柯倩倩

（浙江省溫州中學，浙江 溫州）

一、背景

1.學情分析

細胞呼吸是高中生物代謝的一個重要部分，其內容主要涉及細胞呼吸的概念、需氧呼吸及厭氧呼吸概念、反應式和反應過程，以及影響細胞呼吸的因素。內容呈現出多而細的特點。

細胞呼吸一系列連續(xù)的新陳代謝活動，這些活動肉眼看不見，所以對于學生而言非常抽象。同時又有這么多的代謝反應，往往讓學生無從下手，很多學生在學習這塊內容的過程中習慣一個個代謝活動分開來記憶，這樣就導致對于呼吸過程中物質的去向非常不明確。

2.疑難分析

近年來，對于學生理解表達能力、獲取與處理信息的能力以及綜合運用能力的要求越來越高。所以一味不思考地去背，這樣不利于對學生能力的培養(yǎng)。如何精煉地復習這塊內容，使學生不僅可以鞏固基礎，同時又能對細胞呼吸過程有更加深入的理解與思考？是一貫的不思考效果好？還是多設計一些教學活動？活動過多是否會使課堂的重點基礎偏離？筆者嘗試了通過實驗裝置的分析幫助學生復習和鞏固細胞呼吸的相關知識。設計中通過任務驅動，激發(fā)學生的求知欲，提高學生分析和解決問題的能力。

二、教學實錄

1.直接導入

【設問】在已學的內容中哪些例子可以說明細胞是有活性的？

【生】質壁分離和復原；胞質環(huán)流；選擇特性；進行培養(yǎng)，看其能否進行繁殖；看其能否進行細胞呼吸……

【設計意圖】從學生的最近發(fā)展區(qū)出發(fā)，通過分析活細胞的特點，使學生能感受到新陳代謝對于活細胞的重要意義。同時可以達到檢測學生對于活細胞基礎代謝的掌握程度，可作為接下來復習的參考依據。

2.驗證活細胞進行細胞呼吸

【設問】活細胞可以用是否能進行質壁分離和復原；胞質環(huán)流；選擇特性；進行培養(yǎng)，看其能否進行繁殖等方法來直接觀察，而對于細胞呼吸這種方法我們很難直接觀察出來，同學們能否借助一些特殊的裝置來檢測細胞呼吸有無發(fā)生？

【活動】給定材料為酵母菌，能否設計裝置通過驗證細胞有無進行細胞呼吸，來證明其是否是活細胞。

【生設計一】：

實驗目的：驗證細胞為活細胞。

原理：酵母菌細胞呼吸會產生CO2，其遇到Ca（OH）2會生成CaCO3沉淀，溶液會變渾濁。

【生設計二】：

實驗目的：驗證細胞為活細胞。

原理：酵母菌細胞呼吸會產生CO2，其可使氣球膨脹。

【生設計三】：

實驗目的：驗證細胞為活細胞。

原理：酵母菌細胞呼吸會消耗O2，同時產生的CO2又會被NaOH吸收，容器中壓強變小，有色液滴將向左邊移。

師：是什么原因導致裝置內液滴移動？

引導學生回答：引起的原因是因為酵母菌細胞呼吸會消耗O2，同時產生的CO2又會被NaOH吸收，容器中壓強變小，有色液滴將向左邊移。

【設計意圖】在細胞代謝的考題中，經常出現裝置氣體變化類型的題目。以這個難點作為這節(jié)課的主線，通過對裝置中氣體體積的變化分析，在這個分析的過程中，學生對細胞呼吸的過程有更加深入的理解。

【設問】在某些情況下，裝置可以實現預期目的，但是有時該裝置卻達不到預期。你知道其中的原因嗎？

【設問】如果此時酵母菌進行厭氧呼吸呢？單憑這個裝置三能否測定其進行細胞呼吸呢？如何改進裝置呢？

添加一個與裝置三相同的，但其中的H2O取代NaOH。

酵母菌進行厭氧呼吸時會產生CO2，裝置四中的壓強會增大，液滴會出現向右移的現象。

【過渡設問】裝置三和裝置四的組合，除了可以用來判斷細胞的死活，還有什么用途嗎？

3.探究細胞呼吸方式

【設問】試分析過程中液滴移動的原因，液滴的運動狀態(tài)可以說明什么？

【生】引起裝置三動的原因主要是因其中氧氣被消耗引起的，因此，若其動則說明至少有需氧呼吸，若其不動則說明其只有厭氧呼吸。引起裝置四動的主要原因是因其中厭氧呼吸產生二氧化碳引起的，因此，若其動則說明至少厭氧呼吸，若其不動則說明其中只有需氧呼吸。

