人教版初中《生物学 七年级上册》第五章第二节 绿色植物的呼吸作用实验课说课稿

探究呼吸作用实验

一、使用教材

人教版初中《生物学七年级上册》第五章第二节绿色植物的呼吸作用

二、实验器材

器材：矿泉水瓶、温度计、医用脱脂棉、保温桶、保温杯、注射器、酒精检测仪、轻质黏土、打孔器、标签纸、蜡烛、火柴、玻璃棒、100mL量筒、细口瓶、烧杯、胶头滴管、电子天平、滤纸、药匙药品：安琪酵母、葡萄糖、氢氧化钙（试剂纯）

三、实验创新要求/改进要点

（一）实验装置生活化

本实验主体材料为常见生活用品，如用矿泉水瓶代替锥形瓶，用打孔器将瓶盖打孔代替橡胶塞，并且还能通过挤压矿泉水瓶促进气体排出代替了加水排气法，简化了实验装置。

（二）实验药品安全化

实验所需药品简单、易获得且无毒、无腐蚀性。如，酒精检测药品——重铬酸钾和浓硫酸，均为不易取得，并且有很大危险性的。所以本次实验规避了这些药品的使用，以此体现实验药品的安全化。

（三）实验操作绿色化

尽管严格控制了实验药品的危害性，但还是采用了封闭的实验装置——塑料瓶加盖，并用轻质黏土封口及注射器的使用。确保实验产

生气体不外溢，不会对实验室环境造成污染或是对学生身体健康造成危害，同时也能保证收集气体时的严谨性，以此确保实验操作绿色化。

（四）实验结果信息化

本实验运用了化学物质检测传感器，将检测到的数据信息导入计算机，如，酒精的浓度采用酒精检测器检测。同时经反思，二氧化碳的浓度检测也可通过传感器记录，免于书面上的记录造成的误差，捕捉反应现象背后的微观数据，以此做到实验结果信息化。

（五）实验现象VR化

在传统的教学模式中，学生通过显微镜进行观察，并不能真正地融入到实验中，基于当前信息技术进课堂的大背景下，本课程尝试引入VR技术，对采集到的酵母菌图像进行处理。但无论是以何种形式引入何种器材，都有一个无法规避的问题——成本过高。通过对蚊香的阅读分析，我们发现生活中最常见的VR技术就是我们所熟知的3D 影像技术。

为增强学生对实验现象的直观感受，我们用3DMAX制作出酵母菌的简图，将图像置于绘声绘影的视频轨迹中，多次复制，并变换其形态。使用绘声绘影X7的3D化功能打造一个酵母菌的世界，学生通过佩戴3D眼镜，可以更直观的观察酵母菌的生活，呼吸和生殖过程。据此，VR技术也在课堂中得到了很好的应用。

四、实验原理/实验设计思路

本实验由课本中三组植物呼吸作用实验——测温度、测氧气、测二氧化碳引入，并将三组实验并为一组，实现实验装置上的创新。同时提出其他类型生物是否也能进行呼吸作用的探究性问题，以酵母菌为例开展探究性实验。借此指出贴近生活的例子：酒的酿造。

五、实验教学目标

（一）知识与技能：理解植物呼吸作用的过程及应用，知道单细胞生物的也有其相应的呼吸作用，理解酵母菌呼吸作用原理。

（二）过程与方法：运用已学的知识分析植物呼吸作用的原理，改进先前的实验装置，并将该创新点迁移至新的生物材料上，培养学生科学的探究能力和实践能力。

（三）情感、态度、价值观：认同绿色植物在维持碳氧平衡中的重要作用；认同除绿色植物外，其他生物体也有其呼吸作用；认同其他生物体的呼吸作用也能为人类社会做出一定贡献，体验探究带来的乐趣，感受生物技术在生活中的应用。

六、实验教学内容

本节课是学习绿色植物呼吸作用，及单细胞生物之后的拓展探究，酵母菌作为生活中常见且易得到的单细胞生物，也是实验效果较好的一种生物材料。因此引导学生从酵母菌入手，在实验装置创新的基础上引发生物材料的创新。

