探究绿色植物呼吸作用的过程

探究绿色植物呼吸作用的过程一、使用教材人教2011课标版七年级《生物》上册第三单元第五章第二节《绿色植物的呼吸作用》的内容。二、实验器材（一）实验材料：小番茄、大蒜瓣、胡萝卜、榕树叶、西兰花、澄清石灰水、溴麝香草酚蓝（BTB）溶液。（二） 实验用具：带有按压头的洗手液空瓶、空的生理盐水挂瓶、输液器、注射器、透明保温杯、饮料瓶、广口塑料瓶、吸管、乳胶管、温度计、玻璃弯管、塑料泡沫板、透明胶带、卫生香、生日蜡烛、剪刀、小刀、酒精灯、打火机、纱布、细线、牙签、冰袋、二氧化碳传感器、平板电脑、交互式电子白板。三、实验创新要点/改进要点（一）学生课前自学微课，对探究植物的呼吸作用的三个演示实验及实验装置有了一定的认识，知道热量、二氧化碳和氧气的检测方法，这有助于接下来的创新自制实验装置。（二）创新自制实验装置：学生利用生活中的一些废弃材料或易得的材料，自制实验装置。将教材中的三个实验装置整合成一个实验装置，“一箭三雕”地分组探究绿色植物根、茎、叶、花、果实的呼吸作用。（三） 实验材料多样化：学生自行准备植物的根、茎、叶、花、果实作为实验材料，改进了教材中只用种子来实验的状况。（四）利用二氧化碳传感器和平板电脑“探究温度对果实呼吸作用的影响”，更直观地解释实际生活问题。（五）微信报道学生的创新实验“废物巧利用，创意大比拼”，提升了学习的自豪感和成就感，促进不同班级不同学校之间的交流。四、实验原理/实验设计思路七年级的学生活泼好动，思维活跃，好奇心强，探究欲望强烈，并且喜欢与人合作学习。之前已经经过多次的实验探究，知道二氧化碳的检验方法（二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊，使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色或黄色）以及氧气的检验方法（氧气具有助燃的特性），为本节课的探究学习奠定了基础。因此，我要求各小组在自学微课后开展探究活动，鼓励学生利用生活废弃品设计一套实验装置，把“绿色植物呼吸作用释放热量”、“呼出二氧化碳”、“吸收氧气”这三个实验整合在一起，用一套实验装置分三个步骤有序地、一气呵成地完成实验过程，从而分别得出各种植物器官进行呼吸作用的三个结论，再引导学生总结出呼吸作用的概念和表达式。这样的设计，将学习的舞台和主动权都交给学习，激发学生的探究热情和创造力，同时废物的利用提升了学生的环保意识。最后再引导学生利用二氧化碳传感器和平板电脑拓展探究“温度对果实呼吸作用的影响”，解释生活现象。五、 实验教学目标（一） 知识目标：描述植物呼吸作用的过程；说出呼吸作用的实质；举例说出呼吸作用原理与农业生产和人类生活的关系。（二） 能力目标：尝试实验设计，培养合作与动手操作及创新能力。进行表达与交流，培养口头表达与探究的思维能力。（三） 情感、态度、价值观目标：体验实验探究，形成严谨、求实的科学态度；参与教材实验的改进，形成勇于创新的精神。六、 实验教学内容课前各个学习小组利用生活废弃品制作实验装置，课中用自制的实验装置分组探究植物一种器官的呼吸作用，小组展示交流之后，教师引导学生得出呼吸作用的三个结论：植物呼吸作用吸收氧气、呼出二氧化碳、释放能量，从而构建呼吸作用的概念。课后利用二氧化碳传感器和平板电脑探究“温度对果实呼吸作用的影响”，解释生活问题。七、 实验教学过程（一）微课导学，任务驱动。本节采用翻转课堂教学模式，在课前微课中以教师的实际操作来呈现教材的3个演示实验（如图1、2、3，实验材料为萌发的绿豆种子和煮熟的绿豆种子），引导学生观察和思考。通过微课的自学，学生们质疑：是不是只有种子才能进行呼吸作用呢？绿色植物的其他器官能不能进行呼吸作用？针对学生的疑问，教师不是直接简单地告诉学生答案，而是布置探究任务，要求各小组利用生活中的废弃物品制作一套实验装置，将教材中的三个实验整合成一个实验，五个小组分别探究植物根、茎、叶、花、果实的呼吸作用。