"细胞呼吸"科学史的分析及教学建议

"细胞呼吸"的科学史是培养学生科学探究能力的良好素材,可使学生从实验分析、推理、论证等方面得到思维的锻炼.就相关科学史实验从教学实践的角度进行分析,筛选出适合学生探究的相关内容,并提出教学建议,以期在核心素养的培育方面起到良好的作用.     

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验教学组织

在普通高中生物学课程标准中,“细胞代谢”是必修1“分子与细胞”模块的重要组成部分之一,细胞呼吸是细胞产能代谢的主要方式。“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是本单元一个很重要的探究性实验,是培养学生实验和探究能力的好素材,借此实验可以培养学生设计探究实验的能力。本文主要探讨新课程中利用“探究酵母菌细胞呼吸的方式”进行实验的教学组织。     

快速简便的“探究酵母菌细胞的呼吸方式”的实验

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验是高中生物学的一个重要探究实验。学生通过该实验不仅能进一步掌握探究性实验的科学研究方法,而且感知了酵母菌的细胞呼吸产物和方式。     

定量化测定酵母菌细胞呼吸CO2产量的方法

实验借助数字传感技术,在溶解氧(DO)传感器监测下论证酵母菌细胞呼吸氧气条件的创设与达成;设计了能够持久、恒定供氧的O₂发生装置;用CO₂传感器定量测定了酵母菌在有氧和无氧条件下CO₂的产量。同时还讨论了活性干酵母的用量,将实验用时控制在40 min以内,为定量化“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验进课堂先行摸索条件。     

酵母菌细胞呼吸方式的再探究

在实施“酵母菌细胞呼吸方式”实验教学后发现,学生对实验中的诸多环节依然存在质疑,引起了教师的反思。为消除质疑,接近真相,对该实验进行再探究,包括实验材料、实验装置、检测方法的再改进。通过对“酵母菌细胞呼吸方式”实验的改进和优化,将定性观察与定量测量相结合,使实验结果快速呈现,科学直观;增加实验教学后的再探究过程,有利于调动学生自主实验的积极性。     

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的改进

“细胞呼吸”是高中《生物必修1》“分子与细胞”模块的重点和难点,教材在内容编排上改变了以往直接传授知识的做法,将探究实验放在前面,其目的在于引导学生通过探究过程主动构建知识和概念,为以后学习细胞呼吸的相关知识打下基础。本活动耗材多、用时长、操作繁琐。本文主要阐述该如何改进该实验、组织学生有效探究,以发挥其教学价值。     

“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的改进

"探究酵母菌细胞呼吸方式"是普通高中生物学必修一中的一个重要探究实验。该实验利用酵母菌属于兼性厌氧菌的这一特性,通过设计和进行对比实验,让学生直观感知了酵母菌细胞呼吸的方式,是一个培养学生的科学探究能力和创造性思维能力的经典实验。人教版和中图版对该实验的处理方式方法不同,人教版是通过探究酵母菌在有氧和无氧条件下产物的不同来说明酵母菌的呼吸方式;中图版则是通过探究酵母菌在有氧和无氧条件下能量的释放不同来说明的。本文以人教版为例说明。     

验证钠离子的主动运输需要能量

为了加深学生对人教版教材主动运输部分相关内容的理解,针对"主动运输"过程需要能量进行实验设计,通过抑制细胞呼吸进而抑制能量供应,以细胞内天然指示剂花青素的颜色变化反映细胞主动运输的速率,并对不同的细胞呼吸抑制剂进行了优化和筛选,确定丙二酸钠是最适合在高中生物学实验中进行推广的细胞呼吸抑制剂。     

实验探究“酵母细胞呼吸方式”

在限定的实验条件下,学生设计"探究酵母菌细胞呼吸的方式"实验装置,通过对比实验进行探究的方式,使学生在有限的教学时间内了解在不同类型的呼吸条件下,酵母菌有氧呼吸和发酵的产物不同,并容易得出酵母菌在有氧和无氧条件下均会产生CO_2,而仅在无氧条件下产生酒精的结论。改进实验装置后的实验效果明显,可作为优质实验课的参考题材,以提高教学效果。     

