5.3.1探究酵母菌细胞呼吸的方式教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章第三节细胞呼吸的原理和应用 第1课时 探究酵母菌细胞呼吸的方式 目标素养 1．通过探究酵母菌细胞呼吸方式，总结细胞呼吸的类型。 2．进一步加强学生的探究能力，掌握检测二氧化碳和酒精的方法，提高学生动手和合作交流的能力。 3．联系生活现象，激发学生对探究实验的兴趣，培养科学严谨的实验态度；通过改进实验方法的可操作性，增强学生乐于创新、敢于质疑的能力。 重点难点 重点 探究酵母菌细胞呼吸的方式。 难点 探究酵母菌细胞呼吸的方式。 教学准备 教师准备 1．提前活化酵母菌。 2．实验方案所需的材料及用具。 3．视频《探究酵母菌细胞呼吸的方式》《CO2的检测》。 学生准备 1．复习酶和ATP的知识。 2．预习探究酵母菌细胞呼吸的方式。 导入新课 导入一 教师 课件出示资料： 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 学生 回顾初中所学酵母菌的知识，小组合作回答下列问题： 1．都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 提示：通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 銀有所得 2．为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 提示：在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。 3．在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？ 提示：密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。 酵母菌是一类单细胞真菌，它与人类的生活息息相关。请举例说明。 学生酵母菌可用来做馒头、面包，酿酒等。 教师 从以上的实例可以看出来，在有氧气的时候，酵母菌可以生存，无氧气的时候，酵母菌也可以生存。我们可以利用实验来验证这一事实。 导入二 教师 课件出示新闻： 2016年8月的一天，福州市民张先生在家酿葡萄酒，然而深夜的一声爆炸声，却让他后怕不已：原来，酿酒的塑料瓶竟变成“炸弹”，深夜炸开，汁水四溅，瓶子也被炸得四分五裂。张先生说：“幸好当时书房没人，否则将被爆炸波及。”他说，爆炸威力不亚于一枚大爆竹，人若在旁边，不被炸伤，也会被塑料碎片割伤。 提问：为什么葡萄酒会爆炸？ 学生 因为在葡萄发酵为葡萄酒时会产生气体，使瓶中压力增加，从而发生爆炸。 葡萄发酵为葡萄酒主要与什么微生物有关？ 学生 酵母菌。 所以酵母菌细胞呼吸的产物都有什么？ 学生 有酒精和CO2。 酵母菌发酵时是否需要氧气？ 学生不需要。 酵母菌在有氧气的时候是否可以生存？ 学生可以。 教师 有氧气时，酵母菌呼吸作用产生的物质是什么呢？ 学生 水和CO2。 以上结论，我们可以通过实验来验证。 教学过程 环节：探究酵母菌细胞呼吸的方式 思路一 教师 在进行实验之前，我们先回顾一下有关酵母菌的知识。酵母菌是否具有线粒体？线粒体的功能是什么？ 学生」酵母菌属于真核生物，具有线粒体，线粒体是有氧呼吸的主要场所。 教师 要探究酵母菌细胞呼吸的方式，先要思考一下实验变量的相关问题。请先阅读教材相关内容，小组合作讨论： 1、该实验的自变量是什么？ 提示：该实验的自变量是是否有氧气。 2．如何设置自变量？ 提示：有氧气组要通气，无氧气组应密封发酵瓶。 教师 空气中含有少量的CO2，通入发酵液之前需要进行的操作有哪些？ 学生 空气通入发酵液前要利用NaOH溶液吸收空气中的CO2。 教师密封的发酵瓶中有没有空气？有没有氧气？怎么处理才能达到无氧环境？ 学生密封的发酵瓶中有空气，空气中的氧气可以通过酵母菌的有氧呼吸消耗掉。 该实验的因变量是什么？ 学生 本实验的因变量是呼吸作用的产物-酒精和CO2。 教师如何检测它们？ 学生 CO2可以用澄清的石灰水来检测，也可以通入溴麝香草酚蓝溶液，观察其颜色变化。酒精在酸性条件下与橙色重铬酸钾溶液发生反应，重铬酸钾溶液变为灰绿色。 教师 葡萄糖也可以与酸性条件下的重铬酸钾发生颜色反应，如何排除发酵液中的葡萄糖对实验结果的影响？ 学生 应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽培养液中的葡萄糖。 教师 无关变量有哪些？ 学生 培养温度，酵母菌的活性，培养液的pH、浓度和体积等。 如何控制这些无关变量？ 学生无关变量应相同且适宜。 根据以上分析，小组合作设计实验方案。 学生 实验方案： 1．称取等量的两份混匀的酵母菌溶液。 2．配制质量分数为5％的葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液。 3．搭建如图所示的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置。 4．相同的适宜条件下培养，观察、检测、记录。 教师 按照你们所设计的实验方案，利用实验桌上的仪器、溶液，组装实验装置，完成实验。 学生 实施实验。 由于课堂时间有限，不能很快观察到实验结果，播放视频《探究酵母菌呼吸作用的方式》。 教师酵母菌在有氧和无氧条件下，都会产生的产物是什么物质？有差别吗？ 