“能量的释放和利用”一节的教学设计

房 娴

(江苏省南京市文昌初级中学 南京 210002)

1 教材分析

“能量的释放和利用”是苏科版《生物学》教材七年级上册第3单元“生物从环境中获取物质和能量”中第7章“能量的释放与呼吸”第1节的内容。

通过4、5、6章的学习，学生已知生物体内储存着能量，植物光合作用可以储存能量，人摄入食物可以获得能量，但是能量怎么释放出来？有什么作用？对于学生来说还是不清楚。因此，本节将教学重点定为： 通过“体验、感受、思考、探究、实验、讨论”等活动，揭示能量的释放与呼吸密切相关，深刻理解“生物的呼吸作用”这一核心概念。因为学生往往缺乏动、植物呼吸本质一致性的概念，所以本节将分析和理解“验证植物呼吸过程中气体的变化”实验方法、步骤和相关原理作为难点。本节内容建议课时是2课时，但是笔者将教材内容进行了重新整合，把内容浓缩为1课时，更利于学生对于“呼吸作用”这个重要概念的完整建构。

2 教学目标

基于课程标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标：

(1) 从生物体生命活动需要能量切入，分析能量的释放与呼吸密切相关，理解“生物的呼吸作用”这一核心概念，形成生物学的能量观。

(2) 设计模拟实验尝试“探究种子呼吸过程中释放热量”，进行“验证植物呼吸过程中气体的变化”的实验，提升科学思维和探究能力。

(3) 形成利用所学知识解决生活中的实际问题的意识。

3 教学过程

3.1 导入生命活动需要能量 教师展示动画并讲述： 含羞草叶片合拢、植物开花、心脏跳动、唾液分泌、肌肉收缩、睡觉，这些都是生物的生命活动，这些生命活动都需要能量。

设计意图： 考虑到初一学生对于生物学已知的并不多，所以用动画展示孩子们熟悉的几种生命活动，由教师直接告知生物体的各项生命活动都需要能量。

3.2 体验能量释放与呼吸的关系 教师设疑： 大家都知道能量来源于摄入的食物，那么食物中的能量是如何释放出来的呢？接着组织学生进行体验活动，进行1分钟的起蹲运动。让学生思考并回答： 剧烈运动后你们的身体发生了哪些变化呢？为什么出现这样的变化呢？坐着听课和起蹲运动哪一种消耗的能量多呢？教师小结： 我们都知道剧烈运动需要消耗更多的能量，因此我们的呼吸更加急促了，这说明能量的释放和呼吸有关。

设计意图： 学生已知剧烈活动消耗的能量更多，用体验和感受的方法，让学生真正感受到能量释放和呼吸有关。

3.3 探究种子呼吸过程中释放热量 教师告知学生热量就是能量的一种形式，然后展示小实验： 提前一天把小麦种子浸泡后放入保温瓶中，当时瓶内的温度是25℃，一天后的现在，温度有没有变化？经过测量，大家发现温度升高了。教师设疑： 这热量从何而来呢？是不是种子在呼吸过程中会释放热量呢？

接下来进行科学探究： 种子在呼吸过程中会释放热量。内容包括： ①提出问题： 种子呼吸过程中会释放热量吗？②作出假设： 种子呼吸过程中会释放热量。(提示： 假设并不是毫无根据的猜想，而是基于经验或者事实对问题的一种可能的解释。你们觉得种子呼吸过程中会释放热量吗？)③制订计划： 展示材料包(图1)，让学生根据提供的材料进行实验设计。在动手操作前，让学生思考： a.你会选择几种状态下的种子？b.是否需要记录最初的温度？c.24 h后应该观察什么？d.你能设计出实验记录表吗？学生思考后，在磁性白板上搭建实验装置，并设计和绘制实验记录表。接着以小组为单位进行展示，通过讨论这样几个问题来和学生一起分析实验设计中需要注意的原则： a.你们为什么要选择两种不同状态的种子呢？b.需要记录最初的温度吗？24 h后应该观察什么？c.保温瓶为什么要倒置呢？④实施计划： 观看教师提前录制好的视频并填表。⑤得出结论： 种子呼吸过程中会释放热量。

