山西省大同市2026-2027学年高一上学期生物单元整合作业（人教版必修一第5章第3节）

探秘细胞呼吸——“大同风物”中的生命能量 人教版（2019版）必修1《分子与细胞》 第5章第3节·单元整合作业（适用地区：山西省大同市） 应用场景：本作业适用于山西省大同市普通高中高一年级2026—2027学年上学期期中前后使用，作为人教版（2019版）必修1第5章第3节“细胞呼吸的原理和应用”课后单元整合作业，兼顾课堂检测与课后巩固，建议完成总时长60分钟。 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 探秘细胞呼吸——“大同风物”中的生命能量 学段学科 高中·生物学 适用年级 高一年级 教材版本 人教版（2019版）必修1《分子与细胞》 对应内容 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 作业类型 单元整合作业（课后巩固与单元检测） 完成时长 总时长约60分钟 设计者 张军辉 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 · 课标要求：本作业对应《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程“分子与细胞”模块内容要求“说明细胞通过细胞呼吸分解有机物、释放能量”（大概念2：细胞的生存需要能量和营养物质），落实生命观念、科学思维、科学探究与社会责任四维核心素养，达成“运用细胞呼吸原理分析并解决生产生活中的实际问题”的学业要求。 · 教材地位：本节是人教版必修1第5章第3节，上承“降低化学反应活化能的酶”“细胞的能量‘货币’ATP”，下启“光合作用与能量转化”，是理解细胞能量代谢的核心内容；教材以“探究酵母菌细胞呼吸的方式”为切入点，系统构建有氧呼吸三阶段、无氧呼吸两种途径及细胞呼吸原理应用的完整知识体系。 · 教学重难点：重点——有氧呼吸三阶段的场所、物质变化与能量变化，无氧呼吸的两种类型及产物；难点——细胞呼吸反应式的理解与运用，氧气浓度、温度等环境因素对细胞呼吸的影响及其在生产生活中的应用。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生已学习酶和ATP，初步建立“酶催化化学反应”“ATP是细胞的直接能源物质”等概念；初中已接触呼吸作用；大同学生普遍熟悉黄花杀青、马铃薯窖藏、酿酒、老陈醋等生活场景，具备一定的生活经验基础。 现有困惑 易混淆有氧呼吸三个阶段的场所与产物；容易将“细胞呼吸”与“燃烧”混为一谈；对无氧呼吸产物（酒精与乳酸）记忆混乱；不理解“低氧保鲜、低温贮藏”的呼吸学原理。 差异分析 班级学生水平存在差异：约半数学生能较好理解基础概念，部分学生擅长实验设计与数据分析，少数学生基础薄弱、需以A组基础题为保底；通过分层设计满足不同层次学生的学习需求。 3. 设计意图 本作业以大同市黄花、烧酒、马铃薯、黄芪、老陈醋、设施农业、煤炭等真实生产生活情境为素材链，依据课标“细胞通过细胞呼吸分解有机物、释放能量”的内容要求，构建“基础巩固—能力提升—拓展探究”分层进阶结构，兼顾概念理解、原理应用、实验探究与实践创新，在巩固知识的同时落实生命观念、科学思维、科学探究与社会责任核心素养，控制作业时长、避免机械重复，实现减负增效。 