5.3细胞呼吸的原理和应用第一课时教学设计-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦细胞呼吸的类型及有氧呼吸原理，通过酵母菌通气与密封培养的情境导入，以问题链驱动学生从生活实例探究实验设计，再深入有氧呼吸过程，构建知识支架。 特色在于实验探究与模型建构结合，利用视频动画辅助教学，通过酵母菌实验变量控制、装置改进培养科学思维，有氧呼吸模型建构强化结构与功能观，提升学生探究能力，为教师提供清晰教学流程。

《细胞呼吸的原理和应用（第 1 课时）》教学设计 一、教学基本信息 核心素养目标： 科学思维：通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，分析实验变量与结果，归纳细胞呼吸的类型，培养逻辑推理与实验设计能力。 生命观念：描述线粒体适于有氧呼吸的结构特点，阐释有氧呼吸过程中物质和能量的转化，树立结构与功能观、物质与能量观。 科学探究：参与实验设计、模型建构等活动，体验科学探究的基本流程，提升动手操作与合作交流能力。 社会责任：初步联系生产生活中酵母菌的应用实例，认识细胞呼吸原理的实践价值，培养学以致用的意识。 二、教学重难点 重点： 酵母菌细胞呼吸的两种方式及实验探究思路。 有氧呼吸的过程（场所、物质变化、能量变化）及总反应式。 难点： 实验探究中变量的控制与实验装置的优化设计。 有氧呼吸三个阶段的物质和能量转化逻辑。 线粒体结构与有氧呼吸功能的适应性。 三、教学方法 实验探究法、小组合作学习法、模型建构法、多媒体辅助教学法（视频、动画演示）、问题链驱动法 四、教学准备 教具准备：多媒体课件（含实验装置图、有氧呼吸动画、习题）、酵母菌细胞呼吸实验装置模型、线粒体简化模型教具、白纸、彩笔。 学具准备：教材、笔记本。 课前准备：学生预习教材 P90-93 实验及有氧呼吸相关内容，初步了解酵母菌的生物特性。 五、教学过程 （一）情境导入，问题驱动（5 分钟） 情境呈现：展示两组酵母菌培养实例 ——①培养酵母菌作饲料添加剂时需通气 / 振荡；②生产葡萄酒时需密封发酵。 问题链提问： 同样是培养酵母菌，为何通气和密封的条件不同？ 通气为何利于酵母菌大量繁殖？ 密封时酵母菌产生酒精对自身有何意义？ 导入课题：结合学生初步回答，引出本节课核心 —— 探究细胞呼吸的类型及有氧呼吸的原理，板书课题《细胞呼吸的原理和应用（第 1 课时）》。 （二）探究酵母菌细胞呼吸的方式（10 分钟） 1. 实验核心问题探究（小组讨论 3 分钟） 布置任务 1：学生阅读教材 P90 实验部分，分组讨论以下问题： ① 为何选择酵母菌作为实验材料？（提示：兼性厌氧微生物，可进行有氧和无氧呼吸） ② 如何控制有氧和无氧条件？（有氧：气泵通气；无氧：密封装置） ③ 如何鉴定 CO₂和酒精？如何比较 CO₂产生量？（CO₂：澄清石灰水变浑浊；酒精：酸性重铬酸钾溶液变灰绿色；通过石灰水浑浊程度比较 CO₂多少） ④ 仅检测 CO₂能否区分呼吸方式？为何？（不能，两种呼吸均产生 CO₂，需结合酒精检测） ⑤ 若两组实验均检测到酒精，可能原因是什么？（无氧组密封不彻底，有氧组通气不足） 2. 实验变量与装置分析（2 分钟） 明确变量：自变量（有氧 / 无氧条件）、因变量（CO₂和酒精的产生）、无关变量（温度、pH、培养液浓度等）。 展示实验装置图，解析关键组件：10% NaOH 溶液的作用（吸收空气中的 CO₂，排除干扰）；无氧组封口放置一段时间的目的（消耗装置内残留氧气，保证无氧环境）。 3. 科学方法与实验改进（3 分钟） 介绍对比实验：本实验为相互对照，两组均为实验组，无单独对照组。 批判性思维训练：提出问题 “若 NaOH 溶液未完全吸收 CO₂，如何改进装置？”