5.2.2 人体的生命活动需要能量（第一课时）教学设计-2025-2026学年济南版生物八年级上册

《人体的生命活动需要能量》第1课时教案 学科 初中生物 年级册别 八年级上册 共2课时 教材 济南版《生物学》八年级上册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于八年级上册第五单元第二章第二节，是学生在学习了人体结构与功能的基础上，进一步探究生命活动本质的重要环节。教材通过跳绳运动引入能量消耗的现实情境，引导学生思考“人体生命活动为何需要能量”以及“能量从何而来”，并围绕食物热价、呼吸作用展开系统讲解。核心知识点包括：食物中有机物的能量来源、热价概念及其测定方法、呼吸作用的本质及能量转化过程。该内容既是前一章节“人体需要空气”的自然延伸，也为后续学习新陈代谢、营养平衡等内容奠定基础，具有承上启下的关键作用。 学情分析 八年级学生已具备一定的生物学基础知识，如细胞结构、消化系统和呼吸系统的初步认知，对“能量”这一抽象概念虽有生活经验（如运动后感到疲倦），但缺乏科学理解。他们正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡阶段，对实验探究类活动兴趣浓厚，但对定量分析、数据处理能力较弱。部分学生可能存在“能量=食物本身”的错误认知，认为吃得多就等于能量多。教学中需借助实物实验、可视化图示和真实案例，创设“能量侦探”任务情境，激发探究欲，引导学生从现象到本质，构建“食物→热价→呼吸作用→能量释放”的完整知识链，突破“能量看不见摸不着”的思维障碍。 课时教学目标 生命观念 1. 能解释食物中的糖类、脂质和蛋白质是人体能量的主要来源，并能说明不同营养物质的热价差异。 2. 能描述细胞呼吸作用的基本过程，理解其在能量转化中的核心地位。 科学思维 1. 能基于实验数据（水温变化）推理出不同食物热价的高低，发展归纳与演绎能力。 2. 能对比动物呼吸与木炭燃烧的异同，运用类比推理建立“缓慢氧化”的科学模型。 探究实践 1. 能设计并实施“测量食物热价”的实验方案，掌握控制变量、减少热量散失等关键操作技能。 2. 能在小组合作中完成实验装置搭建、数据记录与误差分析，提升动手能力和团队协作意识。 态度责任 1. 能正确认识能量摄取与消耗的平衡关系，形成合理膳食、科学锻炼的生活理念。 2. 能遵守实验室安全规范，养成严谨求实的科学态度，树立环保节能意识。 教学重点、难点 重点 1. 食物中三大营养物质的热价及其在能量供给中的作用。 2. 细胞呼吸作用的过程及其为生命活动提供能量的原理。 难点 1. 如何通过实验设计有效减少热量散失，提高热价测定的准确性。 2. 理解“呼吸作用是一种缓慢的氧化反应”这一抽象概念，建立能量转化的微观模型。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 跳绳视频、实验装置材料包、温度计、酒精灯、锡箔纸、花生/大豆/馒头样品、蒸馏水、天平、量筒、护目镜 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，引出课题【5分钟】 一、以“跳绳挑战赛”创设真实情境 （一）、播放跳绳运动视频片段 1. 教师展示一段6分钟跳绳的动态视频，画面中一名体重55kg的女生每分钟跳80次，同步显示“消耗约188kJ能量”的字幕。 2. 提问引导：“同学们，你们有没有试过跳绳？跳完之后感觉如何？为什么跳完会累？” 3. 引导学生结合生活经验回答：心跳加快、出汗、呼吸急促、肌肉酸痛——这些都表明身体在‘耗能’。 4. 追问：“那我们身体里的‘能量’是从哪里来的呢？是不是像汽车加油一样，必须从外部摄入？” 5. 强调：“无论是安静还是运动，人体的各项生命活动都需要持续的能量供应。” 6. 