探究不同浓度的酒精对细胞的毒害作用——“探究植物细胞的吸水和失水”实验的拓展

对教材进行了二次开发,将“植物细胞的无氧呼吸过程”等知识目标和“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中细胞计数、表格设计等能力目标进行整合,引导学生应用“植物细胞的吸水和失水”实验中获得的“利用质壁分离鉴定细胞的死活”的技能来探究酒精浓度对植物细胞毒害作用影响的一般规律。     

“细胞呼吸”（第2课时）教学设计

通过分组设计实验探究酵母茵的呼吸方式,使学生体验合作学习的乐趣,养成实事求是的科学态度,并最终能做到学以致用,举例说明细胞呼吸原理在实践中的应用。     

提炼生活经验 引导合作探究——“探究酵母菌细胞呼吸的方式”活动课例

细胞呼吸是高中生物学的重点和难点内容。利用"蒸制馒头"和"酿制酒醅"的生活经验,引导学生提取关键信息,对"探究酵母菌细胞呼吸的方式"一节进行了"提出问题,作出假设→分析变量和绘制实验装置图,展示交流→观看操作视频,总结实验结论→教师提炼提升"的探究活动。     

基于核心素养的“探究细胞呼吸”教学案例

在"探究细胞呼吸"的教学案例中,利用生活中简单的生活用品——绿豆和密封袋为实验装置,引导学生沿着大胆假设→小心求证→溯本求源的探究历程,进行分组实验探究,课前实验与课堂实验相结合,在引导学生对实验结果进行讨论质疑的基础上,分析得出结论,将微观的细胞代谢和宏观的生命现象建立联系,从宏观现象认识生命活动的本质,发展学生的生物学科核心素养。     

“影响酵母菌细胞呼吸的因素”实验改进

通过简易的创新实验装置探究"影响酵母菌细胞呼吸的因素",与传统实验装置相比,改进后的实验装置成本低、材料易得,可操作性强,用时少,现象清晰明显,并能定量分析,有助于培养学生的实验探究能力和生物学科学素养的形成。     

利用注射器在“探究酵母菌细胞的呼吸方式”实验中进行定量分析

在“探究酵母菌细胞的呼吸方式”实验中对实验供氧方式、装置、检测方法进行优化,使用注射器代替锥形瓶,定性分析的同时达到定量检测的目的,并利用实验数据对酵母菌细胞在不同供氧条件下的呼吸方式进行分析。     

关于“‘探究酵母菌细胞呼吸的方式’实验的几点探讨及改进”的商榷与改进

就酵母菌细胞呼吸的方式的实验无氧呼吸装置中无排气管问题,从理论分析和实验证明其不妥之处,又结合实践提出了该实验的4点改进意见.     

引导学生对实验中呈现问题的分析与论证

以"设计实验论证可溶性淀粉溶液是否具有还原性""分析α淀粉酶的最适温度较高的原因"和"人口腔上皮细胞对水的通透性"为例,引导学生分析实验现象与预期不符的原因、论证实验过程中提出的疑问,有助于培养学生批判性、反思性的科学思维习惯,提高学生利用所学知识解决新问题的能力。     

植物细胞的全能性

简述了植物细胞全能性理论的创立和实验论证,介绍了近年来植物细胞全能性在细胞学和分子生物学方面的研究,对植物组织培养有一定的参考作用。     

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的几点探讨及改进

在实验教学中,提出了3个需要探讨的问题：酵母菌细胞培养的时间,酵母菌细胞有氧呼吸装置的通气时间和酵母菌细胞无氧呼吸装置中排气管的设置。针对这些问题进行了说明和改进．力图使这一探究实验更加科学和严谨。     

初中生物学教学中核心概念的传递——“植物的呼吸”教学设计

呼吸作用是初中生物学教学核心概念之一,是学生理解新陈代谢概念、高中学习细胞呼吸的基础.教学过程围绕呼吸作用概念的建构而展开,通过4个演示实验展示了概念事实,学生通过观察、思考、讨论、分析、归纳出概念内涵,经过从感性到理性的思维过程构建了概念,最后通过应用知识达到了知识的迁移.