8.1 食物中能量的释放 教学设计-2024-2025学年北师大版生物七年级下册

《第1节 食物中能量的释放》教学设计 基本信息 课题 第1节 食物中能量的释放 学科及年级 初中生物，七年级下册 教材版本 北京师范大学出版社（北师大版）生物学七年级下册 【课时教材分析】 本节课选自北师大版七年级下册第八章《人体的能量供应》第一节“食物中能量的释放”。本节内容是学生理解人体能量来源与代谢机制的基础，承接前一章关于消化系统的学习，开启后续呼吸系统与细胞呼吸的教学。教材通过“探究不同食物贮存能量的差异”这一实验活动为核心，引导学生从生活经验出发，认识糖类、脂肪和蛋白质三大营养物质所含能量的不同，并引入“热价”概念。同时，通过演示实验“检验人体呼出气体成分的变化”，帮助学生理解食物中的能量在体内需通过氧气参与的呼吸作用才能被释放，从而建立“食物—氧气—能量释放”的基本生物学逻辑链条。教材图文并茂，设计了热量测定仪示意图、实验装置图等辅助理解，强调科学探究的过程与方法，体现了新课标倡导的实践性与探究性学习理念。 【课时学情分析】 七年级学生已具备一定的生活常识，如知道吃饭能提供能量、剧烈运动后需要喘气等，但对能量的具体来源、转化过程缺乏系统的科学认知。他们正处于形象思维向抽象思维过渡阶段，对动手实验兴趣浓厚，喜欢观察现象、提出问题，但在控制变量、数据分析、误差分析等方面能力较弱。此前已学习过食物中的营养成分及其功能，为本课学习奠定了知识基础。然而，“能量”本身是一个抽象概念，学生难以直接感知；“呼吸作用”易与日常所说的“呼吸”混淆；实验中涉及热量传递、燃烧条件等物理化学知识，可能成为理解障碍。因此，教学中应注重将抽象概念具象化，利用实验直观呈现能量释放过程，通过层层设问引导学生对比分析，逐步构建科学概念，并在合作探究中提升科学思维与实践能力。 【课时设计思想】 本课以“人体为何需要不断进食？吃进去的食物去哪儿了？”为主线问题贯穿始终，创设真实情境激发探究欲望。采用“情境导入—问题驱动—实验探究—归纳建构—迁移应用”的教学路径，融合议题式教学法与探究式学习策略。围绕“不同食物含能是否相同？”“体内如何释放能量？”两大核心议题，组织学生开展“测定食物热价”模拟实验与“呼出气体成分检测”观察活动，让学生在“做中学”中体验科学研究全过程。注重学科融合，渗透物理中热量计算原理；强化安全教育，在实验操作中培养规范意识。通过小组合作完成数据记录与讨论交流，发展学生的合作学习能力和批判性思维，最终实现从生活经验到科学认知的跃迁，落实生命观念与科学探究的核心素养目标。 【教学目标】 生命观念： 1. 能够说出糖类、脂肪、蛋白质三类有机物是人体主要的供能物质，并理解其能量储存差异。 2. 初步形成“细胞通过呼吸作用分解有机物释放能量，维持生命活动”的结构与功能观。 科学思维： 1. 能基于实验数据比较不同食物燃烧释放热量的多少，推理得出食物热价的概念并进行排序。 2. 能通过对比空气与呼出气体中氧气和二氧化碳含量变化，运用归纳与演绎方法解释呼吸作用的本质。 探究实践： 1. 能小组协作设计简易热量测定方案，规范操作实验器材，准确测量水温变化并计算食物热价。 2. 能观察蜡烛在不同气体中燃烧时间及石灰水浑浊程度，描述实验现象并记录关键数据。 态度责任： 1. 在实验过程中遵守安全规程，爱护仪器，养成严谨求实的科学态度。 2. 认识合理膳食的重要性，初步树立健康饮食的生活责任感。 【教学重难点】 【教学重点】 理解食物中含有能量，掌握通过燃烧法测定食物热价的基本原理；理解细胞呼吸作用需要氧气并释放能量。 