5.2.3 呼吸作用（教学设计）生物鲁科版五四学制2024七年级上册

第2章 植物体内的物质与能量变化 第3节 呼吸作用 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第3节　呼吸作用 教材分析 《呼吸作用》是（鲁科版2024）七年级上册第五单元《植物的生活》的第2章植物体内的物质与能量变化第3节的教学内容。本节《呼吸作用》是继《光合作用》之后，对植物体内物质与能量变化的另一核心阐释。其教学核心在于引导学生认识到：呼吸作用是所有活细胞共同的生命活动，它分解有机物、释放能量，为生命活动提供动力。 本节与“光合作用”构成一对既对立又统一的核心概念，是学生建立“物质与能量观”和“生命活动动态平衡观”的关键。在本节的教学设计中，教师应充当一个“破局者”和“连接者”。首先要打破学生“植物不呼吸”的前概念，通过扎实的实验证据建立新概念。随后，要成为连接者，将呼吸作用与光合作用紧密联系，引导学生从更高维度理解植物体内物质与能量的动态平衡，最终形成一个完整的、相互关联的知识体系，而非孤立的知识点。 教学目标 1、 通过探究种子在萌发过程中的物质与能量变化，形成物质与能量观，提升实验探究能力。 2、 能够归纳呼吸作用的表达式和实质，比较光合作用与呼吸作用的区别和联系，提升学生总结、比较的能力，通过举例分析呼吸作用原理的应用，提升学生科学思维。 3、 能够运用光合作用、呼吸作用的相关知识，解释生产生活中的相关现象，加强科学、技术、社会相互关系的教育。 教学重、难点 重点 探究种子在萌发过程中物质与能量的变化，呼吸作用的实质与应用，比较光合作用和呼吸作用的区别与联系。 难点 探究种子在萌发过程中物质与能量的变化。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 将点燃的核桃仁放入装有澄清石灰水的广口瓶中，待其燃烧完毕振荡广口瓶，观察现象。操作时，注意用火安全。 时间后，仔细观察塑料袋内壁的变化。 塑料袋内壁上的水珠来自植物。植物是怎样吸收、运输和散失水的?水对于植物的生活又有怎样的作用呢? 18世纪，拉瓦锡发现，物质的燃烧和生物的呼吸作用有些类似，从而初步提出了呼吸作用是物质缓慢氧化的过程的观点。后来，人们证实了呼吸作用就是细胞内有机物被氧化分解的过程。 学生认真听讲 学生认真听讲 新知探究 一、呼吸作用的实例 【活动一：演示实验】种子在萌发过程中的物质变化 实验 1 ：甲瓶装有萌发的种子，乙瓶装有等量煮熟的种子，将甲、乙两瓶同时放到温暖的地方。24 小时以后，观察蜡烛在甲、乙两瓶中的燃烧情况。操作时，注意用火安全。 实验现象：燃烧的蜡烛放进甲瓶里，火焰立刻熄灭了。燃烧的蜡烛放进乙瓶里，火焰没有立刻熄灭。 实验证明：呼吸作用吸收了氧气. 实验 2 ：甲瓶装有萌发的种子，乙瓶装有等量煮熟的种子。实验开始时阀门是关闭的。一段时间后，分别往甲、乙两瓶中注入清水，打开阀门，使瓶内的气体进入试管。观察试管中澄清的石灰水发生了什么变化。 实验现象：瓶里的气体能使澄清的石灰水变得浑浊 实验证明：呼吸作用释放出了二氧化碳。 【活动二：演示实验】种子在萌发过程中的能量变化 在上课的前一天，向两个暖水瓶（或保温杯）中装入种子：甲瓶装入萌发的种子，乙瓶装入等量煮熟并晾凉的种子。尽量保证两个瓶中初始温度一致。然后向瓶中各插入一支温度计。现在请你观察这两个装置内的温度有什么不同。 实验现象：装有萌发种子的暖水瓶内的温度升高。装有煮熟的种子的暖水瓶内温度不升高。 实验证明：呼吸作用放出热量，分解有机物，释放能量。 学生认真思考并回答问题 学生认真思考并回答问题 学生认真思考并回答问题 学生认真听讲 学生认真思考并回答问题 学生认真思考并回答问题 二、呼吸作用的实质 1、呼吸作用的概念：细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供生命活动利用，这个过程叫作呼吸作用。呼吸作用主要是在线 粒体内进行的。 2、呼吸作用表达式： 4、 呼吸作用物质变化：有机物在氧气的参与下，彻底分解成二氧化碳和水。 5、 呼吸作用能量变化：有机物中的化学能转化为细胞所需要的能量。 6、 呼吸作用的实质：分解有机物，释放能量。 