【設問】此裝置能推測所有生物的細胞呼吸方式嗎？

對于乳酸這類生物，其厭氧呼吸沒有產生二氧化碳，是不能通過這個裝置來推測其厭氧呼吸是否發(fā)生的。

【總結】

表一 實驗結果預測與結論

4.細胞呼吸的過程

【設問】你能寫出酵母菌作用過程中涉及的反應式嗎？

【生】需氧呼吸： →酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量

厭氧呼吸： →酶C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH+2CO2+2ATP

【設問】如果用同位素標記葡萄糖中的O元素，追蹤其短時間內的去向應該是怎樣的呢？

【設問】過程中哪一步產生CO2，哪一步產生水，哪一步產生的能量最多？

【活動】構建一個需氧呼吸的流程圖

【設計意圖】對于首先讓學生通過反應式的書寫對細胞呼吸的總物質變化有個大致的回顧，而后通過一系列問題，幫助學生回顧需氧呼吸的詳細步驟，通過這兩部分學生對于需氧呼吸基本回顧的差不多，但這是一個連續(xù)的代謝活動，所以最后通過流程圖的書寫使學生能將每個分散的步驟整合在一起。這塊的設計整體滿足學生的認知觀。

5.細胞呼吸的影響因素（細胞呼吸速率的測定）

【設問】裝置還有什么潛在功能呢？能否來探究影響細胞呼吸的影響因素？

【活動】以pH為例，能否利用該裝置設計實驗來探究pH對需氧呼吸的影響？

實驗材料：酵母菌、葡萄糖、NaOH、H2O、實驗裝置、不同pH緩沖液。

生設計：

第一步，選裝置。

第二步，準備若干個裝置三，每組中加入等量的NaOH、等量酵母菌、不同pH緩沖液、葡萄糖混合液。

第三步，測量相同時間后有色液滴偏移的距離，比較各組的距離。

【設計意圖】通過學生小組合作，來完成這項任務，這是對于細胞呼吸過程以及學生分析能力的檢測。就地取材，可讓學生體會到，生活中的這些裝置都可以隨意搭配，來研究各項實驗問題，只要肯思考和探究，再復雜的問題也可以通過最常見的實驗裝置研究得出。

【總結】探究細胞呼吸的影響因素過程中，實質是利用了單位時間內液滴移動的速度來推算出細胞呼吸的速率，進而推測出這些環(huán)境因素對于細胞呼吸的影響，所以裝置還可以用來測定細胞呼吸的速率。

【設問】除了pH有影響外，還有哪些因素，能否結合生活實例來回答？

【設計意圖】通過這個環(huán)節(jié)的設計，學生可以將課本上學到的知識返回到生活中，注重與生活相聯系，讓學習變得有意義，同時也可以提高學生的興趣。

舉例：創(chuàng)口貼、植物松土、稻田定期排水、發(fā)酵生產、果蔬、種子貯藏和提倡慢跑等。

6.課堂小結

細胞呼吸知識猜猜猜——運用本節(jié)課學習到的生物學語言

提供：物質類（丙酮酸、ATP、葡萄糖、水、乙醇、呼吸酶、乳酸、氧氣二氧化碳）

場所類（線粒體內膜、細胞溶膠、線粒體基質、嵴、細胞膜、線粒體、人成熟紅細胞溶膠、核糖體、細胞核）

生物類（人、蛔蟲、好氧細菌、甜菜塊根、乳酸菌、馬鈴薯塊莖、玉米胚、破傷風桿菌）

名稱類（糖酵解、乳酸發(fā)酵、厭氧呼吸、乙醇發(fā)酵、檸檬酸循環(huán)、需氧呼吸、電子傳遞鏈、細胞呼吸、呼吸速率）

活動形式：先選定一種類型名詞，其中一個同學比劃，另外一個同學猜。

【設計意圖】通過這種猜猜猜的方式，可以檢測學生對于細胞呼吸過程中有關過程以及名詞的掌握情況，達到學以致用的效果，同時也可以活躍課堂氣氛。

三、學生學業(yè)評價

教學評價是指教師在教學過程中有目的地觀察、測定學生在學習過程中的種種情況，從而對學生的學習目標、學習效果、學習質量、學習能力、學習態(tài)度等作出價值判斷，從而調整、優(yōu)化教學過程中的教學實踐活動。