板书课题：“人体的生命活动需要能量”，并提出核心问题：“能量从哪儿来？怎么被利用？” 二、提出驱动性问题，启动探究任务 （一）、设置“能量侦探”角色任务 1. 告知学生：“今天，你们就是‘能量侦探’，要破解三个谜题： ① 不同食物的能量到底有多大差异？ ② 我们的身体是怎么把食物里的‘能量’变成可用动力的？ ③ 为什么我们呼吸的时候，就像在‘燃烧’一样？” 2. 分组发放任务卡，每组领取一张包含三个问题的“能量探案手册”。 3. 明确本节课目标：通过实验探究食物热价，理解呼吸作用原理，揭开能量之谜。 4. 激励语：“接下来，让我们一起走进实验室，用科学的方法寻找真相！” 1. 观看跳绳视频，感受运动带来的体能消耗。 2. 结合自身经历说出跳绳后的身体反应。 3. 思考并回答“能量来源”的问题，产生探究欲望。 4. 接受“能量侦探”角色任务，明确学习目标。 5. 期待进入实验探究环节。 评价任务 观察专注：☆☆☆ 问题意识：☆☆☆ 角色代入：☆☆☆ 设计意图 通过真实运动场景导入，激活学生生活经验，引发对“能量”的直观感知；设置“能量侦探”角色任务，赋予学习以趣味性和使命感，激发内在动机；提出三重驱动性问题，构建清晰的学习路径，为后续实验探究和概念建构埋下伏笔。 实验探究，初识热价【15分钟】 一、分组实验：测量食物热价 （一）、任务布置与材料发放 1. 将全班分为6个小组，每组配备一套实验材料包：大试管、铁架台、试管夹、锡箔纸、温度计、量筒、酒精灯、火柴、天平、护目镜、花生、大豆、馒头三种食物样品、蒸馏水。 2. 发放《实验操作手册》，详细列出步骤与注意事项。 3. 强调安全规则：“佩戴护目镜！酒精灯使用时严禁吹气，远离易燃物！” 4. 解释核心原理：“食物燃烧释放的热量使水温升高，根据水温变化计算热价。公式为：热价 = 4.18×10⁻³ × (T₂ - T₁) × 30 ÷ m（单位：kJ/g）。” 5. 指导学生理解变量控制：保持水量恒定（30mL）、初始水温一致、食物质量精确称量。 二、分步指导实验操作 （一）、第一阶段：准备与组装 1. 指导学生用量筒准确量取30mL蒸馏水，倒入大试管中。 2. 用天平精确称量食物样品质量（如花生0.5g），记录数据。 3. 示范如何用锡箔纸包裹加热区与受热区，形成“保温罩”，最大限度减少热量散失。 4. 强调：锡箔纸必须完全覆盖，不留缝隙，否则会导致结果偏低。 5. 安装铁架台，固定试管位置，确保火焰稳定加热底部。 6. 指定一名学生负责记录，另一名负责观察温度变化。 （二）、第二阶段：点燃与加热 1. 指导学生用解剖针固定食物，小心点燃后迅速移至试管下方。 2. 严格要求：点燃后立即放置，避免长时间暴露于空气中导致热量流失。 3. 强调：“加热过程中不能移动试管或调整位置，防止热量分布不均。” 4. 监控学生操作，提醒：“注意观察温度计读数，当温度不再上升时，即为最高值。” 5. 记录水的初始温度（T₁）与最终温度（T₂），并计算温差（ΔT）。 6. 引导学生思考：“如果实验结果偏差较大，可能是什么原因造成的？” （三）、第三阶段：数据记录与初步分析 1. 指导各组填写《热价测量记录表》，包括：食物名称、质量（g）、T₁（℃）、T₂（℃）、ΔT（℃）、热价（kJ/g）。 2. 鼓励学生比较不同食物的数据，发现规律：花生热价高，牛奶热价低。 3. 引导总结：“不同食物的热价确实存在显著差异！” 4. 板书关键词：“热价”——指1克食物在体外燃烧时释放的热量。 1. 分组领取实验材料，了解任务分工。 2. 学习实验流程，理解变量控制的重要性。 3. 合作完成装置搭建，注意锡箔纸密封。 4. 严格按照步骤操作，注意安全。 5. 准确记录数据，参与讨论。 6. 初步得出“不同食物热价不同”的结论。 