7、 小组合作： 1、 细胞的生活需要物质和能量，呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量，什么细胞能进行呼吸作用？ 所有的活细胞 呼吸作用停止 = 死亡 2、 呼吸作用的主要场所在细胞的什么结构中？ 主要在线粒体 学生认真听讲 学生认真听观看视频 三、呼吸作用原理的应用 在不同的细胞、不同的生命时期，呼吸作用的强弱是有差别的。呼吸作用的强弱常常是生命活动强弱的标志，影响着植物体的生长发育，关系到农作物的产量和品质。 思维训练：推理：结合光合作用和呼吸作用，推理甲地甜瓜的含糖量比乙地高的原因。 学生认真听讲 学生认真听讲 学生认真听讲并尝试回答问题 课堂小结 呼吸作用 巩固练习 1.农业种植中的“正其行，通其风”（作物要保持一定的行距，并要通风良好）主要是为了（　　） A．抑制呼吸作用 B．提高光合作用 C．增强蒸腾作用 D．延长光照时间 2.下列农业措施与所运用的主要生物学原理不相符的是（    ） A．春播时对土壤进行耕和肥——保证种子萌发时有充足的空气 B．移栽树苗时常剪去大量的枝叶——减少叶片中有机物的消耗 C．水淹的农田及时排涝——保证农作物根部的呼吸作用正常进行 D．温室大棚中增加二氧化碳浓度——促进绿色植物的光合作用 3.（2025·江苏宿迁·中考真题）题目：为了探究植物的呼吸作用，某实验小组的同学做了以下实验。他们选取几种不同的实验材料，分别装入密封的塑料袋中，然后放在黑暗处24小时。第二天，分别将塑料袋中的气体通入澄清的石灰水中。实验结果显示，能够使澄清的石灰水变浑浊的实验材料是（    ）①大米②青菜③萝卜④煮熟的小麦种子 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 4.（2025·山东枣庄·中考真题）题目：图为植物叶片完成的某生理过程，①②表示气体。下列相关描述正确的是（　　） A．①②进出叶片的通道是气孔 B．若②是水蒸气，完成该过程必须有光 C．若②是氧气，保卫细胞不能完成该过程 D．若②是二氧化碳，完成该过程有淀粉生成 板书设计 第三节 呼吸作用 一、核心实验：探究呼吸作用的原料与产物 1.实验一：呼吸作用释放能量 实验设置：甲瓶（萌发的种子）、乙瓶（煮熟的种子，对照），均插入温度计 实验现象：甲瓶温度升高，乙瓶温度不变 实验结论：种子的呼吸作用释放能量 2.实验二：呼吸作用产生二氧化碳 实验设置：同上两组种子，密封后将气体通入澄清石灰水 实验现象：甲瓶气体使石灰水变浑浊，乙瓶无明显变化 实验结论：种子的呼吸作用产生二氧化碳 3.实验三：呼吸作用消耗氧气 实验设置：同上两组种子，密封后放入燃烧的蜡烛 实验现象：甲瓶蜡烛熄灭，乙瓶蜡烛继续燃烧 实验结论：种子的呼吸作用消耗氧气 二、呼吸作用的核心要素 原料 有机物（如淀粉）、氧气 条件 活细胞、酶 场所 主要在线粒体中 产物 二氧化碳、水、能量 三、反应式与实质 1.反应式： 2.实质 物质转化：将有机物分解为无机物 能量转化：将储存在有机物中的化学能释放出来，供生命活动利用 四、呼吸作用的意义 1.生命活动的能量来源：为植物的生长、发育、繁殖等提供动力 2.生物的共同特征：所有活细胞都能进行，是生命存在的基础 3.维持碳-氧平衡：消耗氧气、产生二氧化碳，与光合作用共同调节大气成分 五、实际应用：调控呼吸作用 1.促进呼吸作用（保障生长） 农业措施：农田适时松土、洪涝时及时排水（增加土壤氧气含量） 2.降低呼吸作用（减少损耗） 粮食贮藏：保持干燥、低温环境 果蔬保鲜：降低温度或氧气浓度 课后作业 1．在“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的新疆地区，瓜果特别甜，原因是（　　） A．白天阳光充足，蒸腾作用旺盛 B．昼夜温差大，光合作用强呼吸作用也强 C．白天光合作用强，夜间呼吸作用弱 D．白天温度高，光合作用强呼吸作用弱 【答案】C 【分析】（1）光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用的强度受光照强度、温度等因素的影响，在一定范围内，光照越强、温度越高，光合作用越强。 （2）呼吸作用是细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。呼吸作用的强弱受温度的影响，一般来说，温度越高，呼吸作用越强。 （3）瓜果中储存的有机物是通过光合作用制造的，而呼吸作用会消耗有机物。当光合作用制造的有机物多于呼吸作用消耗的有机物时，瓜果中储存的有机物就会增多，瓜果就会更甜。 【详解】A．蒸腾作用是水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，蒸腾作用旺盛与瓜果特别甜没有直接关系，A错误。 B．新疆地区昼夜温差大，白天温度高，光合作用强；但夜间温度低，呼吸作用弱，而不是呼吸作用也强，B错误。 C．白天光照强、温度高，光合作用强，制造的有机物多；夜间温度低，呼吸作用弱，消耗的有机物少，这样瓜果中积累的有机物就多，所以特别甜，C正确。 D．白天温度高，光合作用强，但呼吸作用也会随着温度升高而增强，而不是呼吸作用弱，D错误。 故选C。 2．生物进行各项生命活动都离不开能量。下列关于能量的叙述中，错误的是（    ） A．在食物中的能量属于化学能 B．所有的生物都能将光能转化为化学能 C．叶绿体将光能转化为化学能，储存在糖类等有机物中 D．线粒体可以将有机物中的能量释放出来，供细胞利用 【答案】B 【分析】光合作用在叶绿体中将光能转化为化学能储存，呼吸作用在线粒体中分解有机物释放能量。 【详解】A．化学能是物体发生化学反应时所释放的能量，食物中储存着能量，这些能量是在生产者通过光合作用等过程将其他形式的能量转化并储存下来的，属于化学能，故A正确。 B．只有含叶绿体的生物（如绿色植物）能将光能转化为化学能，并非所有生物都能，故B错误。 C．叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，叶绿体中的叶绿素能够吸收光能，在光合作用的过程中，将光能转化为化学能，并储存在所制造的糖类等有机物中，故C正确。 D．线粒体通过呼吸作用分解有机物，释放能量供细胞利用，故D正确。 故选B。 3．下列生活现象中，与植物的呼吸作用无关的是（    ） A．卧室不摆放绿植 B．为促进长寿花开花控制光照时间 C．买回的蔬菜放进冰箱储存 D．给花浇水过多导致花盆积水烂根 【答案】B 【分析】呼吸作用是分解有机物释放能量，影响因素包括温度、氧气等。 【详解】A．卧室不摆放绿植是因夜间植物呼吸作用消耗氧气，与呼吸有关，故A不符合题意。 B．控制光照时间促进开花属于光周期现象，与光合作用或激素调节相关，与呼吸作用无关，故B符合题意。 C．冰箱低温抑制呼吸作用以减少有机物消耗，与呼吸有关，故C不符合题意。 D．积水导致根部缺氧，无氧呼吸产生有害物质，与呼吸有关，故D不符合题意。 故选B。 4．由于土壤变硬、通气和透水性差，种植在劳动实践基地里的番茄长势不好。为解决上述问题，同学们提出的措施中最可行的是（　　） A．松土 B．浇水 C．施肥 D．除草 【答案】A 【分析】细胞内有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放能量的过程，叫做呼吸作用。呼吸作用受水分、温度、氧气和二氧化碳等因素的影响。土壤变硬导致通气和透水性差，直接影响植物根部的呼吸作用。根部呼吸需要氧气，土壤板结会阻碍空气进入，导致根部缺氧，影响植物对水分和无机盐的吸收，进而导致长势不良。 【详解】A．松土能直接改善土壤结构，增加土壤孔隙，增强通气性和透水性，促进根部呼吸，从而解决题干中的核心问题，故A符合题意。 B．浇水可能暂时缓解缺水，但无法改善土壤板结问题，甚至可能因透水性差导致积水，故B不符合题意。 C．施肥可补充营养，但土壤板结会阻碍根部吸收能力，无法直接解决通气和透水性问题，故C不符合题意。 D．除草能减少资源竞争，但与改善土壤物理性质无关，故D不符合题意。 故选A。 5．下列农业生产措施或环境现象与所依据生物学原理的对应关系错误的是（    ） A．向蔬菜大棚中补充二氧化碳——促进蔬菜的呼吸作用 B．合理密植、间作套种——提高光合作用的效率 C．大气中的碳氧平衡——光合作用吸收二氧化碳，释放氧气 D．