1、酵母菌细胞呼吸方式的探究江苏省南通市石港中学 黄 新一、课标要求教师在教学中要组织好各种观察、实验等探究性学习活动，引导学生主动参与探究过程，帮助学生增强感性认识，变革学习方式，使学生领悟科学研究的方法并习得相关的操作技能，培养学生的科学探究能力与创造性思维能力。 具体内容标准：探究酵母菌的呼吸方式。二、教学目标1、说出酵母菌细胞在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物。2、使用一般的实验器具，掌握物质鉴定的一般方法。尝试从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题，作出假设，确认变量，设计可行的实验方案。3、认同生物科学的价值，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。三、教学重点和难点
2、1、教学重点：（1）酵母菌细胞在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物；（2）设计与实施实验方案。2、教学难点：（1）设计并实施实验方案。四、设计思路“ATP的主要来源细胞呼吸”一节教学分两课时，第1课时是“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，这是新教材增设的一个探究活动。在生物课程标准的具体目标“发展科学探究能力”中，提出听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。这项内容比之义务教育阶段探究能力目标有了更高、更具体化的要求。针对农村中学的教学实际，本案例设计遵循新课程“倡导探究性学习”和“注重与现实生活的联系”的基本理念，引导学生从生活走进生物，从探究走进科学，充分发挥探究活
3、动中学生的主体作用和教师的主导作用，让学生在思索、质疑、探究、实践中领悟科学研究的方法，发展科学探究能力。五、 活动设计教学过程教师活动学生活动活动目标及说明复习提问，导入新课学生表述过程中，教师仔细聆听，归纳学生的典型问题，引导学生确定本堂课要探究的问题 教师引导学生对上述问题充分发表看法，并作出假设。小组讨论，设计实验方案小组合作，实施方案小组交流，汇报结果，得出结论启发思维，再探究对本节内容进行归纳总结并出示思考题。迁移应用，形成能力提问：细胞生命活动所需的主要能源物质和直接能源物质分别是什么？ATP分子高能磷酸键中的能量主要来源于什么？总结过渡到细胞呼吸概念。提出生活中的问题引导学生描
4、述：家庭如何蒸馒头？如何酿酒？继续提问：蒸熟的馒头为什么比较松软？酒的主要成分是酒精，它是酵母菌在什么条件下产生的？酒精和二氧化碳是酵母菌在有氧条件下还是无氧条件下产生的？对学生的假设进行归纳：酵母菌在有氧条件下产生CO2，在无氧条件下产生酒精和CO2；酵母菌在无氧条件下产生CO2，在有氧条件下产生酒精和CO2；酵母菌在有氧和无氧条件下都产生了酒精和CO2。如何检验假设的正确与否，通过实验来证明。提出让学生思考讨论的问题：本实验的自变量是什么？（氧气的有无）因变量是什么？（是否有CO2和酒精产生）设置几个实验组？（2个）怎样控制有氧和无氧的条件？怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？（配制
5、适宜的酵母菌培养液，温度控制在2535）怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？用演示文稿投影两则背景知识：酵母菌是一种单细胞真菌，属异养型生物，培养液中必须含有现成的有机物。检测酒精的原理橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇（酒精）发生化学反应，变成灰绿色。该原理可用于检测司机是否酒后驾车。教师与学生共同分析实验方案的设计是否合理？有无漏洞？教师巡回察看，及时指导。由于本实验难度大，花时多，教师在课前组织部分学生对该方案进行了反复试验和改进，取得了很好的实验效果，并缩短了时间（整个过程约20分钟）。认真倾听，评价探究学习行为与效果。提出试验过程中遇到的两个问题
6、，让学生思考。为什么实验过程中有的小组从A瓶中取出的培养液经鉴定也变成灰绿色？如何改进？在组装丁图实验装置的过程中，为了控制无氧条件，用T形夹夹住橡皮管进行密封处理，结果发生了锥形瓶B爆裂和橡皮塞被顶脱的现象，这是为什么呢？如何排除这一现象的再次发生？由思考题提出问题：有人认为该实验装置中酒精和CO2的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关。你如何驳斥这种错误观点？ 回忆相关知识回答问题：主要能源物质是糖类，直接能源物质是ATP。ATP分子高能磷酸键中的能量主要来源于细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。学生甲、乙
7、分别阐述家庭蒸馒头和酿酒的过程。学生思考、讨论、回答问题并提出疑问：馒头比较松软是因为含CO2，CO2气体是由酵母菌在有氧条件下产生的，无氧条件下能产生CO2吗？酒精是酵母菌在无氧条件下产生的吗？有氧条件下能产生酒精吗？学生根据初中生物学知识和生活经验，尝试作出各种假设：学生甲： CO2是酵母菌在有氧条件下产生的，酒精是酵母菌在无氧条件下产生的；学生乙： CO2是酵母菌在无氧条件下产生的，酒精是酵母菌在有氧条件下产生的；学生丙： CO2和酒精都是酵母菌在有氧条件下产生的；学生丁： CO2和酒精都是酵母菌在无氧条件下产生的；学生分组讨论，选择实验材料用具，拟定方法步骤，初步画出实验装置图。选择的