三、作业目标 目标维度 编号 具体目标 对应核心素养 评价证据 知识理解 A 准确说出细胞呼吸的概念与类型，说明有氧呼吸三阶段的场所、物质变化与能量变化，正确书写有氧呼吸和无氧呼吸的反应式 生命观念 正确率、概念复述 能力运用 B 运用细胞呼吸原理，分析黄花杀青、马铃薯窖藏、储粮气调、大棚降温等生产生活实例并提出合理的保鲜、贮藏措施 科学思维、科学探究 过程记录、方法选用 思维发展 C 依据数据图表分析氧气浓度等环境因素对细胞呼吸的影响，设计并评价探究酵母菌细胞呼吸方式的实验 科学思维、科学探究 论证思路、创意思维体现 情感态度 D 认同生物学原理在乡村振兴与产业升级中的作用，形成节约粮食、绿色低碳的生活意识 社会责任 反思语、作品倾向 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 题目概要 对应作业目标编号 设计意图 参考答案/评价要点 1 选择题 黄花“杀青”情境：细胞呼吸概念与能量去向 A 考查概念辨析，纠正“呼吸即燃烧”的迷思 D 2 选择题 有氧呼吸三阶段的场所与产物辨析 A 落实核心知识，夯实基础 A 3 选择题 浑源烧酒情境：酵母菌无氧呼吸产物 A 联结本地产业，学以致用 A 4 选择题 人体细胞无氧呼吸的产物与特点 A 辨析乳酸途径，区分两类无氧呼吸 C 5 选择题 有氧呼吸与无氧呼吸的比较归纳 A 训练归纳比较的学科思维 A 6 选择题 细胞呼吸原理在生产生活中的应用辨析 B 辨析原理应用正误，学以致用 D 7 识图填空 有氧呼吸三阶段示意图填空与元素追踪 A、B 整合三阶段知识，渗透物质与能量观 细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜；丙酮酸、H2O；第三阶段 8 计算 等量葡萄糖有氧与无氧呼吸CO2释放比较 C 定量分析，深化反应式理解 6；2；3∶1 9 简答 鲜黄花短时保鲜措施及原理 B 迁移应用，解决真实问题 低温、低氧、及时加工（答出两条） 10 实验探究 酵母菌呼吸方式：CO2与酒精的检测 B、C 考查实验方法与对照设计 BTB由蓝变绿再变黄；酸性重铬酸钾加热变灰绿色；氧气的有无；相互对照 11 综合分析 大棚夜间降温增产原理辨析 B 光合与呼吸综合，发展科学思维 夜间降温抑制呼吸、减少消耗；白天降温不合理 12 数据分析 O2浓度对果实呼吸的影响（数据表） C 图表数据分析，落实科学思维 无氧呼吸；低氧贮藏；7%以上只进行有氧呼吸 13 跨学科实践 酿酒与制醋的呼吸方式调查 C、D 联结非遗文化，跨学科应用 酵母菌无氧呼吸产酒精；醋酸菌需氧 14 实验设计 探究温度对马铃薯呼吸速率的影响 C 训练实验设计能力 自变量温度；因变量呼吸速率（CO2释放量） 15 开放题 煤的形成与细胞呼吸（跨学科·社会责任） C、D 综合思维与价值引领 隔绝空气抑制分解者呼吸、有机物积累；低碳认识 五、作业实施建议 使用建议：本作业可作为第3节学完后的单元整合作业，建议分两次完成（A组＋B组约35分钟，C组约25分钟）；也可作为单元检测一次性完成（约60分钟），用于课前预习诊断、课中检测或课后巩固反馈。 分层实施：基础薄弱的学生重点完成A组，教师据此诊断薄弱点并针对性辅导；学有余力的学生完成全部题目并选做C组开放题；C组实践类题目（第13、14题）可采用小组合作方式完成，鼓励分工协作与交流展示。 评价反馈：A组可采取学生自评、同桌互评；B、C组由教师批阅并课堂讲评，结合第六部分评价量表量化赋分，对典型错误集中讲评，促进教学改进。 资源与安全提示：第10题、第14题的探究实验可在实验室或家庭中开展，注意用火用电安全；第13题鼓励实地走访或访谈长辈了解传统酿造工艺，注意文明礼仪与安全。 六、作业评价 维度 A（优秀） B（良好） C（待改进） 权重 得分 知识理解 基础题全对，概念精确 少量细节错误 较多基础错误 20% 能力运用 方法恰当，过程清晰，理由充分 方法基本正确 方法不当或缺失 30% 思维发展 观点明确，论证充分，有独创性 表达清楚，欠缺深度 思路混乱，缺乏证据 30% 情感态度 主动投入，积极交流，乐于协作；学习目标明确，能主动反思改进 态度端正，能按要求完成任务；基本参与合作 学习态度消极，被动完成任务，合作意识弱 20% 七、试题详情 说明：本作业共15题，总分76分，建议完成时间60分钟。A组为基础巩固题，B组为能力提升题，C组为拓展探究题；标注“（原创）”的为原创试题，主观题请在预留空间作答。 