5.3 探究酵母菌细胞呼吸的方式以“果酒制作预留一定空间的原因分析”为例-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

人教版高中生物必修一第五章第3节：探究酵母菌细胞呼吸的方式——以“果酒制作预留一定空间的原因分析”为例 一、使用教材 “探究酵母菌细胞呼吸的方式”是人民教育出版社2019年版高中生物学教材必修一《分子与细胞》第五章第3节《细胞呼吸的原理和应用》中的重要探究实验。 本实验在高中生物知识体系的架构中具有举足轻重的作用，位于“有氧呼吸和无氧呼吸物质与能量变化”之前，《细胞的能量“货币”ATP》之后，不仅能帮助学生掌握科学探究实验的一般思路和方法，提高实践能力，还帮助学生对“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”这一生物学大概念进行理解。 但是教材提供的参考方案中具有操作痛点，导致本实验的课堂复现及推广难度较大，很多教师只能以播放实验视频的形式向学生讲解实验内容，不能有效训练学生的科学探究能力。为了在课堂实践中增强学生参与感、激发思维活力、提升科学素养，设计系列实验，进行创新串联，引导学生从“物质和能量”视角分析细胞呼吸的方式，明白细胞呼吸的意义，包括“观察果酒制作过程中酵母菌出芽”（教师准备，学生观察）、“巧用‘预留一定空间’原理设计有氧呼吸和无氧呼吸装置”（学生设计观察）、“测量有氧呼吸和无氧呼吸温度曲线”（学生测定分析）、“血球计数板和稀释涂布平板法测量有氧环境下酵母菌数量”（学生操作分析）等实验。 二、实验器材 本次课程涉及到四个子实验，所需药品和器材分实验列出： （一）观察果酒制作过程中酵母菌出芽 实验器材：多功能数码液晶显微镜 实验试剂：a.质量分数为1%的酵母菌液 b.两个橘子 c.无菌水 （二）巧用“预留一定空间”原理设计有氧呼吸和无氧呼吸装置（主实验） 实验器材：①注射器（2只）②气球（2个）③100ml烧杯（2个）④1000ml烧杯（1个）⑤一次性滴管（3个）⑥白瓷盘（1个） 实验试剂：a.质量分数为20%的酵母菌液 b.质量分数为20%的葡萄糖溶液 c.溴麝香草酚蓝水溶液 d.热水 （三）测量有氧呼吸和无氧呼吸温度曲线（学生演示实验） 实验器材：①朗威®DISLab6.0数据采集器 ②温度传感器 ③单孔橡皮塞 ④双孔橡皮塞⑤广口瓶3个（150ml）⑥两根玻璃弯管 ⑦一根胶管 ⑧大烧杯1个（250ml）⑨水槽 实验试剂：a.质量分数为5%的酵母菌液 b.质量分数为5%的葡萄糖溶液 （四）血球计数板计数法和稀释涂布平板法测量有氧环境下酵母菌数量 实验器材：①制氧机 ②血球计数板 ③马铃薯琼脂培养基 实验试剂：a.刚活化的酵母菌液 b.有氧环境培养的酵母菌液 三、实验创新要点 （一）分析教材实验 教材提供的“探究酵母菌细胞呼吸的方式”原版实验中具有两大痛点问题。 问题1：存在较多操作痛点，例如锥形瓶体积大、试剂用量多、连接复杂、橡皮球或气泵间歇式通气（约50min）困难、操作过程繁琐、实验耗尽葡萄糖所用时间长、难以及时观察到实验结果等，受上述痛点所限，难以在有限教学时间内，带动全班学生体验完整实验。 问题2：实验本身更侧重产物（二氧化碳、酒精）的鉴定，没有通过测量，进而展示有氧呼吸和无氧呼吸释放能量大小的差异。 为了解决上述问题，设计系列实验，进行创新串联，引导学生从“物质和能量”视角分析细胞呼吸的方式，明白细胞呼吸的意义，包括“观察果酒制作过程中酵母菌出芽”（教师准备，学生观察）、“巧用‘预留一定空间’原理设计有氧呼吸和无氧呼吸装置”（学生设计观察）、“测量有氧呼吸和无氧呼吸温度曲线”（学生测定分析）、“血球计数板计数法和稀释涂布平板法测量有氧环境下酵母菌数量”（学生操作分析）等实验。 （二）提出改进要点 （1）情景一镜贯穿：为了引导学生形成基于“细胞呼吸”的完善知识体系，帮助学生从“物质和能量”视角分析细胞呼吸的方式，明白细胞呼吸的意义。本次实验设计，将四个子实验设计成实验串，将关联性极强的必修1“探究酵母菌细胞呼吸的方式”与选修1“果酒酿制”进行理论和实践的结合，以“果酒制作预留一定空间的原因分析”为情景，通过系列实验体会“预留一定空间”的重要价值，不仅能缓冲气压，还能在果酒制作初期提供有氧环境，促进菌体繁殖。 （2）装置复现简便：巧用“预留一定空间”的原理，结合相关文献，利用注射器和气球设计短暂有氧呼吸装置（约5min），该装置初期仅进行有氧呼吸，在气球没有涨大之前停止实验，将装置中通过有氧呼吸完成置换的气体推入气球中，可以用于测量有氧呼吸产生二氧化碳这一科学事实，所用装置材料易得，连接简便，复现性强。 （3） 能量测量量化：原实验不能检测细胞呼吸产生能量的情况，本次实验中引入朗威®DISLab6.0数据采集软件对反应体系中的温度（热能释放）进行实时监测，将非常微观、难以理解的细胞呼吸过程进行放大，证实细胞呼吸有能量释放，并且提供1mol葡萄糖彻底氧化分解或分解成乳酸时能量释放的数值，体会有氧呼吸和无氧呼吸释放能量大小的差异。 四、实验原理 （一）观察果酒制作过程中酵母菌出芽 实验原理： 刚活化的安琪酵母菌在镜下观察时，多为单细胞形态，在参与酿酒的过程中，由于酿酒发酵装置中预留一定空间，有少量氧气的残留，故能促进菌体繁殖，镜下观察时会看见较多酵母菌呈现“出芽”现象，结果见图2。 实验意义： 通过显微观察，让学生发现“酒精发酵过程中酵母菌具有出芽的形态变化”，引导开展“果酒制作预留一定空间的原因”预分析，激发其探究学习的兴趣。 图1 果酒酿制“预留一定空间” 图2 果酒制作过程中酵母菌“出芽” （2） 巧用“预留一定空间”原理设计有氧呼吸和无氧呼吸装置（主实验） 实验原理： 通过查阅文献数据得知，在含有少量氧气的装置中，酒精并不是在反应初期形成，说明前期仅进行有氧呼吸，见图3。于是，用2只注射器先分别吸取质量分数为20%的活化酵母菌培养液10ml，随后再分别吸取质量分数为20%的葡萄糖溶液10ml，现2只注射器均可视为无氧实验组，取其中一组吸入6ml的空气，将无氧实验组转变成有限氧气实验组（初期进行有氧呼吸），再用气球收集两个实验组中产生的二氧化碳，“无氧”和“有氧（由于氧气含量有限，实际为少量组）”对比实验组的设计简图见图4。 酵母菌进行无氧呼吸会引起气压变化，使气球涨大的气体即为二氧化碳，酵母菌进行有氧呼吸不会引起气压变化，故应在气球涨大前（35℃，5min，反复实验的摸索数据），将针筒中6ml气体推入气球中（装置中气体已发生氧气到二氧化碳的置换），用溴麝香草酚蓝水溶液对收集到的气体进行检测，发现溶液由蓝变绿再变黄，酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均产生二氧化碳，结果见图5。 实验意义： 培养学生融会贯通的能力，在挖掘生产果酒“预留一定空间”价值的同时，对“空气中含有一定量氧气”这一特点进行合理应用，设计材料易得、效果显著、复现性强的有氧（由于氧气含量有限，初期进行有氧呼吸）实验装置进行实验，通过实验测得酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均产生二氧化碳这一科学事实。此外，给酵母菌提供营养的葡萄糖是还原糖，它也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应，所以，想检测酒精，就要耗尽溶液中的葡萄糖，为了节省时间，老师需提前在实验室中进行检测，发现确实有酒精产生。通过实验帮助学生建立细胞呼吸的正确物质观。 图3 少量氧气装置中二氧化碳、氧气和酒精含量变化 图4 “无氧”和“有氧（由于氧气含量有限，实际为少量组，初期仅进行有氧呼吸）”对比实验组的设计简图 图5 最左为对照，中、右表示酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生二氧化碳 （3） 测量有氧呼吸和无氧呼吸温度曲线（学生演示实验） 实验原理： 采用“预留一定空间”的有氧组（氧气含量有限，实际为少量组）进行实验，共3组，A组质量分数为5%的葡萄糖溶液100ml，B组质量分数为5%的酵母菌液100ml，C组为质量分数为5%的葡萄糖溶液50ml+质量分数为5%的酵母菌液50ml，三组在实验前均控温在27℃，并且同时在水槽中水浴处理，尽量避免外界环境的温度变化对三个组的差异化影响，连接方式见图6。 