高中生物-探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素教学设计学情分析教材分析课后反思

探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素的教学案例

［教学指导思想］

生物是一门研究生命现象和生命规律的科学学科，观察与实验是

其建立与发展的重要途径。其中生物学实验是探索生命现象、生命规

律的可靠手段。新课标倡导的探究性学习体现在实验课中，不仅激发

学生求知欲望，锻炼动手能力，更能培养思辨能力和探究能力。

本教学案例渗透了知识源于生活、服务于生活的理念，让学生亲

身感受学科知识价值。借助啤酒酵母菌种筛选条件之发酵力（发酵速

率）需求，探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素。本实验在人教

版“探究酵母呼吸作用方式”的基础上，优化无氧呼吸反应装置，用

塑料材质的离心管代替玻璃容器,用针头代替导气管，操作安全方便。

利用二氧化碳探测器及DIS实验室6.0软件，将观察单位时间内气泡

数量细化成折线图，数据直观明确-整套实验设备不仅可以探究温度、

pH、底物种类及浓度对无氧呼吸反应速率的影响，也可以通过更换气

体探测器完成其他以气体产生速率来衡量反应速率的实验，节省实验

成本。

［实验教学分析］

本实验重难点是通过实验方案设计培养学生探究能力。通过分析

教学资料、实验材料用具、讨论问题组等形式，引导学生合作交流，

分析确定实验变量。在此基础上，通过初步实验设计及组间质疑完善

实验设计，引导学生学会设置对照组和控制实验变量。通过对实验结

果出现的误差及其产生原因进行合理分析和推测，培养学生善于思辨、

敢于质疑、勇于批判、实事求是的探究精神。

［教学目标］

知识与技能：

1.说明影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素及其与酶作用特点的关

系。

2.掌握实验设计中自变量、因变量的确立方法及单一变量和对照组原

则。

3.熟悉常用实验仪器操作步骤，掌握基础实验操作技能。

过程与方法：

1.通过问题串引导，组内讨论、组间质疑完善实验设计，明确如何控

制变量、设置对照组。

2.通过实验操作，教师指导，熟悉相关实验器具的使用方法和技巧。

3.通过交流讨论，分析实验结果，理解不同因素对反应速率的影响。

情感态度与价值观

1.在探究过程中，善于发现，敢于质疑，大胆创新，形成勇于探索的

科学精神。

2.在组内交流和组间交流过程中，学会优势互补，培养互助合作的团

队意识。

3.在实验成与败中，体验科学实验中严谨求实的态度，形成客观正确

的自我评价观念。

［教学准备］

1.导学案、学生实验自我评价量规表

2.0.1g酵母粉若干份、0.05mol/L稀盐酸、5%葡萄糖、5%蔗糖、5%

淀粉、5%蛋白粉、

二氧化碳探测器（最大量程5000ppm）、数据收集器、移液枪、5nli注

射器、10ml注射器、50nli离心管、50ml小烧杯、水浴锅等实验材料

和装置。

［教学过程］

教学步教师的组织和引导学生活动教学意图

骤

1.教师配合幻灯片讲1.观看幻灯1.从身边的优

述“青啤机密”，渲染片，认真倾秀品牌入手，通

神秘色彩。听讲述。过“青啤机密”