A组 基础巩固（第1～6题，每小题3分，共18分） （原创）1．云州区是全国黄花主产区，被誉为“中国黄花之都”。每年7月黄花采收高峰期，鲜黄花凌晨采摘后需及时送入蒸房“杀青”，再经晾晒制成干黄花。细胞呼吸是黄花等生物体生命活动的能量来源。下列有关细胞呼吸的叙述，错误的是（ ） A． 细胞呼吸的实质是分解有机物、释放能量 B． 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失 C． 有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸 D．细胞呼吸只在有氧条件下才能进行 【出处】情境素材来源：云州区人民政府网站《全链加工 让“小黄花”释放大价值》（2026年7月24日）。 （原创）2．大同市某中学“生命科学社”社团用酵母菌探究细胞呼吸。有氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。下列关于有氧呼吸的叙述，正确的是（ ） A． 第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖被分解为丙酮酸和[H]，并释放少量能量 B． 第二阶段在线粒体内膜上进行，产生CO2 C． 第三阶段在线粒体基质中进行，[H]与O2结合生成水并释放大量能量 D．有氧呼吸的三个阶段都能产生大量ATP 【出处】情境为原创设计（结合教材“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验情境）。 （原创）3．浑源县酿酒历史悠久，所产白酒统称“浑源烧酒”，民间有“喝烧酒浑源州”的说法。白酒酿造中，酵母菌在无氧条件下将葡萄糖分解。酵母菌无氧呼吸的产物是（ ） A．酒精和CO2 B．乳酸和CO2 C．酒精和水 D．乳酸 【出处】情境素材来源：中国新闻网《恒山脚下酒飘香：古法融今艺 老酒迎复兴》（2023年9月1日）。 （原创）4．人在剧烈运动时，肌肉细胞会因供氧不足而进行无氧呼吸。下列关于人体细胞无氧呼吸的叙述，正确的是（ ） A． 无氧呼吸过程产生CO2 B．无氧呼吸的场所是线粒体 C．无氧呼吸的产物是乳酸 D．无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸多 【出处】情境为原创设计（依据人教版必修1第5章第3节“无氧呼吸”内容创设）。 （原创）5．某同学对有氧呼吸和无氧呼吸进行了比较。下列叙述正确的是（ ） A． 二者第一阶段完全相同，都在细胞质基质中将葡萄糖分解为丙酮酸 B． 无氧呼吸全过程都在线粒体基质中进行 C． 有氧呼吸和无氧呼吸都会产生CO2 D．无氧呼吸释放的能量多于有氧呼吸 【出处】情境为原创学习情境。 （原创）6．细胞呼吸原理在生产和生活中应用广泛。下列应用实例与原理的对应关系，错误的是（ ） A． 黄花蒸房高温杀青——高温使呼吸酶失活，抑制细胞呼吸 B． 马铃薯恒温窖藏——低温降低呼吸作用，减少有机物消耗 C． 储粮库充入N2或CO2——降低氧浓度，抑制粮食有氧呼吸 D．水果长途运输采用高氧环境——氧气充足，保持水果新鲜 【出处】情境素材来源：A项——云州区人民政府网站《全链加工 让“小黄花”释放大价值》（2026年7月24日）；B项——农业农村部《马铃薯贮藏保鲜操作规程》（2023年2月3日）、大同日报《一季卖变多季卖 马铃薯储窖助增收》（2023年4月5日）；C项——中国政府网《储备粮如何保质保鲜》（2024年7月2日）。 B组 能力提升（第7～11题，共32分） （原创）7．下图（文字示意）表示有氧呼吸三个阶段的简要过程： 【出处】图示为原创设计（依据人教版必修1第5章第3节有氧呼吸过程绘制）。 C6H12O6 →丙酮酸 →CO2 →H2O （1）①、②、③分别代表有氧呼吸的三个阶段，其进行的场所依次是________、________、________。