A组和B组为对照组，不能发生细胞呼吸，C组含有酵母菌和葡萄糖可以发生细胞呼吸，放出热量。水槽中水的起始温度为27℃，随着水槽中水温的下降，三条曲线均呈现下降趋势，但是C组由于进行细胞呼吸，所以温度下降较慢，数据见图7。 实验意义： 该实验耗时较长，约为3h，故邀请生物兴趣小组提前完成，课堂引导学生进行数据分析。在完成实验的过程中不仅能开阔学生眼界，提高实验操作能力，还帮助学生建立细胞呼吸的正确能量观。 图6 生物兴趣小组测量细胞呼吸释放能量曲线 图7 酵母菌细胞呼吸释放能量曲线 （四）血球计数板计数法和稀释涂布平板法测量有氧环境下酵母菌数量 实验原理： 在实验室用便携制氧机尽量营造有氧环境20h，促进酵母菌繁殖，增加种群密度。通过镜下观察发现酵母菌呈现“出芽”状态（见图8），随后分别采用血球计数板计数法和稀释涂布平板法估算有氧呼吸过程中酵母菌数量变化。 将血球计数板计数结果用数学模型展示，直观形象。由于学生初次尝试稀释涂布平板法，操作较为生疏，涂布时没有涂布均匀，导致有些地方无菌落，有些地方菌落密集，虽然影响统计的准确度，但仍能看出菌落数量增多趋势，数据见图9。 实验意义： 观察有氧条件下酵母菌“出芽”现象，并通过亲自动手实验，估算出有氧呼吸促进菌体繁殖等数据，与之前“预留一定空间”的预分析不谋而合，进而认可有氧呼吸促进菌体繁殖这一科学事实，体会有氧呼吸的重要意义。 图8 有氧条件下酵母菌“出芽” 图9 有氧条件下酵母菌数量增多 五、实验教学目标： （1）通过显微观察，让学生发现“酒精发酵过程中酵母菌具有出芽的形态变化”，引导开展“果酒制作预留一定空间的原因”预分析，激发其探究学习的兴趣。同时，鼓励学生在真实生产、生活和劳动情景中，善于观察生命现象、发现生命规律、揭示生命本质，建立“结构与功能”、“物质与能量”等生命观念。（生命观念） （2）通过动手实验，验证酵母菌细胞呼吸有二氧化碳、酒精等产物产生、有能量产生，并对现有佐证数据进行分析，证实有氧呼吸释放的大量能量有利于菌体繁殖。在“提问”、“实证”、“分析”的过程中培养学生的科学探究能力和探索精神。（科学思维、科学探究） （3）通过建模指导，让学生绘制“细胞呼吸概念图”，厘清有氧呼吸和无氧呼吸过程中物质形式和能量大小的异同，提升学生科学思维能力。（科学思维） （4）利用概念图，完善“果酒酿制需预留一定空间”的预分析，将理论知识与实践活动相联系，并作出科学合理的解释，促使学生感悟到科学知识能应用于生产、生活和劳动，并服务于社会。（社会责任） 六、实验教学内容： ( 通过显微观察， 激发学生探究学习的兴趣。 ) ( 鼓励学生在真实生产、生活和劳动情景中，观察生命现象、发现生命规律、揭示生命本质，建立 “ 结构与功能 ” 、 “ 物质与能量 ” 等 生命观念 。 ) ( 学生活动一：观察果酒中酵母菌形态变化 ) ( 酵母菌 “ 出芽 ” ) ( 无证据支撑 ) ( 菌体繁殖 缓解气压 ) ( “ 果酒制作过程中预留一定空间 ” 的原因 预分析 ) ( 通过实验，验证物质和能量的产生，菌体的繁殖。 在 “ 提问 ” 、 “ 实证 ” 、 “ 分析 ” 的过程中培养学生的 科学探究 能力和 科学思维 。 ) ( 学生活动二：探究酵母菌的细胞呼吸方式 ) ( 无氧组 少氧组 ) ( 设置实验装置 ) ( 少氧组 可测定 “ 有氧呼吸产生二氧化碳 ” 这一事实 ) ( 实验证据 ) ( 分析实验装置 ) ( 有氧呼吸产生CO 2 无氧呼吸产生CO 2 +酒精 ) ( 验证物质产生 ) ( 有氧呼吸释放大量能量 无氧呼吸释放少量能量 ) ( 验证能量产生 ) ( 有氧呼吸利于菌体出芽，进而增加菌体数量 ) ( 在绘制 “ 细胞呼吸概念图 ” 过程中，厘清有氧呼吸和无氧呼吸过程中物质形式和能量大小的异同，提升学生 科学思维 。 ) ( 验证菌体繁殖 ) ( 学生活动三：构建酵母菌细胞呼吸概念图 ) ( 将理论知识与实践活动相联系，并作出科学合理的解释，促使学生感悟到科学知识能应用于生产、生活和劳动，并服务于社会。