故事导入神秘感的渲染，

让学生感觉既

熟悉又陌生，引

起极大兴趣。

2.教师展示神秘盒子，2.打开盒2.学生明确实

揭晓答案。子，寻找答验探究对象。

案。

1.由酵母菌是啤酒的1.回忆并书1.引导学生回

灵魂，设问：酵母在酿写酵母菌无顾旧知，为后面

酒过程中起到什么样氧呼吸反应点明实验原理

的重要作用？方程式。做伏笔。

2.教师讲述青啤酵母2.认真倾2.通过角色扮

创设探究菌种筛听，进入角演，学生为技术

情景选原因及标准。明确本色，明确本人员，激发实验

（提出问节内容：学生作为技术节任务。使命感。

题、做出假人员通过实验探究影

设）响该菌株无氧呼吸反

应速率的因素，帮其完

成自荐书。

3.点明本节实验原理。3.明确实验3.提供探究依

原理。据。

4.提供导学案相关文4.学生积极4.培养学生阅

字材料讨论提出影读材料，提炼有

【菌种说明】、【实验材响发酵速率用信息的能力，

料用具说明】引导学生的可探究因善于提出问题、

分析从哪些条件入手素并交流补做出假设的初

探究影响酵母菌无氧充：底物浓步探究能力。

呼吸反应速率的因度、底物种

素？类、酶活性

（ph、温度）

等。

1.幻灯片展示学生分1.学生明确1.培养学生协

实验分工组：pH1组、pH2组；个人所属小商合作意识。

底物1组、底物2组；组及本组实

温度1组、温度2组。验任务、本

2.幻灯片展示组内实人实验分

验分工。工。

1.设置问题组：（2min）1.学生独立1.任务驱动，帮

①反应速率快慢可由哪思考，分组助学生思考实

种物质来体现？其在讨论，解决验中无氧条件

本实验中的判断标准问题组。设置，相关变量

是什么？的设置，掌握实

②如何实现反应体系的验设计两大原

无氧条件？则，培养初步探

③各组针对特定的自变究能力。

量该如何设置不同的

反应条件？

设计实验④根据现有设备的特

方案点，怎样实现酵母反应

起点相同？

⑤围绕本组实验设计

你还能提出哪些问

题？

2.组织学生按组选择2.组内交2.鼓励学生合

探究问题，交流讨论、流，初步形作交流，乐于表

初步整理实验方案上成实验方达。

传学习书包。(3min)案。

3.挑选三组初步方案3.组间讨论3.鼓励学生敢

下发学习包，组织学生完善各组实于质疑，初步培

对其进行质疑讨论，形验方案。学养严谨缜密的

成完善的最终方案。生整理。探究思维能力。

(2min)