（3分） （2）图中CO2中的氧元素来自________和________；消耗O2的阶段是________。（3分） （原创）8．某兴趣小组用葡萄糖溶液培养酵母菌，酵母菌既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸。请回答下列问题： 【出处】情境为原创计算题。 （1）在氧气充足条件下，1 mol葡萄糖经有氧呼吸释放的CO2为________mol。（2分） （2）在无氧条件下，1 mol葡萄糖经无氧呼吸释放的CO2为________mol。（2分） （3）若将等量葡萄糖分别置于有氧和无氧条件下培养，则两种条件下释放的CO2的量之比为________。（2分） （原创）9．云州区黄花采收高峰期，鲜黄花若不能及时加工，堆放数小时就会发热、变味、变质。请运用细胞呼吸的知识回答下列问题： 【出处】情境素材来源：云州区人民政府网站《全链加工 让“小黄花”释放大价值》（2026年7月24日）。 （1）鲜黄花堆放时“发热”的直接原因是什么？（2分） （2）为减少黄花在田间采收后至加工前的有机物损耗，请你从影响细胞呼吸的因素角度，提出两条可行的短时保鲜措施，并分别说明原理。（4分） （1）________________________________________ （2）措施①：______________________________原理：______________________________ 措施②：______________________________原理：______________________________ （原创）10．某生物兴趣小组参照教材“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，设计了两组装置：甲组将酵母菌培养液置于密闭锥形瓶中，乙组通入空气培养，分别用澄清石灰水检测气体产物。请回答下列问题： 【出处】情境依据人教版必修1第5章第3节“探究酵母菌细胞呼吸的方式”改编。 （1）检测CO2还可使用________试剂，其颜色变化为________。（2分） （2）若要检测酵母菌无氧呼吸是否产生酒精，可向培养液中加入________试剂，并在________条件下观察颜色变化。（2分） （3）该实验的自变量是________；甲、乙两组之间构成________对照。（2分） （原创）11．云州区党留庄乡设施农业园区已建成总面积超1000亩的温室大棚区，其中近400栋温室冬季正常生产。菜农在冬季夜间常适当降低大棚温度，以促进增产。请回答下列问题： 【出处】情境素材来源：大同晚报《大棚充盈菜篮子 温室孕育致富果》（2026年2月9日）。 （1）从细胞呼吸角度分析，夜间适当降低大棚温度促进增产的原理是什么？（4分） （2）有人提出“白天也适当降低大棚温度，呼吸消耗更少，增产效果更好”，你认为该说法是否合理？请结合光合作用与细胞呼吸的关系说明理由。（4分） （1）________________________________________ （2）________________________________________ C组 拓展探究（第12～15题，共26分） （原创）12．某科研小组研究了不同氧气浓度对苹果果实细胞呼吸的影响，结果如下表（数据为相对值）： 【出处】数据为原创设计（依据有氧呼吸与无氧呼吸原理编制）。 O2浓度（%） 0 1 3 5 7 10 15 20 25 CO2释放量 1.0 0.9 0.5 0.6 0.8 1.2 1.8 2.3 2.8 酒精生成量 1.0 0.7 0.4 0.1 0 0 0 0 0 注：苹果果实细胞无氧呼吸产生酒精；表中数据为相对值。 （1）O2浓度为0时，苹果果实细胞进行的呼吸方式为________，判断依据是________。