【核心素养目标】4.10.1 食物中能量的释放（检验人体呼出气体成分的变化）创新实验教学设计-2023-2024学年北师大版七年级下册

北师大版初中生物七年级下册第十章第一节创新实验：检验人体 呼出气体成分的变化 一、使用教材 北师大版生物学七年级下册第十章第一节食物中能量的释放中的演示实验检验人体呼出气体成分的变化 二、实验器材 （1）实验器材：六个500毫升的空玻璃瓶（500毫升的矿泉水瓶也可以），吸管4根，电子称，小勺两个，30毫升注射器，500毫升量筒一个，500毫升烧杯一个，玻璃棒一根，打孔器一个，秒表六个 （2）实验材料：固体氢氧化钠，固体酚酞，纯净水，一块苹果 三、实验创新要点 切开的苹果遇到氧气变色，在生活中很常见，将生活中看到的现象引入实验，培养学生将生活与学习结合；酚酞加入氢氧化钠溶液显红色，二氧化碳可以使溶液由红色变为无色，将生物学与化学相结合，强化学科融合，也是旧知推理用于探究新知，操作更方便，更安全，现象也更明显。 四、实验原理 苹果内含有酚类物质，酚类物质与氧发生反应变成醌类物质显褐色，氧含量浓度越高变色越快，变色也更深；酚酞在PH＞8.2碱性溶液中显红色，在PH＜8.2溶液中是无色的，氢氧化钠溶液是碱性PH＞8.2，加入酚酞后溶液显红色，当遇到二氧化碳时，二氧化碳与氢氧化钠发生反应而改变溶液酸碱度，当二氧化碳含量达到一定量时与溶液中的氢氧化钠完全反应可以使溶液PH＜8.2，溶液由红色变为无色。 五、实验教学目标 （1）生命观：通过观察实验现象，意识到生物与环境息息相关，树立起健康生活的生命观。 （2）探究实践：以好奇心为基础，通过提问、假设、实验、分析、交流等过程，培养科学探究的能力与品格。 （3）科学思维：基于实验数据结果，辩证分析问题，培育学生的理性思维。 （4）责任态度：通过实证认识急救人工呼吸的重要意义，承担起相应的社会责任。 六、实验内容 （1）用苹果检测人体吸入气体与呼出气体中氧气含量的变化 （2）用加有酚酞的氢氧化钠溶液检测人体吸入气体与呼出气体中二氧化碳含量的变化 （3）用加有酚酞的氢氧化钠溶液探究人体呼出气体与吸入气体的二氧化碳含量的差别有多大 （4）用加有酚酞的氢氧化钠溶液探究人体运动前后呼出气体二氧化碳含量的差异 七、实验教学过程 （1）知识准备 复习七年级上册第3章第3节中的建议活动--研究细胞大小与物质扩散的关系，七年级上册第5章第1节中的检验光合作用需要二氧化碳实验，查阅生活中切开苹果变色的原因，氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的原理。 （2）已有的探究方法1 如图1是教材上的已有的探究方法，A、B瓶充满空气，C、D瓶吹入人体呼出的气体，检验人体呼出气体中氧气含量的变化是用燃烧的蜡烛放入 A、C瓶，比较在两瓶内燃烧时间的长短；检验人体呼出气体中二氧化碳含量的变化是向B、D瓶加入等量的澄清石灰水，比较澄清石灰水变浑浊的程度。 （3）学生疑问 1）检测氧气只能用火吗？用火不安全。 2）空气中含有二氧化碳吗？B瓶没有看到任何变化，色差不明显。 （4）实验创新 1）实验创新亮点 ①不涉及用火，操作更方便，更安全，现象更明显直观，提高学生探究的兴趣。 ②实验设计来源于生活中的现象，培养学生将生活与学习知识联系的能力。 ③旧知推理用于探究新知，强化学科融合。 2）实验创新的来源 ①生活中看到切开的苹果放在空气中会变色如图2，查阅资料发现切开的苹果变色与氧气有关，苹果内含有酚类物质，酚类物质与氧发生反应变成醌类物质显褐色，氧含量浓度越高变色越快，颜色越深，没有氧气是不会变色的。 ②七年级上册第3章第3节中的建议活动，细胞大小与物质扩散的关系的实验里琼脂块变色的原理如图3中有讲述，第5章第1节中的检验光合作用需要二氧化碳实验如图4，利用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，查资料得知化学知识中二氧化碳易溶于水，易与氢氧化钠发生化学反应，改变氢氧化钠溶液的酸碱度， ... ...