（ 社会责任 ） ) ( 厘清有氧呼吸和无氧呼吸过程中物质形成和能量大小的异同 ) ( 菌数量 “ 多 ” 酒品质 “ 好 ” 安全性 “ 高 ” ) ( 有证据支撑 ) ( 对 “ 果酒制作过程中预留一定空间 ” 的原因 进行总结 ) 七、实验教学过程 教学环节 教师行为 学生活动 教学意图 学生活动一：观察果酒中酵母菌形态变化 【提问】说起美食，当然少不了从“旧时光里走来的传统发酵美食”了，同学们你们知道哪些传统发酵美食呢？ （介绍更多美食，打开学生眼界） 【播放视频】播放学生制作腐乳、果酒、泡菜等传统发酵美食的视频。 【提问】今天教师也带来了一种传统发酵美食，大家闻闻是什么呢？ 【提问】老师制作果酒前，将橘子进行了灭菌处理，让里面的所有微生物都失活了，那么，想制酒，要往里面加些什么菌呢？ 【提问】同学们见过酵母菌的镜下形态吗？酵母菌到底长什么样子？我们来看这个图片，是单细胞还是多细胞结构？ 【提问】经过这么长时间的发酵历程，酵母菌的形态有没有什么变化呢？我们现在来观察一下。 【提问】酿酒过程中，为什么酵母菌会出芽呢？ 【提问】那么你们在进行果酒制作的时候，往发酵瓶中泵入氧气了吗？那么氧气是从哪里来的呢？ 【提问】那你能试着对“果酒制作预留一定空间”的原因进行预分析吗？ 【提问】那你通过实验验证过吗？想不想通过实验探究你的原因分析是否正确？ 答：泡菜、豆瓣酱、毛豆腐等。 观看前置活动视频，回忆自己制作美食的过程。 答：果酒。 答：酵母菌。 答：单细胞生物，细胞明亮，活性好。 答：像小葫芦一样，像是两个细胞连在一起。（酵母菌的“出芽”现象） 答：发酵瓶中有少量氧气。 答：没有，果酒发酵预留一定空间，其中含有氧气。 答：酵母菌增殖和防止发酵液溢出。 答：没有实验验证过，想通过实验进行验证。 通过对美食的了解，拓宽学生的眼界。 通过“劳动教育”系列活动的开展，加强学生参与感。 通过显微观察酵母菌出芽生殖，引导开展“果酒制作预留一定空间的原因”预分析，激发其探究学习的兴趣。 鼓励学生在真实生产、生活和劳动情景中，建立“结构与功能”、“物质与能量”等生命观念。 学生活动二：探究酵母菌细胞呼吸的方式 学生活动二：探究酵母菌细胞呼吸的方式 学生活动二：探究酵母菌细胞呼吸的方式 学生活动二：探究酵母菌细胞呼吸的方式 【提问】酵母菌在有氧和无氧条件下，都能进行细胞呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸都会引起“气压变化”吗？ 【过渡】现在就让我们通过亲自动手实验，来验证“酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳，酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳”的科学事实吧。 【引导】在实验之前，我们要先来根据导学案中的表格，设计实验装置“有氧组”和“无氧组”。 【提问】如何收集二氧化碳呢？ 【提问】同学们想一想，你们刚才所构建出来的这个“有氧装置”，现在，到底是有“无限氧气”，还是有“有限氧气”呢？ 【引导】换句话说，就是拥有少量氧气对吗？所以“有氧组”现在变成“少氧组”了。 【提问】如果让“少氧组”的反应时间足够长，气球会不会涨大呢？ 【提问】气球为什么会涨大？ 【提问】既然“少氧组”中都已经进行无氧呼吸了，那我们还能用这套装置测出来“酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳”这个科学事实吗？ 【分析】请同学们观察导学案上的这个装置，跟我们的装置一样都是“少氧组”，我们来预测下，在“少氧装置”中，氧气、二氧化碳以及酒精含量的变化。 【分析】那么事实真的如此吗？我们来看下科学家们的测定结果。酒精是从一开始就已经产生了吗？ 【提问】我们现在可以用“少氧组”检测“酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳”的科学事实了吗？ 【引导】请同学们动手完成实验。 【提问】请同学进行实验结果分享，进行数据分析。你们组实验结果是什么样的呢？ 