摘 要 通过相关教学实验、教学环节的设计安排及教学过程的实施，让学生进一步加深对细胞呼吸原理的理解，在学生学习掌握细胞呼吸过程、理解细胞呼吸原理的基础上，展示细胞呼吸原理在生产生活实践中的应用，实现科学、技术、社会的有机统一。
关键词 教学设计 教学实践 细胞呼吸 生物学教学
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
1 教材分析与教学策略
“细胞呼吸原理的应用”涉及对细胞呼吸原理的理解，在学生学习掌握细胞呼吸过程、理解呼吸原理的基础上，展示细胞呼吸原理在生产实践中的应用。教材中通过“放眼社会——细胞呼吸和发酵技术”一段内容，将细胞呼吸和现代生物技术结合起来，通过对农业中一些生产实践措施的学习，使学生懂得细胞呼吸在农业生产中应用的重要性，在粮食、蔬菜、水果贮藏、环境保护等方面的重要性，实现了科学、技术、社会的有机统一。
教育过程就是让学生在知识、能力、情感、态度与价值观等层次上得到综合全面的发展，就知识层面上讲，不能让学生仅成为知识的接受“桶”，更重要的是让学生获得学习知识的方法策略，使学生能够主动地、不断地更新知识，实现知识层面上的与时俱进；同时在能力培养上也应加强学生获取知识和应用知识的能力。教学这部分内容时教师可充分发挥学生学习的主体性地位，引导学生通过上网查阅、检索报刊杂志、社会实践等途径收集相关信息，通过课堂交流、讨论学习，教师与学生的合作总结，达到培养学生自主性学习的目的，并为将来的终身学习打下基础，从而更好地实现新课标要求。
2 教学目标
2．1 知识目标
说明细胞呼吸的原理和意义，了解其在生产和生活中的应用（通过实验，探讨酵母菌细胞的呼吸方式）。
2．2 能力目标
通过将细胞呼吸原理应用于生产生活实践的学习，落实科学、技术、社会相互关系的教育目标，培养学生收集信息、处理信息的能力，培养学生发散思维能力和自主学习知识的能力；通过交流，培养学生的表达交流能力，提高学生应用所学知识解决实际问题的能力。
2．3 情感、态度与价值观目标
通过设计相应的活动，让学生去体验、培养，激发兴趣，引起他们对社会、科学、环境、生活等问题的关注。
3 教学重点与难点
3．1 重点
细胞呼吸原理的应用。
3．2 难点
对现代发酵技术的理解。
4 教学过程设计
课前，教师准备好多媒体课件，准备一瓶制好的酒酿，几天前分发给学生小组酒酿药，让学生请教家长或其他人，学习制作酒酿，探讨酵母菌在酿酒中的细胞呼吸方式，布置学生查阅细胞呼吸原理应用的相关知识，准备在课堂上进行交流讨论学习。
4．1 创设教学情景，激发学生学习兴趣
上课铃响，师生互行礼。教师：平时我们可能都吃过哈密瓜，但你们可能没有思考过哈密瓜为何这么甜？有哪位同学能解释吗？学生们由于学过了光合作用和细胞呼吸相关知识，课前又有了一定的准备，纷纷举手发言回答：有的说与光合作用有关，有的说与细胞呼吸有关，有的说与光合作用和细胞呼吸都有关系，还有的说与气温、日照的长短也有关系。对于学生们的不同回答，教师给予赞许的眼神，对他们的回答做出肯定或解释，指出哈密瓜为何这么甜是由于出产地新疆独特的气候条件决定的，新疆日照长，光合作用时间长，由于昼夜温差大，细胞呼吸消耗有机物少，糖分积累多而引起。
通过这一特定事例结合学生的生活经验展开，将有利于激发学生的学习兴趣，激活学生的科学思维，进而提高课堂教学的有效性。
4．2 细胞呼吸原理的应用
教师：细胞呼吸进行的场所在哪里？影响细胞呼吸的因素有哪些？（学生思考后回答，场所为细胞质基质和线粒体，影响因素有温度、氧气、CO2浓度等。）细胞呼吸对生物体来说有何意义呢？（学生思考回答：细胞呼吸为生物体生命活动提供能量，为生物体的各种有机物之间的相互转化提供重要的中间产物。）