【教学难点】 准确理解“热价”概念及其计算方法；区分“呼吸”与“呼吸作用”两个易混概念；分析实验误差来源并提出改进建议。 【教学课时】 1课时（45分钟） 【教学策略】 采用议题式教学引领方向，结合情境探究激发兴趣，实施合作探究深化体验，辅以讲授法精讲要点。倡导自主学习获取信息，小组合作完成实验，师生互动解析疑难，评价反馈促进提升。 【教学准备】 教师准备：PPT课件、教材插图投影、简易热量测定仪模型、花生仁、核桃仁样品、酒精灯、温度计、量筒、锥形瓶、铁架台、石棉网、打火机、澄清石灰水、四个广口瓶（A、B、C、D）、玻璃管、蜡烛；学生分组实验材料包（每组一套）。提前布置安全注意事项。 【教学过程】 教学活动 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 引发思考 一、创设生活情境，提出核心问题 （1）、设置对话场景： 教师展示一张学生晨跑后喝葡萄糖饮料的照片，模拟师生对话：“小明同学每天早上跑步锻炼，结束后总要喝一瓶葡萄糖水，他说这样可以快速补充能量。同学们，你们有没有类似的经历？为什么吃东西或喝饮料就能获得能量呢？这些能量是从哪里来的？” 引导学生回忆早餐吃了什么，思考食物与体力之间的关系。 （2）、引出课题： 进一步追问：“我们吃的米饭、面包主要是淀粉，属于糖类；肉类富含蛋白质；肥肉含有大量脂肪。这三种物质都能为我们提供能量吗？它们提供的能量一样多吗？今天我们就一起来揭开‘食物中能量的释放’这个秘密。” 板书课题：第1节 食物中能量的释放。 1. 回忆自身经历，积极参与讨论，表达自己对“能量来源”的初步看法。 2. 思考教师提出的问题，产生认知冲突，激发探究兴趣。 从学生熟悉的生活实例入手，拉近科学与生活的距离，激活已有经验，引发认知需求，自然引出本课主题。 探究新知 实验体验 一、启动探究任务：比较不同食物的能量含量 （1）、介绍实验原理： “科学家发现，食物中储存的能量可以通过燃烧的方式释放出来，就像木柴烧火一样。我们可以用食物燃烧放出的热量来加热水，测量水温升高了多少，从而估算出食物中含有多少能量。” 展示教材P59图8-1两种热量测定仪设计方案， 讲解其基本构造与工作原理。强调：“1mL水质量为1g，每升高1℃需吸收4.187J热量。因此，若30mL水升温ΔT℃，则吸收热量=30×ΔT×4.187 J。” 明确“热价”定义：每克食物完全燃烧释放的能量，单位kJ/g。 （2）、指导实验设计： 组织小组讨论： ① 如何确保样品充分燃烧？提示使用通风良好的装置或吹气助燃。 ② 如何减少热量散失？建议使用金属罐遮挡、缩短火焰与容器距离、加盖隔热等。 ③ 选择哪两种食物进行对比？推荐花生（高脂）与饼干（高碳水）。 ④ 是否进行重复实验？强调平行实验提高准确性。 指导各组填写假设：“我们认为________比________含有的能量更多，因为________。” 二、组织实施“测定食物热价”实验 （1）、示范操作流程： 教师现场演示完整实验步骤： ① 用量筒量取30mL清水倒入锥形瓶，插入温度计测初始水温并记录； ② 称取约0.5g花生仁置于金属托盘上，用镊子夹住固定于铁架台； ③ 点燃酒精灯加热样品直至点燃，迅速移至锥形瓶下方加热； ④ 观察水温上升，待样品燃尽熄灭后记录最高水温； ⑤ 计算温差ΔT，代入公式求热量，再除以样品质量得热价。 特别提醒安全事项：远离易燃物、戴护目镜、勿触烫器皿。 （2）、巡视指导学生实验： 分发实验材料包，组织四人小组分工合作（记录员、操作员、读数员、监督员）。 巡视各组实验过程，重点关注： - 样品是否完全燃烧？是否中途熄灭？ - 水温读数是否准确？视线是否平视？ - 数据记录是否及时？表格填写是否规范？ 对出现明显偏差的小组进行个别指导，引导其反思原因（如风力影响、未充分燃烧、热量散失严重等）。 鼓励学生尝试改进装置，如调整金属罐高度、增加挡风板等。 三、组织数据汇总与结论生成 （1）、收集实验数据： 邀请各小组汇报两组样品（如花生与饼干）的三次重复实验数据，教师在黑板绘制类似表8-1的统计表进行汇总。 引导学生计算平均热价，横向比较两类食物。 （2）、提炼科学概念： 提问：“哪类食物热价更高？它的主要营养成分是什么？” 结合教材数据（脂肪38kJ/g，糖类17kJ/g），验证实验结果。 总结：“富含脂肪的食物热价最高，其次是蛋白质，糖类最低。人体主要能源是糖类，脂肪是重要储能物质。” 板书关键词：热价、脂肪＞蛋白质＞糖类。 1. 认真听讲，理解实验原理与计算方法。 2. 小组讨论并确定实验方案，提出合理假设。 3. 观察教师演示，掌握正确操作步骤。 4. 分工协作，动手完成实验，准确记录数据。 5. 计算热价，分析结果，参与全班数据汇总。 6. 得出结论：花生等高脂食物比饼干等高碳水食物释放更多热量。 通过亲身参与探究实验，亲历科学发现过程，增强感性认识，培养实验技能与团队协作能力，深化对“食物含能差异”的理解。 深入探究 揭示本质 一、过渡提问，引出体内能量释放方式 （1）、设疑引导： “我们在体外用燃烧的方法释放食物能量，那在体内是不是也像火烧一样呢？显然不是。那么，细胞是如何安全有效地释放能量的呢？这个过程需不需要氧气？” 展示教材P62图8-2实验装置示意图，介绍演示实验背景。 二、演示“检验人体呼出气体成分变化”实验 （1）、规范演示操作： 按照教材步骤清晰演示： ① 准备A、B为空气对照组，C、D为呼出气体实验组； ② 向C、D瓶持续吹气数次，模拟肺部气体交换； ③ 将燃烧蜡烛分别放入A、C瓶，观察并记录燃烧时间； ④ 向B、D瓶各倒入50mL澄清石灰水，振荡后比较浑浊程度。 实验过程中同步讲解操作要点与安全注意。 （2）、引导观察与描述： 提问：“你看到了什么现象？” 明确现象： - 蜡烛在A瓶（空气）中燃烧时间长，在C瓶（呼出气）中很快熄灭； - B瓶（空气+石灰水）无明显变化，D瓶（呼出气+石灰水）明显变浑浊。 追问：“这些现象说明了什么？” 三、解析现象，建构呼吸作用概念 （1）、组织小组讨论： 发放讨论题： 1. A与C瓶气体有何差异？依据是什么？ 2. B与D瓶气体有何差异？依据是什么？ 3. 呼出气中O₂减少、CO₂增多的原因是什么？ 引导学生联系细胞代谢，逐步推导出结论。 （2）、精讲核心概念： 总结学生发言，系统阐述：“食物中的能量不能直接被利用，必须在细胞内通过呼吸作用逐步释放。呼吸作用是指细胞利用氧气，将葡萄糖等有机物分解成二氧化碳和水，同时释放能量的过程。” 板书反应式：有机物 + 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 能量 强调：“呼吸作用释放的能量一部分用于维持体温，另一部分用于各项生命活动，是生命活动的动力源泉。” 区分“呼吸”（气体进出）与“呼吸作用”（细胞内氧化分解）。 1. 思考教师提问，预测实验结果。 2. 专注观察教师演示实验，如实描述实验现象。 3. 小组讨论三个问题，尝试解释现象背后的生物学原理。 4. 理解并复述呼吸作用的概念与意义，明确其与日常“呼吸”的区别。 通过经典演示实验，直观呈现人体气体交换结果，培养学生观察能力与逻辑推理能力，帮助学生突破抽象概念理解难关，建立细胞呼吸的科学认知。 