（2分） （2）O2浓度约为3%时，CO2释放量最少，此时有氧呼吸和无氧呼吸的强度都________，有机物消耗________，此氧浓度常用于果实储存，其原理是________。（3分） （3）O2浓度为7%及以上时，酒精生成量为0，说明________。（2分） （原创）13．浑源烧酒以“清香纯正、回味悠长”著称，其酿造历经千年；山西老陈醋采用“蒸、酵、熏、淋、陈”传统工艺，被列入国家级非物质文化遗产名录。酿醋过程中，醋酸菌在有氧条件下将酒精转化为醋酸。请回答下列问题： 【出处】情境素材来源：中国新闻网《恒山脚下酒飘香：古法融今艺 老酒迎复兴》（2023年9月1日）；中国非物质文化遗产网《清徐老陈醋酿制技艺》。 （1）酿酒主要利用________（填微生物名称）的________（填“有氧”或“无氧”）呼吸，其产物是________。（3分） （2）与酿酒不同，酿醋过程需要________（填“充足”或“缺乏”）氧气。请据此说明两种酿造工艺对氧气需求的差异及其原因。（4分） （原创）14．阳高县建成的马铃薯恒温储藏窖，通过控制温度实现马铃薯的长期储存。某校生物兴趣小组想探究“温度对马铃薯块茎细胞呼吸速率的影响”。请回答下列问题： 【出处】情境素材来源：大同日报《一季卖变多季卖 马铃薯储窖助增收》（2023年4月5日）。 （1）请写出该实验的自变量、因变量及因变量的检测指标。（3分） （2）请写出实验的基本思路（简要写出分组、处理与观测方法）。（3分） （1）________________________________________ （2）________________________________________ （原创）15．大同素有“中国煤都”之称，新中国成立以来累计生产煤炭超40亿吨。煤是由古代植物遗体在地质历史时期形成的。请从细胞呼吸的角度，解释“植物遗体只有被快速埋藏并隔绝空气，才能形成煤”的道理，并谈谈你对“节约能源、绿色低碳”的认识。（6分） 【出处】情境素材来源：大同市人民政府门户网站《解码转型发展的大同样本》（2024年9月9日）。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 八、参考答案与解析 1．【答案】D 【解析】细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，无氧呼吸不需要氧的参与，故“只在有氧条件下才能进行”的说法错误；细胞呼吸的实质是分解有机物、释放能量，释放的能量大部分以热能形式散失、少部分储存在ATP中。本题选D。 2．【答案】A 【解析】有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖被分解为丙酮酸和[H]，并释放少量能量；第二阶段在线粒体基质中进行，产生CO2和少量能量；第三阶段在线粒体内膜上进行，[H]与O2结合生成水，释放大量能量、合成大量ATP。故B、C、D错误，本题选A。 3．【答案】A 【解析】酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和CO2，同时释放少量能量，反应式为C6H12O6→（酶）2C2H5OH＋2CO2＋少量能量。本题选A。 4．【答案】C 【解析】人体细胞无氧呼吸在细胞质基质中进行，将葡萄糖分解为乳酸，不产生CO2，释放的能量较少；剧烈运动时肌肉细胞因供氧不足而进行无氧呼吸。本题选C。 5．【答案】A 【解析】有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段相同，都在细胞质基质中将葡萄糖分解为丙酮酸，A正确；无氧呼吸全过程都在细胞质基质中进行，B错误；人体细胞无氧呼吸产生乳酸、不产生CO2，C错误；有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸，D错误。