评价任务 操作规范：☆☆☆ 数据准确：☆☆☆ 合作有效：☆☆☆ 设计意图 通过亲身实验，让学生在“做中学”中理解“热价”这一抽象概念；通过控制变量、减少热量散失等操作，培养科学实验素养；在小组协作中锻炼沟通与分工能力；通过对数据的分析与比较，自然引出“食物能量差异”的核心结论，为后续概念深化奠定实证基础。 概念建构，理解能量来源【15分钟】 一、解读教材数据，揭示能量差异 （一）、展示真实热价数据表 1. 教师逐项朗读：“猪肉16.54 kJ/g，牛肉7.20，鸡肉6.99，鲫鱼4.52，鲜牛奶2.89，花生22.82，黄豆17.24，面粉14.81，大米14.43，玉米面14.98。” 2. 提问：“为什么花生的热价远高于牛奶？而猪肉又比鸡肉高？” 3. 引导学生观察：花生、黄豆富含脂肪，脂肪热价高达38.91 kJ/g，而牛奶主要含蛋白质和水分，热价较低。 4. 小结：“食物中所含有机物的种类和含量决定了其热价高低。脂肪含量高的食物，热价更高。” 5. 补充：“糖类和蛋白质的热价均为17.15 kJ/g，脂肪则达38.91 kJ/g。” 6. 强调：“因此，高脂食物虽然能量密度高，但不宜长期过量摄入。” 二、构建“呼吸作用”能量转化模型 （一）、图文结合，讲解呼吸作用过程 1. 引导学生观察： - 有机物（如葡萄糖）在细胞线粒体中与氧气反应。 - 释放能量，一部分用于维持体温，一部分用于大脑思考、肌肉收缩、生长发育等。 - 产生二氧化碳和水作为代谢废物。 2. 用箭头图示表示：“食物中的化学能 → 呼吸作用 → 可利用的能量 + 二氧化碳 + 水” 3. 提问：“如果我们不呼吸，会发生什么？” 4. 引导学生理解：呼吸作用不断消耗氧气，产生二氧化碳，必须由呼吸系统持续补充和排出。 5. 类比讲解：“这就像一台发动机，需要进气（氧气）和排气（二氧化碳），才能持续工作。” 6. 引出拉瓦锡实验：“18世纪，拉瓦锡发现动物呼吸与木炭燃烧非常相似，都是‘缓慢的氧化’过程。” 7. 讨论：“两者有何共同点？” - 都需要氧气参与； - 都释放热量； - 都生成二氧化碳； - 都是氧化反应。 8. 总结：“呼吸作用本质上是一种在体内缓慢进行的氧化反应，为生命活动提供动力。” 1. 对照表格分析不同食物热价差异，理解脂肪与能量的关系。 2. 观察图5.2-12，理解呼吸作用的场所与产物。 3. 思考“呼吸停止”的后果，体会呼吸重要性。 4. 参与讨论，归纳呼吸作用与燃烧的相似之处。 5. 建立“呼吸作用=体内缓慢燃烧”的科学模型。 评价任务 概念理解：☆☆☆ 类比迁移：☆☆☆ 模型建构：☆☆☆ 设计意图 通过真实数据表，将抽象的“热价”具体化，帮助学生建立“食物成分决定能量”的认知；利用图示与类比，将“呼吸作用”这一微观过程可视化、生活化，降低理解难度；通过拉瓦锡实验故事，增强科学史的感染力，培养学生科学探究精神；引导学生构建“能量转化”模型，实现从现象到本质的认知跃迁。 拓展应用，强化责任意识【5分钟】 一、联系生活，解决实际问题 （一）、情境模拟：能量平衡决策 1. 出示问题：“一个体重65kg的成年男士每天需10900kJ能量。若他每日摄入200g蛋白质（热价17.15kJ/g）、300g糖类（17.15kJ/g）、100g脂肪（38.91kJ/g），请问他一天摄入总能量是多少？” 2. 引导学生计算： - 蛋白质：200 × 17.15 = 3430 kJ - 糖类：300 × 17.15 = 5145 kJ - 脂肪：100 × 38.91 = 3891 kJ - 总摄入：3430 + 5145 + 3891 = 12,466 kJ - 比所需多：12,466 - 10,900 = 1,566 kJ 3. 提问：“这么多多余的能量会怎样？” 4. 引导回答：“会转化为脂肪储存起来，导致体重增加。” 5. 得出结论：“合理膳食，控制能量摄入，才能维持健康体重。” 