8、材料用具：酵母菌、5%葡萄糖溶液、澄清石灰水、酸性重铬酸钾溶液、橡皮球、锥形瓶、弯头玻璃管、试管、滴管等。根据已有的化学知识，学生依据实验的基本思想设计实验方案。例如某小组设计方案如下：用A、B两个锥形瓶装入配制好的等量酵母菌培养液；橡皮球甲乙为检验两瓶是否有气体产生，橡皮塞上均插入一玻管，A瓶另加一支玻管，并用橡皮球通过玻管向锥形瓶内通气，以保证A瓶内有氧气存在，B瓶无氧，图示如甲、乙。将A、B瓶分别与装有澄清石灰水的锥形瓶D、E相连，图示如丙、丁。观察澄清的石灰水是否变浑浊。橡皮球丙丁学生对上述方案提出质疑：橡皮球间断而持续的通气，本身就通入了一定量的CO2，它也会导致D瓶中CO2变浑浊，
9、如何排除干扰？经讨论，该小组对上述丙图装置作了如下图戊的改进，即在瓶A前再加一个盛有NaOH溶液的锥形瓶C，让通入的气体先通过该锥形瓶，吸收掉其中的CO2。橡皮球戊依据上述设计方案，按组装实验装置，开始实验。实验小组同学分工协作，有的负责向锥形瓶通气（注意持续进行），有的负责观察培养液温度（A、B瓶均需放入温水中），有的负责观察澄清石灰水的变化，有的负责记录。一段时间后，D、E锥形瓶中澄清石灰水变浑浊（均变浑浊，D瓶浑浊程度比E大），检测A、B两锥形瓶中是否有酒精生成，具体方法是：取两支洁净的试管，分别从A、B两瓶中各取出2ml酵母菌培养液，再向两试管中滴加0.5ml的酸性重铬酸钾溶液并轻轻振
10、荡，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化。结果是：取自A瓶的酵母菌培养液没有变色，说明没有生成酒精；取自B瓶的培养液变成灰绿色，说明生成了酒精。分小组交流汇报实验结果，依据实验结果得出结论：酵母菌在有氧条件下产生大量的CO2，在无氧条件下产生酒精和少量的CO2。以上实验结果说明上述学生甲的假设是正确的。归纳酵母菌细胞呼吸的两种类型：有氧呼吸和无氧呼吸。学生积极思考，踊跃发言：A瓶通氧量不足，部分酵母菌进行了无氧呼吸。用橡皮球持续地向锥形瓶C内通气；培养液的量应适宜。用T形夹夹住橡皮管之前，瓶B中有一定的氧气，酵母菌进行有氧呼吸，产生CO2，同时也进行无氧呼吸产生CO2，增加了气体的压力，导
11、致瓶B爆裂。改进方法是：B瓶封口后不用T形夹夹住橡皮管，放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。将有氧呼吸装置和无氧呼吸装置各增设一个空白对照实验装置，即各再增加一个培养瓶中只加入葡萄糖水溶液，其它装置分别跟已有的有氧呼吸装置、无氧呼吸装置一致的实验装置，然后分别检验空白装置中是否有CO2或CO2和酒精生成。如果没有这些物质生成，则说明这种观点是错误的。积极思维，完成思考题： 适宜的温度条件下，在下列装置中都加入酵母（内有活酵母菌），其中适于产生酒精的装置是（A）酿酒过程中如何控制发酵环境中的氧气，为什么这么做？（略）温故知新，通过复习导入新课，使学生产生求知欲望。引导学生从生活走进生物
12、，认识到生物科学与人们的生活密切相关，激发学生学习生物科学的热情。该处设计体现了高中生物新课程 “注重与现实生活的联系”的课程理念。培养学生逻辑思维能力和推理能力。问题唤起思维。在设计实验方案前，设计问题串，引发学生回忆实验的基本思想和方法，顺利完成实验方案设计。提供学生未知知识，为学生顺利完成实验设计铺路搭桥。完善实验方案，减小实验的盲目性和随意性，增强实验的科学性和真实性。小组内成员的密切配合是实验成功的关键。用最规范的操作收获最贴近事实的结论。学生探究活动离不开教师的有效组织和引导。培养学生归纳能力和表达能力。实验中的意外，生成了进一步探究的新问题。培养学生应用知识解决实际问题的能力。六
13、、同行点评本堂课是一节探究活动课，如何保证探究活动的效果，教者作了充分的准备。主要体现了以下特点：1注重发挥学生的主体作用和教师的主导作用。现代教学论认为，教学应以“学生的发展为本”。在本堂课的活动中，学生经历了与科学家的科学探究同样的历程，包括提出问题，作出假设，设计方案，实施方案，收集证据，评价结果等，学生在这种多侧面的活动中，真正体验和领悟了科学研究的过程，理解和掌握了科学研究的方法和技能，提高了科学探究能力。同时，学生的探究活动不同于科学家的探究，必须在教师的指导下进行。特别是高一学生，探究活动刚刚起步，离不开教师的引导和点拨。本堂课教师既没有全程包办代替，也没有放任自流，而是在学生探
14、究中感到最困难的地方，适时地点拨引导学生，较好地发挥了教师组织者、引导者的作用，提高了探究活动的效果。2注重课堂的动态生成。课堂是动态的课堂，课堂教学中需要预设，但决不能紧紧依靠预设，要随时审时度势，预设根据课堂的变化而变化。苏霍姆林斯基说过：“教育的技巧并不在于能预见到课堂的所有细节，而是在于根据当时的具体情况，巧妙地在学生不知不觉中做出相应的变动。”本堂课学生实验中发生的意外，成为进一步探究的新问题，这是本堂课的一个亮点。3注重生物科学与现实生活的联系。普通高中生物课程标准（实验）提出的基本理念之一是“注重与现实生活的联系”。在本案例中，设计了密切联系生活的问题，例如我们吃的馒头和面包为什么比较松软，如何检测司机是否酒后驾车，家庭如何酿酒，为什么酿酒时要挖一个洞，酿酒过程中如何控制发酵环境中氧气等等，引导学生关注生活，让学生在现实生活的背景中学习生物学，并能运用生物学的原理和方法解决实际问题，很好地激发了学生的学习兴趣和热情。