，引导学生设计 “空白对照装置”（仅含 NaOH 溶液和澄清石灰水），验证 CO₂是否除尽。 4. 实验结论与正误判断（2 分钟） 总结结论：酵母菌可进行有氧呼吸（产生 CO₂）和无氧呼吸（产生 CO₂和酒精）。 辨正误练习：通过 4 道判断题强化实验关键知识点（如 “仅检测 CO₂不能确定呼吸方式”“酒精检测需酸性条件” 等）。 （三）有氧呼吸的原理（20 分钟） 1. 有氧呼吸的概念与场所（3 分钟） 明确概念：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，将葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生 CO₂和水，释放大量能量并生成大量 ATP 的过程。 强调场所：线粒体是有氧呼吸的主要场所，内膜和基质含多种与有氧呼吸相关的酶。 2. 线粒体结构与功能的适应性（2 分钟） 展示线粒体结构示意图，分析适应性特点：内膜折叠形成嵴（增大膜面积）、基质和内膜含酶（提供反应场所）、含少量 DNA 和核糖体（自主合成部分酶）。 3. 有氧呼吸过程探究（小组合作 + 模型建构 8 分钟） 布置任务 2：结合教材 P92-93 图解及视频，小组合作完成有氧呼吸三阶段表格（场所、反应物、产物、释能）。 动手操作：小组利用白纸和彩笔建构有氧呼吸三阶段模型，要求标注反应场所、物质变化、能量释放情况。 展示评价：邀请最优小组展示模型，教师点评并补充完善。 4. 核心知识点梳理与巩固（5 分钟） 总结有氧呼吸三阶段： 阶段 场所 反应物 产物 释能 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 第二阶段 线粒体基质 丙酮酸、H₂O CO₂、[H] 少量 第三阶段 线粒体内膜 [H]、O₂ H₂O 大量 总反应式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O 酶 6CO₂ + 12H₂O + 能量 能量去路：大部分以热能散失，少部分转化为 ATP 中活跃的化学能。 5. 习题巩固与抢答（2 分钟） 问题轰炸：通过抢答形式强化关键知识点（如 “产生 ATP 最多的阶段”“氧气参与的阶段”“CO₂产生的阶段” 等）。 易错判断：针对 “原核生物无线粒体但可有氧呼吸”“线粒体不能直接利用葡萄糖” 等易错点进行判断与解析。 （四）课堂小结与布置作业（5 分钟） 1. 课堂小结（3 分钟） 梳理知识脉络：细胞呼吸的类型（有氧 / 无氧呼吸）→ 酵母菌实验探究→ 有氧呼吸的场所、过程、物质与能量变化。 强化核心观念：结构与功能观（线粒体结构适配有氧呼吸）、物质与能量观（有机物氧化分解释放能量）。 2. 作业布置（2 分钟） 基础作业：完成教材 P95 练习题 1-3 题，巩固有氧呼吸过程知识点。 拓展作业：设计实验验证 “温度对酵母菌有氧呼吸产生 CO₂的影响”，写出实验思路与变量控制方案。 六、板书设计 第 3 节 细胞呼吸的原理和应用（第 1 课时） 一、细胞呼吸的类型 探究酵母菌呼吸方式 材料：酵母菌（兼性厌氧） 条件：有氧→CO₂；无氧→CO₂+ 酒精 方法：对比实验 类型：有氧呼吸、无氧呼吸 二、有氧呼吸的原理 概念：有机物彻底氧化分解→CO₂+H₂O + 大量能量 场所：主要是线粒体（内膜、基质含酶） 过程： 第一阶段：细胞质基质→丙酮酸 +[H]+ 少量能量 第二阶段：线粒体基质→CO₂+[H]+ 少量能量 第三阶段：线粒体内膜→H₂O + 大量能量 总反应式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O 酶 6CO₂ + 12H₂O + 能量 学科网（北京）股份有限公司 $