本题选A。 6．【答案】D 【解析】水果长途运输应适当降低氧浓度，抑制细胞呼吸、减少有机物消耗，从而保持新鲜；高氧环境会促进有氧呼吸、加速有机物消耗与变质，D对应关系错误。A、B、C对应关系均正确。本题选D。 7．【答案】（1）①细胞质基质、②线粒体基质、③线粒体内膜。（2）丙酮酸、H2O；第三阶段 【解析】（1）①细胞质基质、②线粒体基质、③线粒体内膜。（2）CO2中的氧元素来自丙酮酸（葡萄糖）和H2O；消耗O2的阶段是第三阶段。依据：第二阶段反应式2C3H4O3＋6H2O→（酶）6CO2＋20[H]＋少量能量，第三阶段反应式24[H]＋6O2→（酶）12H2O＋大量能量。 8．【答案】（1）6。（2）2。（3）3∶1。 【解析】（1）6。（2）2。（3）3∶1。有氧呼吸总反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O2→（酶）6CO2＋12H2O＋能量，1 mol葡萄糖产生6 mol CO2；无氧呼吸反应式：C6H12O6→（酶）2C2H5OH＋2CO2＋少量能量，1 mol葡萄糖产生2 mol CO2，故两种条件下CO2释放量之比为6∶2＝3∶1。 9．【答案】（1）鲜黄花细胞进行细胞呼吸（有氧呼吸），释放的能量大部分以热能形式散失，使堆温升高。（2）示例：①低温冷藏或冷链运输——低温降低呼吸酶活性，减慢细胞呼吸速率，减少有机物消耗；②及时摊开、通风降温——避免堆积发热，抑制细胞呼吸；③适当降低环境氧浓度（气调包装）——抑制有氧呼吸，减少有机物消耗。（答出两条即可，每条措施与原理对应正确各2分） 10．【答案】（1）溴麝香草酚蓝（BTB）溶液；由蓝变绿再变黄。（2）酸性重铬酸钾溶液；加热（水浴加热）。（3）氧气的有无；相互对照（对比）。 【解析】酒精与酸性重铬酸钾在酸性、加热条件下反应变为灰绿色，可据此检测酒精。 11．【答案】（1）夜间降温使呼吸酶活性降低，植物细胞呼吸减弱，有机物消耗减少，白天光合作用积累的有机物得以更多保留，故产量提高。（2）不合理。白天温度过低会降低光合作用相关酶的活性，使光合作用减弱、有机物积累减少；应白天适当升温促进光合作用、夜间适当降温抑制细胞呼吸，通过增大昼夜温差实现增产。 12．【答案】（1）无氧呼吸；O2浓度为0时，CO2释放量与酒精生成量相等（均为1.0），说明细胞只进行无氧呼吸。（2）较弱；最少；低氧条件下有氧呼吸和无氧呼吸均受到抑制，有机物消耗最少，有利于果实保鲜储存。（3）O2浓度达到7%时，无氧呼吸被完全抑制，此后细胞只进行有氧呼吸，且随O2浓度升高，呼吸作用增强。 13．【答案】（1）酵母菌；无氧；酒精和CO2。（2）充足。酵母菌的无氧呼吸（酒精发酵）需要无氧环境，故酿酒过程需密封厌氧；醋酸菌是需氧微生物，将酒精转化为醋酸的过程需要氧气的参与，故酿醋过程需充分通气、定期翻动醅料。 14．【答案】（1）自变量：温度（设置不同温度梯度，如0℃、10℃、20℃、30℃）；因变量：马铃薯块茎细胞的呼吸速率；检测指标：单位时间内CO2释放量（或O2消耗量）。（2）实验思路：取生理状态一致的马铃薯块茎，随机均分为若干组，分别置于不同温度的密闭容器中培养相同时间，定时测定各组容器内CO2浓度（或O2含量）的变化并比较。评分要点：随机分组、控制无关变量、设置多组温度梯度、结果比较。 15．【答案】开放性试题，评分要点：①植物遗体暴露在空气中时，分解者（腐生细菌、真菌等）通过细胞呼吸（有氧呼吸）将其中的有机物氧化分解为CO2和水，能量散失，有机物难以大量积累；②遗体被快速埋藏并隔绝空气后，好氧微生物的呼吸受到抑制，有机物得以长期保存，在漫长地质作用下形成煤；③结合“节约能源、绿色低碳”谈认识，言之有理即可（如煤等化石燃料中蕴含的能量是远古植物通过光合作用固定的，不可再生，应节约用能、开发新能源、践行低碳生活）。 学科网（北京）股份有限公司 $