二、升华主题，倡导健康生活 （一）、发布“能量守护者”倡议 1. 总结：“今天我们学会了：食物提供能量，热价反映能量高低，呼吸作用释放能量。” 2. 倡议：“从今天起，做自己的‘能量守护者’——选择均衡饮食，坚持适量运动，让身体高效运转！” 3. 鼓励学生回家后向家人分享今天的发现，传播科学知识。 4. 布置作业：设计一份“一日能量摄入与消耗记录表”。 1. 参与计算，理解能量过剩的后果。 2. 认识到合理膳食的重要性。 3. 接受“能量守护者”倡议，树立健康生活意识。 4. 准备课后任务。 评价任务 应用能力：☆☆☆ 责任意识：☆☆☆ 表达意愿：☆☆☆ 设计意图 将课堂知识迁移到现实生活，提升学生的社会责任感；通过计算与推断，检验学生对热价与能量平衡的理解程度；发布“能量守护者”倡议，赋予学习以社会价值，实现从知识到行为的转化，体现生物学科的育人功能。 作业设计 一、基础巩固 1. 根据教材表5.2-1，写出下列食物的热价（单位：kJ/g）： （1）黄豆：__________；（2）大米：__________；（3）猪肉：__________。 2. 判断正误（正确的打√，错误的打×）： （1）食物中的能量只能通过燃烧释放。（ ） （2）脂肪的热价高于糖类。（ ） （3）呼吸作用只在运动时发生。（ ） （4）所有食物都能为人体提供能量。（ ） 3. 简答题：为什么说“呼吸作用是一种缓慢的氧化反应”？请结合拉瓦锡实验说明。 二、拓展探究 4. 请你设计一个家庭小实验，用厨房常见食材（如大米、花生、苹果）测量它们的热价。请写出你的实验方案，包括：材料、步骤、如何减少热量散失、如何计算热价。 5. 调查你家一周的饮食结构，记录每天摄入的食物种类和大致数量，估算你家成员每天平均能量摄入量，并与标准需求对比，提出至少两条改善建议。 6. 写一篇短文《假如我是一颗葡萄糖分子》，从“进入人体”到“参与呼吸作用”的旅程，描述它如何一步步释放能量，帮助身体完成各项任务。 【答案解析】 一、基础巩固 1. （1）17.24；（2）14.43；（3）16.54 2. （1）×；（2）√；（3）×；（4）× 3. 因为呼吸作用与燃烧一样，都需要氧气参与，都会释放热量，并生成二氧化碳和水，只是呼吸作用在细胞内缓慢进行，不产生火焰，故称为“缓慢的氧化反应”。拉瓦锡通过冰卡计实验发现动物呼出的热量与木炭燃烧相当，证明了这一点。 二、拓展探究 4. （参考答案） - 材料：大米、花生、苹果；酒精灯、铁架台、试管、温度计、量筒、锡箔纸、天平、蒸馏水。 - 步骤：①量取30mL蒸馏水；②称取食物样品；③用锡箔纸包裹装置；④点燃加热；⑤记录水温变化；⑥计算热价。 - 减少热量散失：用锡箔纸围住加热区，快速点燃，避免空气流动。 - 热价计算：公式同教材。 5. （开放性答案，略） 6. （开放性写作，鼓励创意表达） 板书设计 【人体的生命活动需要能量】 🔥 能量来源：食物中的有机物（糖类、脂质、蛋白质） 📊 热价：1g食物燃烧释放的热量（单位：kJ/g） 🔄 呼吸作用： [有机物] + [氧气] → [能量] + [二氧化碳] + [水] （在线粒体中进行，缓慢氧化） 💡 关键点： - 脂肪热价最高 → 能量密度大 - 呼吸作用 ≠ 燃烧，但本质相同 → 缓慢氧化 - 能量平衡：摄入 ≈ 消耗 → 保持健康体重 教学反思 成功之处 1. 以“跳绳挑战赛”为情境起点，有效激发学生学习兴趣，课堂参与度高。 2. 实验探究环节设计科学，学生亲自动手，深刻理解“热价”概念，达成预期目标。 3. 通过拉瓦锡实验故事串联科学史，增强了课堂的文化厚度与思辨性。 不足之处 1. 部分小组实验时间紧张，未能充分优化装置，影响数据准确性。 2. 学生对“呼吸作用”微观过程仍显抽象，个别学生难以建立完整模型。 3. 拓展作业中，部分学生缺乏调查与设计能力，需加强前置指导。 学科网（北京）股份有限公司 $