酵母菌在有氧和无氧条件下，都会产生的物质是CO2。在有氧条件下，产生的CO2更多，产生速率也更快。 播放视频《CO2的检测》。 酒精是什么条件下的产物？ 学生酒精是无氧条件下的产物。 分析本实验的现象，可以得出什么实验结论？ 学生酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。 设计意图 先用问题串引导学生思考实验的变量控制及因变量的检测方法，再让学生小组合作设计实验方案，便于学生科学思维严谨性的培养。 思路二 教师 酵母菌与我们的生活息息相关，发面和酿酒都要用到酵母菌。根据这两个应用，推测酵母菌在有氧和无氧条件下，呼吸作用的产物分别是什么。 学生 有氧、无氧条件下都产生CO2，无氧条件下还会产生酒精。 科学研究的基本过程前两步是根据观察或实验提出问题、根据分析或推理提出合理的假说。现在我们提出的假说是酵母菌有氧、无氧条件下都产生CO2，无氧条件下还产生酒精。那我们下一步应该做什么？ 学生设计实验来检验假说是否正确。 请确定本实验的基本思路。 学生分别在氧气充足和无氧条件下培养酵母菌，检测CO2的释放量和酒精的产生。 请确定本实验的自变量和因变量，因变量如何检测，哪些是无关变量，如何处理无关变量。 学生本实验的自变量是是否有氧气；因变量是是否有CO2和酒精的产生；温度，酵母菌培养液的浓度、体积等是无关变量；无关变量应相同且适宜。 教师 CO2和酒精是如何检测的呢？请列表展示。 检测产物 试剂 现象 CO2 澄清石灰水 石灰水变浑浊 溴麝香草酚蓝溶液 溶液由蓝变绿再变黄 酒精 酸性条件下的重铬酸钾溶液 溶液由橙色变成灰绿色 课件出示图片。 酵母菌 酵母菌 质量分数为10％ 培养液 培养液 石灰水 的NaOH溶液 A B C D E 如图是探究酵母菌呼吸作用方式可能要用到的装置，甲、乙两位同学用所给元件搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置。 呼吸方式 甲同学 乙同学 有氧呼吸 无氧呼吸 B-C B-C 哪位同学的装置更合理？请说明理由。 学生 乙同学。E可以保证O2的充分供应，NaOH溶液的作用则是除去空气中的CO2，保证最后使澄清石灰水变浑浊的是酵母菌产生的CO2。 教师 无氧呼吸装置用B-C时，B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？ 学生 使酵母菌先将瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是酵母菌无氧呼吸产生的。 教师 检测酵母菌呼吸作用是否产生酒精时，是如何操作的？ 学生 各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（质量分数为95％～97％）并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。 教师 本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 学生 两组实验都是实验组。 教师 设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。本实验没有空白对照组，只有相互对照实验。 请利用桌上的实验器材和用具连接实验装置，并于8小时后来观察并记录实验结果。 学生 完成实验装置的连接。 预期实验现象是怎样的？ 学生 条件 澄清石灰水／出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液 有氧 变浑浊／快 无变化 无氧 变浑浊／慢 出现灰绿色 由此，我们的结论是什么？ 学生 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生CO2。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。 请总结科学探究的一般过程。 学生 提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→得出结论。 若某人呼出的气体中含有酒精，让他呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，会出现什么现象？ 学生 出现灰绿色。 教师由此推测对机动车驾驶员进行酒精测试的原理是什么？ 学生 酒精可与酸性条件下的橙色的重铬酸钾溶液反应，呈现灰绿色。 /饮酒驾驶是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg／100mL、、小于80mg／100mL的驾驶行为。醉酒驾驶是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg／100mL的驾驶行为。每一位公民都应尊重自己和他人的生命，做到“喝酒不开车，开车不喝酒”。 一 设计意图 在比较归纳、分析推理、总结中培养良好的思维习惯，巩固强化知识的同时，领悟探究实验的原理、方法和步骤。最后通过对机动车驾驶员进行酒精检测的情境，培养学生的社会责任感。 教学研讨 本节课通过学生自主学习、小组交流讨论、比较等教学方法，培养学生的独立思考、合作与探究的能力。学生自己动手操作实验、观察实验现象、分析实验结果，使学生真正参与到了探索知识的过程中，体会到了学习的乐趣。 学科网（北京）股份有限公司 $$