图1 “探究： 种子在呼吸过程中会释放热量”材料包

最后进行小结： 因为种子是植物的一种器官，而热量是能量的一种形式，所以我们得出： 植物的呼吸会释放能量；通过对照实验，也可以得出： 植物呼吸需要的条件是活细胞。

设计意图： 能量的概念很抽象，直接告诉学生热量是能量的一种形式，并且用提前做好的热水瓶实验给学生直观的印象： 种子呼吸作用能释放热量。通过模拟实验，并提前录制视频，将完整的探究过程呈现出来，引导学生得出结论： 种子呼吸过程释放热量，并推知： 植物呼吸过程释放能量，同时得出结论： 植物的呼吸需要的条件是活细胞。

3.4 验证植物的呼吸过程中气体的变化 教师设疑： 植物在呼吸的过程中会有气体的变化吗？大家都知道人呼吸的时候气体会发生变化。那么会发生什么变化呢？展示图片： 潜水员背着氧气瓶，可知人体呼吸需要吸入氧气。在告知学生二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性的前提下，请一位学生对着澄清石灰水吹气，发现澄清石灰水变浑浊。结果显示： 人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳。再次设疑： 我们通常所说的呼吸就是指人体或动物吸入氧气，呼出二氧化碳的生理现象。那植物体的呼吸也会发生这样的气体变化吗？

接下来进行实验： 准备两支瓶子，贴好标签A和B(图2)。A瓶中装入萌发的种子，B瓶中装入等量煮过的种子，盖紧瓶盖。将瓶子放在温暖处，24 h后取出。

图2 萌发种子瓶A瓶(左)和煮熟种子瓶B瓶(右)

实验一步骤： ①请大家合作，两位学生负责打开瓶盖，另外两位学生将A、B注射器(图3)分别伸入A、B瓶中抽取气体，并将气体分别注入澄清石灰水A、B(图4)中。②观察和描述澄清石灰水的变化。

图3 注射器A和B

图4 澄清石灰水A和B

实验二： 先展示小资料——氧气可以助燃。燃烧的物体在有氧的情况下，能够继续燃烧，而在二氧化碳较多、氧气量不足的情况下，就会熄灭。实验步骤： ①请大家合作，两位学生负责打开瓶盖，另外两位学生将两根木条点燃，同时分别伸入到A、B两瓶中；②观察和描述木条的燃烧情况。

接着学生进行实验，教师巡视全场进行指导，然后组织实验结果展示和描述。最终得出结论： 植物的呼吸产生二氧化碳；植物的呼吸消耗氧气。

设计意图： 从人的呼吸出发，让学生知道植物呼吸和人是否一样。通过两个分组实验，展示并交流后自然而然得出结论： 植物的呼吸产生二氧化碳，消耗氧气。

3.5 课堂总结 由植物推至动物和人，师生共同总结出呼吸作用的概念： 我们将生物体的细胞分解有机物，生成二氧化碳和水，同时释放能量的过程，称为呼吸作用。最后回到一开始导入时候的动画： 呼吸作用释放的能量用于生物体的各项生命活动。

设计意图： 通过实验知道了植物呼吸和人的呼吸都产生二氧化碳、消耗氧气，并且需要的条件是活细胞，再将呼吸作用的概念引出。再次总结能量释放出来用于各项生命活动，回到导入中的动画，首尾呼应，让学生形成能量的释放和利用的整体知识网。

3.6 课后拓展 引导学生思考： 今天的实验都是用的植物的种子，那植物的其他器官也能呼吸吗？鼓励学生结合教材125页的内容进行课后的拓展延伸。

设计意图： 课后拓展对于课堂教学是个补充，从课堂上使用的种子拓展到植物的各器官，可以引导学生用知识解决生活中更多实际问题。

4 教学反思

本节教学中，通过体验、探究、模拟实验、观看视频、实验操作、讨论等活动，激发学生的学习兴趣，注重发挥学生的主体地位，并通过教师适当的引导，提高课堂活动的有效性。一开始的体验活动恰到好处地引入了接下来要讨论的问题： 能量释放和呼吸有关；科学探究过程中，学生非常愿意动手和动脑；两个验证实验，实验的材料和装置都进行了创新，材料更易得，装置更简单，课堂上的实验现象也非常明显。整个教学流程从生命活动需要能量开始，最终又回到了呼吸作用释放的能量用于各项生命活动，有助于学生对于重要概念的建构，很好地达到了预期的教学目标。