【提问】现在老师有一个问题，少氧组中的氧气来源是哪里？空气里除了氧气，还有二氧化碳，你怎么就能确定，让溴麝香草酚蓝水溶液变色的二氧化碳不是来自空气呢？ 【引导】说明我们确实验证出来酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳的科学事实。 【提问】无氧呼吸除了产生二氧化碳，还产生了什么？ 【提问】该如何验证酒精。 【提问】我们今天能检测酒精吗？ 【展示】除此之外，还有一个重要原因，在本实验中，给酵母菌提供营养的葡萄糖是还原糖，它也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应，所以，我们想检测酒精，就要耗尽溶液中的葡萄糖。这需要很长的时间，所以，老师提前在实验室中用跟大家一样的设备，进行了检测，我们来观察检测结果。 【提问】用菲林试剂检测菌液上清，呈现蓝色，说明？ 【提问】随后加入酸性重铬酸钾，菌液变成灰绿色，说明？ 【提问】到目前为止，我们对物质的鉴定就已经很完善了。在酵母菌进行细胞呼吸时，随着物质的产生，有没有能量的释放呢？ 【提问】那这些能量会转化成哪些形式呢？ 【引导】我也很好奇这件事情，于是就拜托生物兴趣小组，利用跟我们今天类似的装置，通过温度传感器，非常不容易的测得这组数据。 【提问】请同学们进行数据分析，看看酵母菌细胞呼吸时是否有能量放出，能量转化成热能了吗？ 【提问】很好，跟我们刚才的猜测很吻合。此外，我们在物质鉴定中发现，酵母菌进行无氧呼吸，产生了酒精，酒精里面有没有能量？ 【提问】有氧呼吸放出这么多能量的主要意义是什么呢？ 【提问】真的是这样吗？老师在实验室里努力营造了一个严格有氧的环境，我们发现有氧环境20个小时后，酵母菌“出芽”了，出芽就代表菌体数量一定增多吗？ 【提问】我们又邀请同学们进行了显微镜直接计数和稀释涂布平板法计数，发现酵母菌的数量增加了吗？ 答：有氧呼吸不会引起气压变化，但是无氧呼吸能引起气压变化。 （学生完成表格） 答：用2只注射器先分别吸取质量分数为20%的活化酵母菌培养液10ml，随后再分别吸取质量分数为20%的葡萄糖溶液10ml，现2只注射器可视为无氧实验组。取其中一组吸入一定量的空气，将无氧实验组转变成有氧实验组。 答：用气球收集二氧化碳。 答：有限氧气。 答：会涨大。 答：反应体系中进行无氧呼吸，产生的二氧化碳改变气压，使气球涨大。 答：能（不能）。（答案不统一，大家在思考） （学生完成曲线） 答：氧气量下降，二氧化碳量上升，酒精量从一开始就增加，一开始就进行无氧呼吸。 答：酒精不是从一开始就出现。以酒精产生的时刻为节点，将这段时间一分为二，前段时间只进行有氧呼吸，后段时间进行有氧和无氧呼吸。 答：能。并且要在气球涨大之前进行测量。 （学生完成实验） 答：我们用溴麝香草酚蓝水溶液检测二氧化碳，发现酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生二氧化碳。 答：设置对照，用装有溴麝香草酚蓝水溶液的滴管吸空气，没有颜色变化。 答：酒精。 答：用酸性重铬酸钾，变成灰绿色。 答：不能，没有相应试剂。 答：葡萄糖耗尽。 答：酵母菌无氧呼吸有酒精产生。 答：有。 答：热能。 答：释放了能量，实验组比对照组温度降低的慢，说明有能量的释放。用温度传感器测量，有数据，说明有能量转化成热能。 答：有。说明酵母菌有氧呼吸放出的能量多。 答：繁殖。 答：不一定。 答：菌体确实增加了。 培养学生设计装置的能力，设计实验的能力，解决科研问题的能力。 培养学生灵活应用实验用具完成实验的能力。用气球收集气体是比较经典的做法。 通过对实验现象的预分析，在进行实验前思考实验装置的可行性。 通过挖掘装置中可能存在的问题，引发学生深度思考，在预测“少氧组”物质变化的过程中，明晰装置特点。 通过对科学家测得数据和自己预测数据的对比分析，得出“少氧组”实际是可以测量“酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳”这个科学事实的。 培养学生的动手能力，让学生在实际操作过程中体会实验之美。 