图3图图3图1图2挤压洗瓶法【设计意图】培养学生爱动手、勤动脑的探究精神；让学生能更全面地认识植物其他器官也能进行呼吸作用。（二）巧用废物，创新实验。课前组建学习小组，并分发“小组分工责任卡”，放手让学生自主选择探究课题以及自行准备实验材料，按照探究法的一般步骤设计实验方案，教师给与必要的指导和帮助。当各小组确定方案后展开实验探究，填写实验报告单。因该实验过程耗费的时间较长，不可能在一节课内完成，因此各小组在实验过程中利用iPad拍摄记录各小组各自的实验准备过程并做成微课，在课堂上展示，介绍各自的实验装置，然后再分组实验，检验热量的变化、二氧化碳含量和氧气含量的变化。第一组：探究“根的呼吸作用”。实验材料：胡萝卜。利用废物：闲置的保温杯，注射器实验装置如图4：图4甲乙实验过程如下：按图4组装实验装置（甲：新鲜的胡萝卜，乙：烫熟的胡萝卜），记录温度计的初始数值将保温杯并放入泡沫保温箱中。小时之后，取出实验装置，读取两支温度计的数值并做记录。3•用装有5ml澄清石灰水的注射器抽取20ml空气，拔出注射器并震荡片刻，观察两支注射器中澄清石灰水的变化，并记录实验现象（如图5）。打开盖子，将点燃的卫生香分别伸入两个保温杯中，观察并记录实验现象。小组内分析实验现象，得出结论。第二组：探究“茎的呼吸作用”。实验材料：大蒜瓣。利用废物：饮料瓶，吸管，橡皮泥实验装置如图6：图6甲乙 图7甲乙实验过程如下：按图6组装实验装置（甲：蒸熟的大蒜瓣，乙：新鲜的大蒜瓣），记录温度计的初始数值，将装置用棉花包裹好，放到自制的泡沫保温箱中。个小时之后取出，读取温度计上的数值并记录。在两支试管中加入等量的澄清石灰水，将吸管末端有橡皮泥的一小段剪掉后迅速插入澄清的石灰水中，挤压饮料瓶使气体通入澄清的石灰水中，观察并记录实验现象（如图7）。注意松开手之前先将吸管从石灰水中取出，防止液体倒吸。打开瓶盖，将点燃的卫生香分别伸入两个饮料瓶中，观察并记录实验现象。小组内分析实验现象，得出结论。第三组：探究“叶的呼吸作用”。实验材料：大榕树叶。利用废物：生理盐水瓶，注射器，输液器。实验装置如图：图8甲乙 图9甲乙 图10甲乙实验过程如下：按图8组装实验装置（甲：新鲜的树叶，乙：烫熟的树叶），读取并记录两支温度计的数值。用棉花将玻璃瓶的瓶身裹紧，将这两个实验装置置于泡沫板制成的保温盒中保温。3.10小时之后取出实验装置，读取并记录两支温度计的数值并记录，拔出温度计。4•取2只25ml的注射器分别编号甲、乙，分别抽取5ml的BTB溶液，分别将注射器与输液器的一端相连；将输液器的尖端插入玻璃瓶橡胶塞的小孔中，打开输液器的阀门，抽取20ml气体，然后震荡注射器，观察两支注射器中BTB的颜色变化，记录实验现象（如图9,10）。打开橡胶塞子，将燃烧的卫生香伸入瓶中，观察并记录现象。小组内分析实验现象，得出结论。第四组：探究“花的呼吸作用”。实验材料：西兰花。利用废物：广口塑料瓶。实验装置如图11：悬挂法：先在瓶中加入BTB溶液，用纱布将西兰花包裹起来悬挂在瓶盖上，再放入瓶中，拧紧瓶盖。图11甲乙 图12甲 乙实验过程如下：1.按图11组装实验装置（甲：新鲜的西兰花，乙：蒸熟的西兰花），读取温度计的初始数值，将这两个装置用棉花包裹好，放入自制的泡沫保温箱中。2.2个小时后取出实验装置，读取温度计上的数值并做记录。3•观察瓶中溴麝香草酚蓝（BTB）溶液的颜色变化并记录实验现象（如图12）。打开盖子并将西兰花取出，将点燃的生日蜡烛伸入瓶中，观察并记录实验现象（如图20）。小组内分析实验现象，得出结论。第五组：探究“果实的呼吸作用”。实验材料：小番茄。利用废物：洗手液瓶。实验装置如图所示：图13甲乙图13甲乙图14甲乙图15甲乙实验过程如下：1.按图13组装实验装置（甲：新鲜的小番茄，乙：烫熟的小番茄），读取温度计的初始数值，将装置用棉花包裹好后放入自制的泡沫保温箱中。个小时之后，取出实验装置，读取并记录此时两支温度计的数值并做记录；3..