教师指出：细胞呼吸的原理在生产实践中有广泛的应用，如人们日常生活中每逢婚丧喜事，都要摆酒席，无酒不成席，你们知道酒是怎么来的吗？酒与酒酿一样吗？请同学展示自己制作的酒酿。教师再让学生品尝自已制好或买来的酒酿（必须是安全的）。然后让学生介绍自己是如何制作的？（学生品尝后讨论交流，有的与自己制作的对比，说他的酒酿变黄，有的说他的酒酿有点酸、不甜，有的有浓密的酒香味且很甜，学生纷纷提出质疑，为什么会产生不同的结果呢？通过制作，培养了学生的动手实践能力，通过交流，培养了学生质疑、发散思维的能力、社会交往与语言表达交流的能力，与其他同学合作学习的能力，同时也能引领学生进一步去探究，探究始于质疑。）
师总结：听了同学们的介绍，我们明白了酒酿的大致制作过程，制作是否成功与糯米饭的蒸制、洒水拌药、控温保温等措施有密切关系。其作用的微生物主要是酵母菌，它是一种兼性厌氧型微生物，在适宜条件下酵母菌前期主要进行有氧呼吸，大量增殖，通过代谢产生二氧化碳和水等成分，由于水的产生，造成缺氧环境，使酵母菌转入以厌氧呼吸为主，产生酒精和二氧化碳。
师：其实酒和酒酿是有区别的，酒酿是基质（这里指糯米饭）在微生物（主要是酵母菌）的作用下（发酵）而形成的，主要由酒渣、糖、乙醇、水等物质组成。而酒是通过上述发酵过程作用到一定时期，再通过一定方法（如蒸馏）提取出主要成分乙醇兑制而成的，它主要是由乙醇和水组成。酒和酒酿的制作都经历了一个发酵过程。
教师用多媒体展示工业用发酵罐示意图，指导学生阅读教材第71页“细胞呼吸与发酵技术”。
教师指出，微生物或其他生物的细胞在有氧或无氧条件下繁殖或积累其代谢产物的过程都称为发酵。现代发酵技术将微生物学、生物化学和化学工程学等的基本原理有机结合，在发酵罐中充分利用微生物或其他生物的代谢活动来生产各种有用的物质。
投影：利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的条件下，可以生产各种酒；利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及发酵罐，在控制通气的条件下，可以生产食醋或味精。
此外，应用发酵技术生产青霉素、链霉素、红霉素等数百种抗生素，此外结合基因工程技术，利用发酵技术可大量生产干扰素、胰岛素、生长激素等药物，生产预防疟疾、狂犬病、脊髓灰质炎等的疫苗，还生产酱油、单细胞蛋白等发酵产品。
（有关发酵工程技术，这里不多强调，以后继续学习时，教师可要求学生课后通过互联网进一步查阅相关资料。）
师：上述生产过程中，应用了细胞呼吸原理的哪些方面呢？
学生思考讨论，说法不一。最后，教师指出需氧型微生物和厌氧型微生物对氧的需求不同；不同微生物的代谢产物也有所不同；有些微生物在有氧条件下的呼吸产物与无氧条件下的呼吸产物也不同。
教师展示多媒体课件图片：
材料一：包扎伤口时，需用透气的消毒纱布或松软的创可贴等敷料。
材料二：花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。
材料三：稻田也需要定期排水，否则水稻幼根会因缺氧而变黑、腐烂。
讨论：分析上述材料，说明上述现象又是如何利用细胞呼吸原理的呢？
学生经过讨论后纷纷发言，教师与学生共同总结：
材料一：用透气的消毒纱布或松软的创可贴等敷料，主要是为了防止厌氧性微生物如破伤风杆菌的大量繁殖而引起破伤风。因为在通气的条件下，伤口处有足够的氧气，可抑制厌氧型病原微生物的繁殖。
材料二与材料三：在有氧条件下，根细胞可进行需氧呼吸，保证根细胞进行各项生命活动的能量需求。植物在缺氧条件下进行无氧呼吸产生酒精，对根细胞有毒害作用。
师问：有人认为，食物只要存放在冰箱中就不会变质了，你对这一看法有什么不同意见？
由于这一问题都非常贴近学生的生活，学生因此很感兴趣，都纷纷发表自已的看法，绝大多数同学都认为依然会变质。
师问：那是什么原因造成的呢？
学生思索，讨论交流，这有助于培养学生的发散思维能力，合作学习的能力。
教师与学生一起总结：冰箱中贮存食品可使食品贮存时间稍长些而不变质，但不可能一直不变质，由于有的微生物在零下低温的环境中依然能生存，因此冰箱中即使在冷冻条件下，也存在微生物的活动。低温只不过降低了微生物细胞内酶的活性，使细胞呼吸减弱，代谢活动慢，但仍旧能进行细胞呼吸，分解有机物，产生代谢产物，从而使食品腐败变质。