4.学生进一4.学生明确本

4.在学习包中下发参步落实实验实验清晰科学

考步骤，进一步强调实步骤和实验的实验步骤、关

验注意事项。注意事项。注注意事项。

1.巡视指导学生实验：1.学生积极1.锻炼学生实

材料用具使用技巧，基投入实验过验动手能力，利

进行实验本操作规范，实验现象程中，各环用信息化设备

的观察，实验数据的采节相关人员及软件收集处

集对比。认真履行职理实验数据的

责。能力，操作过程

中实际问题的

解决能力。

2.深入每个小组：引导2.各环节相2.培养学生实

不同分工环节学生从关人员在学验结果多元化

不同角度观察记录现案指导和教采集和处理能

象，对比不同角度的实师引导下观力，发散性思维

验结果是否一致。察记录实验分析实验现象

现象，填写的能力。

学案，思考

自变量与因

变量的关

系。

1.组织学生对组内数1.讨论分析1.培养学生组

据进行讨论分析，思考本组实验数内协商合作意

不同变量条件影响酶据，得出本识，分析数据得

促反应的实质。组实验结出结论的逻辑

讨论交流，论。推理能力。

得出结论2.邀请学生代表上台2.鼓励学生大

展示交流本组实验数2.代表上台胆展示，语言表

据及实验结论。展示分析实达交流。

验数据。3鼓励学生敢于

3.组织学生分析实验质疑，勇于纠错

中误差出现的原因。3.明确实验的求实求真科

中的成与学精神。

败。

1.出示酵母菌自荐书。1.学生填写1.学生体会知

自荐书，代识对生产的指

表展示。导作用，提升用

学科知识解决

实际问题的意

小结及延识，体验成功喜

伸悦感。

2.幻灯片展示延伸探2.课下思考

究：讨论制定实2.培养学生追

①在实验得到较适条验方案并进根究底的实验

件的基础上，如何进一行实验。探索精神，激发

步探究最适条件？发散性思维和

②该套设备，还可以用创新意识。

来做哪些实验？

组织学生填写实验自学生根据自培养学生正确

实验评价我评价量规表。身实际情况的自我审视、自

认真填写量我评价观念。

规表。

1.设问：酵母发酵还可1.学生思1.学生认识到

拓展提升以用在哪些饮食生考、讨论、酵母菌无氧呼

产？交流。吸在生活中的

广泛应用。

2.展示《舌尖上的中国2.认真观看2.体会民族文

——转化的灵感》毛豆视频。化的博大精深，

腐、米酒制作的相关视增强民族自豪

频。感。

3.展示课后拓展性作3.完成课后3.引导学生意

业：请大家畅想中国未拓展作业。识到作为未来

来发酵产业发展（比发展栋梁传播

如：如何以酵母菌发酵中国文化，实现

产业为基础，弘扬中国中国梦富强梦

文化。可另选他题。发的历史使命。

到学习书包大家共

享。）

［反思总结］

本节课创新性地将教材知识与实际生产相结合的无氧呼吸放大探

究，体现了知识源于生活服务于生活的教学理念。通过身边熟悉的青

岛啤酒引入，“青啤机密”的神秘渲染，学生作为技术人员，以鉴定

菌种发酵力筛选菌种，帮助某啤酒酵母完成自荐书为抓手，展开探究

实验，有效激发学生探究热情，充分调动了学生的探究积极性。最终

用自己的实验成果解决问题，提升了学生学习成就感、学科价值感。

本节课实验设备，可用于有氧呼吸、无氧呼吸、过氧化氢分解等

有气体产生的相关实验，且由定性到定量，由定量到直观精确坐标图

展示反应规律，节约实验成本，提高课堂容量。

整堂课以提高学生学科素养为设计理念：教师提供教学材料和实

验材料，学生提出问题，学生解决问题。通过问题组任务驱动，组内

协商，组间质疑擦出思维的火花，借助电子书包、交互式白板等信息

技术，实现学生与学生，学生与教师的一对一、多对一互动交流。学

生作为探究主体践行探究实验完整步骤，初步掌握了实验操作规范要

求和探究能力，对变量控制和对照组设置两大原则的应用游刃有余。

“教学总是缺憾的艺术”，作为本次实验的指导教师，在实验准备

和进行过程中难免有遗憾和不足，反思总结如下：

1.如果本实验一个采集器能够一下带多组实验，同一种影响因素

的不同条件就可以同时进行，这样可以减少每组反应等待时间，

也可以使用提前活化的酵母菌溶液，不必担心因为添加顺序先后

导致的反应起点不同而影响反应结果。

2.实验操作中，溶液质量分数的配置，都是约数，或多或少会对

实验结果有一定影响。作为指导教师，应该平常工作中多向化学

同行或者更高一级的研究人员学习，提高溶液配比的精确性，减

小实验误差。

《探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素》学情分析

本节课参与者是普通高中一年级学生。通过细胞呼吸方式的探究,

学生明确了呼吸作用反应条件，产物底物，进一步熟练了探究实验步

骤、实验设计方法及基本实验操作技能。为本实验的顺利展开奠定了

良好的基础。