总结升华 巩固迁移 一、梳理知识脉络，形成整体认知 （1）、回顾主线问题： “现在我们回到最初的问题：食物中的能量是如何释放出来的？” 引导学生依次回答： - 不同食物含能不同，脂肪最多； - 体内不靠燃烧，而是通过细胞呼吸作用； - 呼吸作用需要氧气，产生二氧化碳，释放能量。 结合板书构建知识框架。 （2）、回应开头案例： “所以，小明跑步后喝葡萄糖，是因为糖类能快速氧化分解释放能量，满足肌肉活动所需。而在高原缺氧环境下不宜剧烈运动，正是因为氧气不足会影响呼吸作用，导致能量供应不足，容易疲劳甚至发生危险。” 再次呼应导入情境，实现首尾闭环。 二、布置课堂练习，检测学习成效 （1）、完成思考与练习： 投影教材P63“思考与练习”第1-3题： （1）判断说法正误：  ① 人体吸入新鲜空气、呼出二氧化碳叫呼吸作用。（×）  ② 呼出气中CO₂含量高于空气，O₂低于空气。（√）  ③ 呼出气中只含CO₂。（×） （2）人和植物呼吸作用比较：A.都需要吸入氧气 （3）呼吸作用意义：C.能量 组织学生独立作答后集体订正，重点解析错误选项。 （2）、拓展延伸提问： “如果让你改进热量测定实验，你会从哪些方面着手减少误差？” 鼓励学生提出封闭系统、电子测温、多次重复等优化建议，培养批判性思维。 1. 参与知识回顾，主动构建知识网络。 2. 理解高原运动限制的生理原因，实现知识迁移。 3. 独立完成练习题，巩固基础知识。 4. 积极思考实验改进建议，提升科学素养。 系统整合零散知识点，强化核心概念记忆；通过典型习题检测目标达成度；鼓励创新思维，体现科学发展的动态性。 【作业设计】 一、基础巩固题 1. 填空题： （1）每克糖类平均贮存能量约为______ kJ，脂肪约为______ kJ。 （2）食物充分燃烧时释放的能量称为该食物的______。 （3）细胞利用氧气将有机物分解成二氧化碳和水，并释放能量的过程叫做______。 （4）呼吸作用释放的能量一部分用于维持______，另一部分用于推动各种______。 2. 判断题（正确画“√”，错误画“×”）： （1）人体呼出的气体中不含氧气。（ ） （2）脂肪是人体最主要的供能物质。（ ） （3）呼吸作用发生在细胞内。（ ） 二、实验分析题 某同学测定一粒花生种子的能量，实验数据如下： 锥形瓶中水量：30 mL 水温升高值：50 ℃ 花生种子质量：0.6 g （1）请计算该花生种子中含有的能量是多少焦耳？（已知1mL水每升高1℃需吸收4.187J） （2）计算该花生种子的热价（kJ/g）。 （3）实际花生种子所含能量通常______（填“大于”或“小于”）实验测得值，原因是 三、生活应用题 为什么登山运动员在攀登珠穆朗玛峰时要携带氧气瓶？请结合本节课所学知识解释。 【教学反思】 本节课整体达成预期教学目标，学生参与度高，特别是在“测定食物热价”实验环节表现出极大热情。多数小组能够顺利完成实验操作，获得有效数据，并通过比较得出脂肪类食物热价更高的结论，实现了从现象到本质的认知跨越。在演示实验中，蜡烛熄灭与石灰水变浑浊的现象极具视觉冲击力，有效帮助学生理解气体成分变化，进而顺利建构“呼吸作用”这一抽象概念。教学中注重前后呼应，以“高原运动”问题贯穿始终，增强了课堂的整体性和现实意义。但也存在一些不足：部分小组因燃烧不充分或热量散失严重导致数据偏差较大，反映出学生对实验细节把控能力有待加强；个别学生仍将“呼吸”与“呼吸作用”混为一谈，需在后续教学中反复强调术语准确性；时间分配上略显紧张，最后的拓展讨论未能充分展开。今后可考虑提前录制标准化实验视频作为参照，或引入数字温度传感器提高测量精度，进一步提升探究活动的科学性与效率。 学科网（北京）股份有限公司 $