数据分析过程中，不仅要培养学生用科学语言描述实验结果的能力，还要培养学生通过设计对照提高实验可信度的能力。 通过引入“葡萄糖为还原糖，能跟酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应”的资料，让学生明白物质检测过程中会存在多个变量干扰，相关信息了解充分，是实验成功的重要保障。 帮助学生建立“物质与能量”观，酵母菌细胞呼吸的过程中，随着物质产生会有能量释放。 酵母菌细胞呼吸过程中温度曲线的测得十分不易，在对这组数据分析的过程中，不仅能提升学生思维品质，还能让其明白科学研究实属不易，养成严谨的科研态度。 通过分析有氧条件下酵母菌“出芽”，发酵罐中菌体数量增多等数据，体会有氧呼吸的重要意义。 学生活动三：构建酵母菌细胞呼吸概念图 【过渡】到目前为止，我们验证了酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳，无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，有氧呼吸放出的能量多，有利于菌体繁殖等科学事实。请同学们完成酵母菌细胞呼吸概念图。 【总结】科学研究是为了解决实际问题。您能否用既科学逻辑又简单易懂的语言将“果酒制作过程中预留一定空间”的原因说明白呢？大家讨论下。 学生完成概念图绘制，厘清有氧呼吸和无氧呼吸过程中物质形成和能量大小的异同。 答：果酒制作前期进行有氧呼吸，使菌数量增多，后期进行酒精发酵，产生的酒精多，但也产生二氧化碳，瓶内气压增大，如果没有预留一定空间，比较危险，预留一定空间，安全性提高。 帮助学生体验层层深挖现象，步步靠近真相的科研过程。培养学生将理论与实际相结合、科研与生产相结合、现象与原因相结合的能力。 注：上述表格中图片多数在实验原理中已经标注，为了实验教学过程的连贯性，承接上下文，故再次插入。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 ——以“果酒制作预留一定空间的原因分析”为例 主板书 副板书 图10 实验教学过程板书设计 图11 小组完成探究实验 图12 分享实验数据分析结果 学生观察酵母菌“出芽”现象，并且对“果酒制作过程中预留少量氧气”进行预分析，进而设计材料易得、效果显著、复现性强的有氧实验装置进行实验，通过“设计实验装置→分析实验装置→完成实验探究→分析实验数据→构建概念图解”等教学环节，在探究酵母菌细胞呼吸方式的过程中，挖掘“预留一定空间”的真实原因及其价值，并合理化应用。 八、实验效果评价： （一）实验证据完善，紧扣生物学大概念 本课程中通过引导学生动手完成实验和对真实证据的层层剖析，帮助学生达成对生物学大概念“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”的深入理解。 （二）装置设计巧妙，优化物质检测过程 在设计能够“鉴定酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳”的装置时，以“传统果酒发酵罐中预留一定空间”为灵感，吸取一定量的空气为酵母菌营造“有氧环境”，但是在课堂中难以营造长时间严格有氧环境，于是将“有氧组”转换成“少氧组”，学生查阅文献可知，“少氧组”前期仅为有氧呼吸，所以用“少氧组”就可以检测出“酵母菌有氧呼吸确实产生二氧化碳”这一科学事实，简单易行，效果明显。 （三）实践活动充分，培养学生科学素养 利用生物兴趣小组，完成“酵母菌细胞呼吸温度曲线”、“血球计数板计数”、“稀释涂布平板法计数”等实验。为了使“酵母菌细胞呼吸温度曲线”更为准确，采用温度传感器进行测量，仅单次测量需耗6小时，在此过程中不仅能帮助学生掌握科学探究实验的一般思路和方法，还让学生明白科学研究实属不易，养成严谨的科研态度。 （四）解决真实问题，彰显青年社会责任 将理论知识与实践活动相联系，对源于真实生活的“果酒制作过程中预留一定空间”基于科学事实作出合理的解释，促使学生在活动过程中感悟到科学知识能应用于生产、生活和劳动，并最终会服务于社会。 学科网（北京）股份有限公司 $$