《探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素》效果分析

本节课创新性地将教材知识与实际生产相结合的无氧呼吸放大探

究，体现了知识源于生活服务于生活的教学理念。通过身边熟悉的青

岛啤酒引入，“青啤机密”的神秘渲染，学生作为技术人员，以鉴定

菌种发酵力筛选菌种，帮助某啤酒酵母完成自荐书为抓手，展开探究

实验，有效激发学生探究热情，充分调动了学生的探究积极性。最终

用自己的实验成果解决问题，提升了学生学习成就感、学科价值感。

整堂课以提高学生学科素养为设计理念教师提供教学材料和实

验材料，学生提出问题，学生解决问题。通过问题组任务驱动，组内

协商，组间质疑擦出思维的火花，借助电子书包、交互式白板等信息

技术，实现学生与学生，学生与教师的一对一、多对一互动交流。学

生作为探究主体践行探究实验完整步骤，初步掌握了实验操作规范要

求和探究能力，对变量控制和对照组设置两大原则的应用游刃有余。

《探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素》教材分析

人教版高中生物必修一第五章第三节《细胞呼吸》一节，重点探

究了细胞呼吸作用方式，呼吸作用在生产生活中的应用只通过举例简

单说明。笔者对比了五本教材，仅有苏教版和美国培生出版社的生物

教材定性探究影响无氧呼吸的因素。新课程标准指出，高中生物教学

要注重与生活的联系。于是，我们选择了与生产密切联系的酵母菌无

氧呼吸，从定量角度探究影响其反应速率的因素，以期初步了解发酵

生产条件需求。

《探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素》观评记录

付红妮老师的这节《探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素》

是一节精心准备的高一生物实验探究课，充分展现了新课程理念与目

标在课堂中的实践，潜移默化中渗透了学科核心素养的培养。本节课

有如下几点特色：

1.生物知识生活化，让课堂充满生活气息

生物课堂来源于生活，服务于生活，生物课堂应该还原于本真一

一课堂知识生活化。只有在感性的生活经验基础上发生、发展的知识,

学生才会感兴趣，才会有强烈的探究欲望。

本节课从身边的优秀品牌入手,通过“青啤机密”神秘感的渲染，

借助啤酒酵母菌种筛选条件之发酵力（发酵速率）需求，探究影响酵

母菌无氧呼吸反应速率的因素，最终用于生产实践。调动了学生探究

积极性，也让学生感受到知识来源于生活，服务于生活，生活中处处

有生物。

2.探究学习自主化，体现新课程理念下新型的师生关系

整堂课强调学生亲身实践，注重学生思维和操作的自主与合作,

教师只在适当的时机实施引导。学生借助教师提供的文字材料和启发

问题组展开探究，从发现问题，提出问题，到解决问题，一步一步自

然而然水到渠成。在此过程中，学生深刻体会到知识的有效提取是成

功解决问题的关键，学习的自觉性、主动性需求由衷产生。

课堂上，洋溢的是师生间亲切而热烈的交流，营造的是和谐融洽

的课堂氛围，成功实现了新课程理念下师生关系的转换。学生在轻松

愉悦中学习了知识，提高了能力。

3.实验教学数字信息化,充分展现信息技术支持下“自主、互助、

展示”课堂教学模式

本节课，付红妮老师借助电子书包与学生组织生生交流、师生交

流，提高课堂信息交流效率。借助二氧化碳探测器和DIS实验室6.0

软件,实现实验结果的定性分析,最后用直角坐标图汇总，数据清晰，

变化明确。实验结论直观形象，说服力强。在重难点突破设计上安排

了“学生的自主学习，组内的互助探究，组间的交流展示”，让每一

位学生都参与到课堂学习的各个环节，充分调动每位学生的探究积极

性，课堂思维活跃，实践积极，课堂气氛热烈。

4.课堂反馈多样化，体现了新课程的评价理念

教学过程中穿插着师生评价（提问）、生生评价（组间交流）以

及学生自我评价（量规评价表）,是学生的现场学习情况的动态反馈，

针对反馈情况，需要教师做出适切性评价和教学调整。符合学生认知

规律的教学反馈，可以增强学习的自我效能感，也是各教学环节是否

有效的判据。

5.课堂氛围人文化，提高学生的道德认同和社会责任感

付红妮老师本节课成功地将人文文化渗透在理科教学过程中。通

过帮助酵母菌书写自荐书，初步了解自荐书书写标准。通过角色扮演

技术人员，引导学生科学理性分析实验过程、实验结果，严谨求实得

出科学结论的探究精神。通过中国传统文化之食物制作视频，激发学

生民族自豪感，引导学生主动承担发扬祖国传统文化，振兴祖国经济

发展的主人翁意识和社会责任感。

综合来说，本节课符合学生的认识规律，符合新课改的精神，让

学生在体验中学习，在学习中逐渐形成学科素养，是一节非常成功的

运用所学知识解决实际问题的探究课。

《探究影响酵母菌无氧呼吸反应速率的因素》评测练习