在学生充分理解植物呼吸作用原理的基础上，探究酵母菌的呼吸作用；同时利用植物呼吸作用实验的知识迁移至检验酵母菌呼吸作用

产生的相关物质。此外教师还应对产生的其他物质进行补充，以此扩充学生的知识面。

课程最后，同学生讲解酵母菌在日常生活中的应用，将生物科学技术应用到生活中去，让学生建立生物学来源于生活的科学观念，并时时留意生活中的生物学。

七、实验教学过程

（一）复习导入：学生在先前的学习过程中，对植物的呼吸作用有一定的了解，并熟悉初中阶段植物呼吸作用实验的三个具体案例。据此，我们采用了这种导入方式，既能达到复习效果，又能通过学生熟悉的知识点引发学生兴趣。

知识点如下，“呼吸三测”：

1.测温度：

实验步骤：分别于两个暖瓶中装种子（或豆苗），甲瓶中装入萌发的种子，乙瓶中装入煮熟的种子。往瓶中各插入一只温度计。一段时间后观察两温度计显示的温度有何不同。

（图1 测温度）

观察现象：甲瓶中的温度略高于乙瓶中的温度。

分析原因：种子在萌发过程中，其中的有机物发生了变化，释放出能量，一部分能量用于种子的萌发，还有一部分能量以热能的形式散失了。

得出结论：呼吸作用能产生能量。

2.测二氧化碳：

实验步骤：在集气瓶中装入萌发的种子（或新鲜豆苗），外用带阀门的玻璃橡胶弯管，连通装有澄清石灰水的试管。同时在集气瓶的橡胶塞上插入一个玻璃漏斗，并用棉花堵住上面的气孔。

一段时间后，取下棉花，向漏斗中注入清水，将瓶内产生的气体压至装有澄清石灰水的试管中，观察现象。

（图2 测二氧化碳）

观察现象：澄清石灰水变浑浊。

分析原因：二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性。科学实验证明，二氧化碳来自种子里的有机物。有机物在彻底分解时不仅产生二氧化碳，还产生水。

得出结论：呼吸作用产生二氧化碳。

3.测氧气

实验步骤：甲瓶中装有萌发的种子，乙瓶中装有等量的煮熟的种子（或用豆苗代替），把甲、乙两瓶同时放到温暖的地方。一段时间后，观察蜡烛在甲、乙两瓶中的燃烧情况。

（图3 测氧气）

观察现象：甲瓶中的蜡烛熄灭，乙瓶中的蜡烛继续燃烧。

分析原因：燃烧的蜡烛放进甲瓶里，火焰立即熄灭了，这是因为甲瓶中缺少氧。氧气被萌发的种子（或豆苗）吸收了。科学实验证明，有机物在彻底分解成水和二氧化碳时，需要氧的参与。

得出结论：呼吸作用消耗氧气。

整理结论：

有机物+氧气→二氧化碳+水+能量

（二）实验器材创新

为从课程初期就培养学生的创新探究精神，特先进行一次创新，以此达到“抛砖引玉”的效果，遂将以上“呼吸三测实验”进行“三合一”的调整。综合以上实验，分析得出上述实验存在实验器材过多，造成浪费等缺点。特针对该缺点，对实验器材做出了以下调整：

1.将“呼吸三测实验”的实验容器进行统一，由之前的“集气瓶”、“锥形瓶”、“暖瓶”等容器改成了生活中随处可得的“塑料瓶”，既简化了实验装置，又体现了“生活废物可利用”的价值观。

（图4 塑料瓶）

2.将“带孔的橡胶塞”改成了用“打孔器”处理过的“塑料瓶盖”，为防止产生的气体外溢造成污染或实验数据不准确，特采用了初中学生常用的“轻质黏土”封口，同时又可达到固定“温度计”的作用，可谓一举两得。

（图5 打孔器、轻质黏土、处理过的塑料瓶盖）

3.为方便学生观察实验生物材料的情况，将“暖瓶”改成了“塑料瓶”，并用“保温桶”和“棉花”提供保温措施，以此保证实验数据的准确性。

（图6 保温桶与棉花结合成的保温装置）

4.经师生共同分析，在“测二氧化碳”实验中，有“试管”和“玻璃弯管”、“橡胶管”、“水阀”的参与。而以上器材均不可凭借自

身保持稳定，必须有“试管架”和“铁架台”的支撑，无形之中又增加了实验器材的使用。本着减少实验器材的目的，同时降低玻璃仪器损坏、学生受伤的风险，将以上实验器材改为“注射器”，先用注射器抽取适量的澄清石灰水，再用其抽取瓶内反应产生的气体，观察反映情况。由于“打孔器”的介入，并不需要“注射器”通过“针头”吸取试剂或是气体，又大大降低了风险。

