量

衔接语：那有机物是如何被消耗的呢？

动画展示有机物被分解，同时释放出能量的过程

生物通过分解有机物释放能量。

【活动三】体验能量释放与呼吸的关系

衔接语：在刚才的动画中大家看到有机物被分解的时候，还伴随着其他物质的变化，这些物质是什么呢？地球上的物质有成千上万种，我们如何较快的发现能量释放与哪些物质有关呢？让我们还是从生活经验中找一找。大家刚才提到了气喘吁吁，那是不是和呼吸以及呼吸中的气体有关呢？

学生当场做体验活动并测量三种状态下的呼吸频率：安静时、迅速起蹲1min后、休息5min后，得出结论：能量消耗多时呼吸频率高、能量消耗少时呼吸频率低，能量的释放与呼吸密切相关。

【活动四】验证呼吸过程中消耗氧气

衔接语：能量释放多时呼吸也加快，那你知道这是为了获得什么气体吗？

学生：氧气

人释放能量的时候需要较多的氧气，萌发的种子也在释放能量，那它也需要氧气吗？

老师示范实验（包括设计思路和操作方法）：验证萌发的种子消耗氧气

【活动五】验证呼吸过程中释放二氧化碳

衔接语：呼吸加快除了可以获得较多的氧气，还可以较快的排出一种气体，你知道是什么吗？

学生：二氧化碳

对，人释放能量的时候会排出较多的二氧化碳，那萌发的种子也在释放能量，它会排出二氧化碳吗？

学生分组设计实验（模拟借鉴之前老师的实验，思考选材、变量的控制、验证方法等），小组汇报设计方案，老师点评。

学生分组进行实验，验证萌发的种子释放二氧化碳

【活动六】验证呼吸过程中产生水

衔接语：除了消耗氧气和呼出二氧化碳，还有别的物质变化吗？我们很多同学提到会出汗，是不是有水分产生呢？

学生观察之前的两组实验装置，发现实验后的装置壁上比实验前多了很多小水珠，说明能量释放的时候还会产生水

【小结2】呼吸作用的物质变化

衔接语：通过上面的三个实验，我们发现在分解有机物释放能量的时候还伴随着一系列的物质变化。我们一起来将它们小结一下：生物利用氧气，分解有机物，释放能量，同时产生二氧化碳和水，我们称为呼吸作用。

【活动七】呼吸作用的发生部位

衔接语：那是不是只有萌发的种子会发生呼吸作用呢？

展示老师用其他植物器官（根、茎、叶、花、果实、种子）做的一系列实验，都能发生上述实验现象，说明植物的每个部位都能进行呼吸作用。你知道构成这些部位的最基本单位是什么吗？

学生：细胞

【小结3】活细胞进行呼吸作用

衔接语：那是不是只有植物细胞会进行呼吸作用呢？我们进行的一系列实验是从人体的体验出发的，我们的感受也证实了呼吸作用中的一系列变化，动物也有和我们一样的体验。因此无论是动物还是植物，呼吸作用就是发生在生物的每一个活细胞里。

【活动八】辨析光合作用对呼吸作用实验的干扰

衔接语：老师在用植物其他器官做实验的时候也不是一帆风顺的，比如用叶子这一组，实验现象并不明显，甚至相反，直至老师将整组实验装置放在暗处24小时后，才获得了较明显的实验现象，你知道是为什么吗？

学生讨论思考：叶片在光下会进行光合作用，光合作用时会吸收二氧化碳放出氧气，所以实验现象不明显。

是的，所以我们同学以后在设计实验的时候，如果没有出现预期现象，要仔细思考可能的原因哦。

【生活应用】

衔接语：今天我们认识了生物释放能量的主要途径——呼吸作用。让我们来看看在我们的生活中有哪些相关的现象？

1、     为什么农民在播种之前要松土？

答：增加土壤中的含氧量，以利于种子呼吸作用释放出能量用于萌发。

2、     为什么蔬菜、水果要放在冰箱冷藏？

答：降低蔬菜、水果呼吸作用的强度，以减少有机物的消耗。

3、     你能停止片刻的呼吸吗？为什么？（片刻指几分钟）

答：不能。身体内的每个活细胞每时每刻都要使用能量以维持生命活动（细胞分裂、细胞生长、细胞分化等等），这就需要不停进行呼吸作用，呼吸可以获取呼吸作用所需的氧气并排出多余的二氧化碳，因此人不能长时间停止呼吸，人们也把呼吸看做生命的标志。

六、教学反思

整堂课从生活体验出发，引申出相应的实验探究，带领学生从感性认识到理性认识，符合现代教育理念。整堂课的活动较多，从单纯分析实验现象到老师示范设计，再到学生自主设计实验，实验的难度层层递进，因为有前面演示实验的层层铺垫，学生基本都能完成设计，理解实验设计的各个环节，科学探究能力得到了很好提升。