师：对于一些熟食品，除了保存在冰箱中，还可采用哪些方法来延长保质期？与细胞呼吸原理有何关系？
生：灭菌、除氧（真空包装）、低温、干燥等；消除或降低微生物的细胞呼吸。
师：除了上述事例外，请同学们再举例说明生产生活中还有哪些应用细胞呼吸原理的事例？
学生们积极思索。
生1：水稻生产中的适时露田和晒田等措施的实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细胞呼吸。
师：对，通过上述措施，可促进根系呼吸，为植物主动吸收矿质营养提供更多的能量，同时也为细胞的分裂、植株的生长和发育等提供能量和各种原料，有助于水稻长得根深叶茂。
生2：粮食贮藏、果蔬保鲜贮藏时，要注意降低温度和保持干燥，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，延长保存期限。
师：对，但同学们思考一下，该生说法上有哪些不妥的地方呢？
学生们积极思索，有人指出，果蔬保鲜贮存时，还应避免水分过多的散失，以免降低品质，农贸市面上水果蔬菜批发商批发出售的水果蔬菜往往都用塑料袋包裹，目的是为了减少水分的损失，使品质不致下降。
师：对，其中还有什么奥秘呢？
生：不解。
师：除了上述目的外，我们知道，细胞呼吸会产生CO2，高浓度的CO2会抑制细胞呼吸，从而减少有机物的消耗。如：果农和菜农将采摘的水果和蔬菜放在地窖中，可较长时间保存，是由于地窖中透气性差，由于水果、蔬菜的细胞呼吸，窖内CO2浓度增大，O2浓度下降，致使细胞呼吸受到抑制，代谢速率降低，有机物的分解速率降低，保存的时间可长些。
师：为了保存鲜果，也可通过充氮、降温等措施抑制细胞呼吸。请同学们举例说说看。
学生讨论，翻阅课文资料等参考书籍。
生：如苹果、梨、柑、橘等果实在0~1℃时可贮藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低温速冻等方法可保鲜6~8个月。
师：投影，展示一幅当地夏末拍摄的茄子照片，上有许多黄化叶，大部叶子被虫咬食几乎只剩下叶脉，如何利用细胞呼吸原理采取相应措施，使茄子复苏，争取秋季多结果？
在教师的引导下，学生讨论得出：采取中耕松土施肥、摘除老叶、黄化叶、过度虫伤叶等措施。
师：其实，细胞呼吸原理的应用，还有很多例子，如盆栽花卉在晚上放在卧室是否科学？外出早锻炼是选择日出前还是日出后更为科学？……
4．3 归纳小结
通过本节内容的学习，使学生更进一步加深了对细胞呼吸原理的理解，使他们对细胞呼吸原理在生产、生活等方面的应用有了一个更为明确具体的认识，它与人们的生活息息相关，使他们懂得应该认真学习生物科学知识，并将所学知识应用到生产实践活动中，更好地服务于社会。
通过总结，让学生明确科学技术就是生产力，激发学生学习生物科学的热情和兴趣，体现出新课程标准的理念，使新课程三维目标真正落到实处。
4．4 布置作业
为了拓宽知识面，教师布置学生课余时间走访污水处理厂，利用所学细胞呼吸的知识原理以及其他相关知识原理，对工厂排放的有机污水及城镇居民排放的生活污水是如何处理的，你能否提出一些其他的好建议？以此写一篇小论文。
5 教学反思
本案例设计能贴近学生的生活实际，既能发挥城里学生的知识见解，又兼顾到农村学生，通过学生课外相关实验的探究，有助于使学生更进一步地理解细胞呼吸的原理及类型，通过课外资料的查阅，课堂的讨论交流、师生的共同对话以及贴近学生生活实际的例子，活跃了课堂气氛，激发了学生的学习兴趣和求知欲望，让学生能感受到学习生物科学的乐趣及其重要性。同时，也让学生参与到社会中，去接触社会，学到书本上无法学到的东西，培养了学生收集信息、处理信息的能力、动手实践能力、社会交往能力，以及发散思维能力和自主学习知识的能力，通过交流培养学生的表达交流能力，以及应用所学知识解决实际问题的能力，实现科学、技术、社会的有机统一，使新课标要求中的“知识目标、能力目标、情感态度与价值观”三维目标较好地达成。