（图7 注射器）

（三）实验演示

教师按步骤（二）所述方式进行试验改造，并向学生展示实验结果。

注意：由于本次实验材料利用的是，新鲜的豆苗和开水烫过的豆苗，经处理过后二者体积会出现明显差别（V新鲜的豆苗＞V开水烫过的豆苗），在这里一定要同学生解释清楚，确保实验变量的单一性。除此之外，烫过的豆苗会有一定的温度，需等恢复至室温后进行实验。经测试，可提前4小时准备该实验。

（图8 连接好的装置豆苗体积）

（四）实验生物材料创新

学生在本册书（《人教版生物学七年级上册》）还学到过单细胞生物的的相关知识。教师对此引导学生思考，植物有呼吸作用，那么其他的生物是否也有如此的呼吸作用呢？由呼吸作用产生的生成物是否相同呢？对此我们将进行试验验证。

引入新的生物材料——酵母菌，酵母菌在平时生活中易取得，且是学生先前学习过的《单细胞生物》中提及过的物种，同时也是《八年级生物学上册》重点讲述的知识点。在此，也是以呼吸作用和单细胞生物两个重要知识点为依托，作为学生的原有认知结构引出后续的知识点，并将以上知识点整合进行实验的原因之一。

除此之外，选择酵母菌也是考虑到其生物学特性，能通过其呼吸作用产生酒精，并且处理形成对照实验方式简便，这也是选择其成为创新生物材料的原因。

同时，酵母菌还作为我们日常生活中的技术用菌，可将该知识点与日常生活中的生物技术，如酿酒、面包制作相联系，引发学生共鸣，为学生树立“生物学寓于生活之中”、“学好生物学为了更好地生活”的价值观。

（五）实验操作

1.延用“豆苗实验”的装置，连接“温度计”和“塑料瓶”。

2.配置5%的葡萄糖溶液，用于酵母菌的营养供应。

3.设置对照试验：有生命活力的酵母菌15g与无生命活力的酵母菌15g。

处理方式：（1）分别取两包“15g安琪酵母”，取一份置于烧杯中，用100mL开水冲开，用玻璃棒搅拌均匀，待冷却至室温后置于塑料瓶中，制成无生命活力组。如不经冷却，会影响实验的温度数据，同时塑料遇热水会产生相关反应，影响实验。

6.查看温度计数据，并记录。

7.用点燃的蜡烛检验甲、乙两塑料瓶中的氧气，并记录。

8.分别用两个注射器，先表明甲、乙两组，各吸取10mL澄清石灰水，再吸取10mL塑料瓶中气体，充分震荡后观察实验现象，并记录。

9.学生在实验结果验收过程中闻到了酒精的味道，同时基于酵母菌的特殊性质，本实验引入了“酒精检测仪”这一电子装置。将“酒精检测仪”的接收器对准塑料瓶盖上的小孔，挤压塑料瓶，使塑料瓶中的气体溢出，对检测仪进行读数，并记录。

10.分析实验数据。

（六）生物技术介绍

通过酵母菌的呼吸实验，学生了解到酵母菌的呼吸作用产生酒精，据此探究酵母菌日常生活中的应用，播放酿酒视频。使学生认同生物来源于生活。

（七）虚拟现实实验现象

学生通过佩戴3D眼镜，进入酵母菌的世界，融入实验之中，利用VR技术更直观的观察酵母菌的生活，呼吸和生殖过程。

八、实验效果评价

（一）温故而知新：通过指导学生回顾以往知识，对该知识点的呈现情况采取变式处理，以此培养学生从旧知中提炼、整合新知的能力。（二）举一而反三：通过指导学生将两部分知识点整合到一起进行综合实验，学生学会将此种实验方式延伸到其他的生物材料上，以此培养学生的创新实践能力。

（三）协作而共进：学生的分组实验不仅能够培养学生的协调配合能力，还能让学生在实验过程中享受头脑风暴带来的乐趣。更进一步的加强学生的自主学习能力。如，在本次实验过程中，某实验小组发现，时间越长，酵母菌呼吸作用产生的酒精浓度也就愈高，而后该数据则趋于平稳。进一步分析出“老酒，愈久愈香醇”的道理。