取两支试管，分别编号甲和乙，分别加入等量的溴麝香草酚蓝溶液（BTB溶液），将上述实验装置的玻璃弯管分别伸入到试管液面下，取下乳胶管上的止水夹，按压洗手液瓶上的按压头，观察两支试管中BTB溶液的颜色变化，并做记录（如图14,15）。打开洗手液瓶的瓶盖，将两支生日蜡烛点燃后伸入瓶中，观察并记录实验现象。小组内分析实验现象，得出结论。【设计意图】发挥学生的主观能动性和创造性，巧妙地利用生活废弃品创新实验装置，向学生渗透了环保教育理念，提升学生的社会责任感。同时使学生明白科学研究可以取材于生活实施于日常。改进后的实验装置更加简单便捷，起到“一箭三雕”的效果。（三）分组实验，展示交流。各小组按上述的实验方案进行实验，按顺序先后检验热量的变化、二氧化碳和氧气的含量变化，观察并记录实验现象（见表1）。表1：採究评題： 初治温度犯TF富叢或BTB溥滋的变化卫生香或生｝】蜡烛的麟情况实验组实验组对照组实验组实验组兵殓结论各小组根据实验现象分析讨论，分别得出实验结论：绿色植物的根（茎/叶/花/果实）进行呼吸作用释放了热量，产生了二氧化碳，吸收了氧气。【设计意图】学生通过自主合作探究，实现了生物学核心素养的自我提升。学生在实验过程中亲历探究的过程，领悟科学探究的方法，养成勤于思考、勇于实践的科学精神，培养理性思维的求知态度以及问题解决的创新观念，提高学会学习的综合能力。（四）归纳总结，建构概念教师汇总各小组的实验现象及结论，引导学生一起总结得出：“植物体的所有器官的全部活细胞都能进行呼吸作用”，并引导学生采用思维导图（如下所示）的方式建构呼吸作用的概念：细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给细胞生命活动需要，这个过程叫做呼吸作用。

概念为趙物惮的a■项生命活动捉供能览盍义有机頼+氧气一》二氧概念为趙物惮的a■项生命活动捉供能览盍义有机頼+氧气一》二氧北礁+水+前s二甄优爵Z；绿色植物的.■表达式 产物卜1.呼吸作用实质、有晰，礙牺7【设计意图】学生在实验的基础上自主获取知识，建构概念，实现从感性认识上升到理性认识的飞跃。（五）拓展探究，学以致用课下学生们四人一组，利用二氧化碳传感器和平板电脑，探究温度对果实呼吸作用的影响。实验过程：取2个广口瓶分别编号甲和乙，将两等份小番茄分别放入瓶中，用塑料泡沫板制成瓶盖，将二氧化碳传感器插入瓶中，注意保证瓶子处于完全密封状态。将甲装置置于常温下，乙装置置于装有冰袋的保温箱中（如图16）。半个小时之后，观察对比平板电脑上甲和乙的二氧化碳曲线图。教师汇总10个小组的数据并求平均值，绘制成曲线图（如图17），引导学生分析曲线得出结论：低温下水果的呼吸作用比较弱，有机物的消耗较少，有利于水果的保存。'!)

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叩oOD-O30血图16甲 乙 图17温度对果实呼吸作用的影响通过各种各样的探究活动，学什么尝试解决以下生产生活问题：蔬菜、水果等为何要低温保存？为什么？农民伯伯为什么在施肥之前都要先松土？大雨之后为什么农田要及时排涝？萝卜放久了为什么会空心？综合这些实例指出影响植物呼吸作用的重要因素除了温度、氧气浓度之外，还有二氧化碳的浓度、水分等，拓展学生的知识面，有利于促进初高中知识的衔接。【设计意图】生物知识来源于生活，最后又回归生活，为生活和生产服务。（六）多维评价，有效激励最后教师对本实验探究课的过程性评价（《绿色植物的呼吸作用》合作探究评价表）进行汇总，过程性评价包括“目标内容、方式方法、活动效果、成果展示”等方面的内容，采用自我评价、小组评价和教师评价相结合的方式，多维度的评价方式激发了小组成员参与探究的热情，体现了任务驱动对探究积极性的有效激励作用。（七）微信报道，提升成就感学生撰写新闻稿，通过厦大附中微信公众平台呈现学生的实验探究过程和结果，将实验由课