在課堂上，始終使用激勵性語言，對學生的行為予以肯定，在過程中注重情感評價。通過積極的肯定，幫助學生放松心情，更加自信，更加主動地參與到課堂活動中來。對于本節(jié)課的學習目標、學習效果、學習質量等方面的判斷，我利用表二結合一部分習題考查，同時學生也可結合表二中的評價內容來反思知識體系是否完備。

表二 學生知識目標評價

四、課例反思

1.從教育理念角度

教育理念是指教師在對教育工作本質進行理解的基礎上形成的關于教育的觀念和理性信念。理念是行為的先導和指南，直接影響教師的教育態(tài)度和教學效果。在傳統(tǒng)教學中，單調封閉的教學模式使學生失去了好奇心、想象力和求知欲，影響了他們的生存能力、交往能力和獲取新知識能力的形成。本節(jié)課以STS的教學理念為指導思想，注重與生活相聯系，倡導探究性學習。體現在本節(jié)課主要以實驗裝置模型的改變?yōu)榫€路，通過問題的驅動，不斷給予學生問題，讓學生結合已學的知識，對裝置進行探究性的改變，解決了證明細胞是否為活細胞、細胞的方式以及影響細胞呼吸方式的一系列問題。教師在此過程中只是起到一個引導者的作用，體現以學生為主體的原則。但是實際上課中還是不能完全做到，把課堂完全交給學生，可能原因：自身的教學水平所限，還無法完全自如地進行掌握，還需要不斷通過實踐來完成。還有個原因所設置的問題還不夠開放，關鍵是對于課堂的把握來考慮導致的。

2.從教學目標設計的角度

由于是一堂復習課，所以更加側重過程與方法方面的目標。本節(jié)課的目標主要為：需氧呼吸及厭氧呼吸概念、反應式和反應過程，探討細胞呼吸與生產生活的關系，認同科學對技術、社會的促進作用，樹立科學技術是第一生產力的觀點。過程中通過對裝置的分析，側重了需氧呼吸過程中物質的變化。需氧呼吸過程中哪個過程產生的能量最多？水在哪個環(huán)節(jié)產生？這些問題的提出引導學生重視基礎知識和基本技能。細胞呼吸的影響因素在生活和生產中的舉例，又讓學生體會到科學、技術、社會之間的密切聯系，對學生有情感價值觀方面的提升。最后通過你問我答，通過對溫度影響裝置的設計，可以對本節(jié)課的知識目標進行檢測。

3.從教學過程的角度

本節(jié)課的教學過程中凸顯出分析與設計能力的培養(yǎng)。有老師聽了本節(jié)課，覺得重點在哪里？似乎對于細胞呼吸過程復習得不是特別精細，這也是設計本節(jié)課的遺憾，不能面面俱到。比如在設計影響因素時，沒有將幾個曲線拿出來分析只是提了下名詞卻沒有具體分析關系，這需要再加一節(jié)課對這部分內容進行完善?，F針對教學過程中出現的一些預設和生成環(huán)節(jié)的一些沖突進行分析。

本節(jié)課在剛開始設計的時候提出的問題通過什么樣的方式來檢驗呼吸。難道只有這些指標嗎？有學生提出來可以通過測溫度，或者測底物的減少來檢測。如果學生不朝著預設的思路走，只有教師自己提出，這樣的預設比較危險，很有可能達不到。還有個問題是沒有充分利用好課本，更多側重于題目和題型方面的指導。

本節(jié)課是否有效呢？真正的課堂有效性是從教學內容入手，教給學生最需要的、對學生發(fā)展最有用的知識和技能，這是教學有效性的前提，也是最本質的東西。要關注學生需要什么、有什么困難和需要什么幫助。不能說很完美地完成了所有目標，但是至少可以幫助學生構建起一個處理細胞呼吸過程中實驗設計的一個模型，總結后可以幫助學生減負。同時過程中通過任務驅動這種教學模式也是學生可以理解和接受的教學方式，指向明確，提高整個課堂的效率。