一、单选题

1、酵母菌是一种单细胞真菌，它进行无氧呼吸时的产物为（）

A.水和CO2B.乳酸C.乳酸和CO?D.酒精和CO?

2、下列细胞中，其呼吸过程会产生酒精的是（）。

A.缺氧条件下的马铃薯块茎细胞B.剧烈运动时的人骨骼肌细胞

C.酸奶生产中的乳酸菌D.受涝的植物根细胞

3、下列叙述错误的是（）

A.醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生酯酸

B.酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精

C.泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵

D.腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶

4、下列关于人体内有氧呼吸和无氧呼吸的比较，正确的是（）。

A.二氧化碳只是有氧呼吸的产物

B.葡萄糖只能作为有氧呼吸分解的底物

C.还原氢只在有氧呼吸过程中产生

D.无氧呼吸的两个阶段也都能合成ATP

5、下列关于无氧呼吸的说法正确的是（）

A.马铃薯块茎和动物骨骼肌细胞只能进行无氧呼吸

B.无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同

C.在同一细胞内无氧呼吸能够同时产生酒精和乳酸

D.无氧呼吸的两个阶段都产生ATP

6、某动物组织，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的量的比为1:3,

则该动物组织消耗的氧气量与产生的二氧化碳量之比为（）

A.1:2B.2:1C.3:1D.1:1

7、为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按如

图所示安装好。以下关于该实验的说法，不正确的是

甲组乙组

A.甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸

方式

B.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的C02

C.该实验类型是对照实验

D.乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是消耗B瓶中的02以形成

无氧的环境

8、为了探究酵母菌的呼吸方式设计了如下实验：向甲、乙两气球中

分别注入10ml酵母菌培养液、10ml加热煮沸后冷却的酵母菌培养液,

再向气球中分别注入适量相等的氧气，扎紧气球，分别固定于装有

20°温水的烧杯中。再将整个装置置于20°的恒温水浴中，记录实

验开始30min后烧杯中液面变化量。实验装置如图所示，不正确的是

)

A.甲、乙形成对照以消除各种环境因素的变化带来的实验误差

B.实验开始的一段时间内，甲、乙两烧杯内液面都没有发生变化

C.记录实验开始30min后，两烧杯内液面升高、乙没有发生变化

D.可用澳麝香草酚蓝水溶液检测培养液以确认是否进行的是无氧呼

吸

9、现有一瓶酵母菌的葡萄糖液，通入不同浓度的氧气时，其产生的

酒精和CO?的量如图所示（假定两种呼吸作用产生CO?的速率相同，a

对应的CO2数量为18）,在氧浓度为a时发生的情况是（）

A.100%的酵母菌进行发酵B.30%的酵母菌进行发酵

C.60%的酵母菌进行发酵D.酵母菌停止发酵

二、综合题

10、两个实验小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。

弊母曲培养液NaOH溶液

甲实验小组想探究的具体问题是：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均

能产生二氧化碳，现提供若干套（每套均数个）实验装置如图I（a-d）

所示。请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序（装

置可重复使用）。

⑴有氧条件下的装置序号:;无氧条件下的装置序号：

o装置中C瓶的作用是：,b瓶中澄清

的石灰水还可用代替。乙实验小组利用图n所示装置

（橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的细胞

呼吸类型

⑵想得到实验结论还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置（假

设该装置编号为in）如何设计？o

⑶请预测与结论相符合的现象，并填写下表:

装置中红色液滴的移动现象

序号结论

装置II装置in

1①______②不移动只进行有氧