植树造林能促进生物圈中的水循环——蒸腾作用增加了大气湿度 【答案】A 【分析】（1）光合作用是绿色植物利用光能，在叶绿体内，把二氧化碳和水转化成贮存能量的有机物，并释放出氧气的过程；呼吸作用是细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程；水分以气体状态通过叶片表皮上的气孔从活的植物体内散失到植物体外的过程叫做蒸腾作用。 （2）绿色植物在光合作用中制造的氧，超过了自身呼吸作用对氧的需要，其余的氧都以气体的形式排到了大气中；绿色植物还通过光合作用，不断消耗大气中的二氧化碳，这样就维持了生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡，简称碳-氧平衡。 【详解】A．向蔬菜大棚中补充二氧化碳，是为了增加二氧化碳的浓度，二氧化碳是光合作用的原料，增加二氧化碳浓度可以促进蔬菜的光合作用，而不是呼吸作用，A错误。 B．合理密植是指在单位面积上，栽种作物或树木时密度要适当，行株距要合理。间作套种是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式。合理密植、间作套种能充分利用光照，提高光合作用的效率，B正确。 C．绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，从而维持了大气中的碳-氧平衡，C正确。 D．植物通过蒸腾作用，将大量的水分以水蒸气的形式散失到大气中，增加了大气湿度，促进了生物圈中的水循环，所以植树造林能促进生物圈中的水循环，D正确。 故选A。 教学反思 本节课是构建学生“植物生命活动”完整认知的关键一环，其核心价值在于打破学生“植物不呼吸”的前概念，并与“光合作用”共同建立起植物体内物质与能量变化的对立统一观。回顾本节课的教学实施，成果与挑战并存，值得深入剖析。 1、 成功之处 “证据链”式实验设计，有效构建科学概念。 本节课成功运用了“消耗有机物”、“消耗氧气”、“释放能量和二氧化碳”三个实验，构成了一条完整的“证据链”。通过分组探究、集中汇报的形式，让学生像科学家一样，从不同侧面收集证据，最终共同归纳出呼吸作用的完整概念。这种设计避免了概念的强行灌输，使结论的得出水到渠成，学生的参与感和认同感非常强。 对比表格的应用，实现知识的结构化。 在课堂小结环节，师生共同完成的“呼吸作用与光合作用对比表”成为了本节课的点睛之笔。通过表格的梳理，两个容易混淆的核心概念变得泾渭分明，同时又清晰地展现出了它们之间物质循环与能量流动的依存关系。这不仅是知识的总结，更是对学生辩证思维和系统观的有效培养。 成功实现前概念转化。 通过伊始的驱动性问题——“夜晚，植物的能量从何而来？”成功引发了学生的认知冲突。在整个教学过程中，学生原有的“植物不呼吸”或“呼吸即气体交换”的错误前概念，被扎实的实验证据一步步推翻，最终建立起“呼吸作用是所有活细胞每时每刻都在进行的分解代谢”这一科学观念。这个观念的转变过程，本身就是一次深刻的科学探究教育。 紧密联系生活实际。 在讲解呼吸作用意义时，引导学生分析“农田为什么要松土？”、“为什么果蔬仓储需要低温通风？”等实际问题，让学生立刻感受到生物学知识的应用价值，学以致用，激发了学习兴趣。 二、 不足之处 实验的可见度与定量化不足。 “蜡烛熄灭证明氧气消耗”和“温度升高证明释放能量”的实验，现象虽然明显，但略显定性，不够精确。部分学生提出“温度升高会不会是其他原因？”的疑问，这反映出实验设计在严谨性上仍有提升空间。如何设计更具说服力、甚至简单定量化的实验（如使用小型O₂/CO₂传感器、数据采集器），是未来教学改进的一个方向。 对“能量”转换的讲解仍显抽象。 尽管通过“有机物是能量载体”的比喻进行讲解，但“化学能如何转化为生命活动所需的各种能量”对于七年级学生而言依然非常抽象。教学中缺乏一个能将此过程动态化、可视化的桥梁（如一个精炼的动画），导致部分学生对此的理解停留在“记住结论”而非“理解实质”的层面。 对学生概念的混淆预判不足。 虽然在设计中强调了对比，但在实际教学中发现，仍有部分学生将“呼吸作用的场所（线粒体）”与“光合作用的场所（叶绿体）”记混，或将反应式的原料产物写反。这说明在概念的巩固和辨析环节，练习的设计需要更具针对性和层次性，以暴露并纠正这些特定的混淆点。 / 学科网（北京）股份有限公司 $