Giáo án Bài 21. Khái quát về trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Huy động hiểu biết ban đầu của HS về nhu cầu chất và năng lượng của sinh vật; phát hiện quan niệm sai “sinh vật tự tạo năng lượng từ không có gì”; xác định nhiệm vụ học tập của bài.

GV đưa hai câu hỏi: (1) Cây xanh cần những gì để sống và lớn lên? (2) Con thỏ lấy gì từ môi trường và thải ra những gì? HS viết nhanh dự đoán cá nhân trong 1 phút, sau đó GV dẫn dắt vào nhiệm vụ: làm rõ sinh vật lấy gì, biến đổi gì, thải gì và năng lượng đi đâu.

Danh sách dự đoán ban đầu của HS, ví dụ: cây cần nước, khí $\mathrm{CO_2}$, ánh sáng, muối khoáng; thỏ cần thức ăn, nước, không khí, thải $\mathrm{CO_2}$ và phân. GV ghi lên bảng 2 cột “Nhận định ban đầu” và “Cần kiểm chứng”, trong đó có ô “Sinh vật tự tạo năng lượng từ không có gì?” để đối chiếu cuối tiết.

Nêu được khái niệm trao đổi chất; xác định được chất vào, biến đổi và chất thải ở cây xanh và thỏ; giải thích được vì sao “cây nhận chất” chưa đủ mô tả đầy đủ quá trình sống của cây.

Nhóm 4 HS dùng kĩ thuật khăn trải bàn: mỗi nhóm có một tờ giấy A3 chia 4 phần cho 4 thành viên. HS quan sát mô phỏng “Cây xanh” và “Thỏ” trên trang bài học NeoEdu, sau đó hoàn thành Phiếu học tập số 1 (xem phần worksheets). Nhóm thống nhất nội dung chung vào ô giữa khăn trải bàn.
Nhiệm vụ chính: (1) Cây và thỏ lấy những chất gì từ môi trường? (2) Chúng biến đổi chất như thế nào? (3) Chúng thải ra những sản phẩm gì? (4) Tình huống: “Cây nhận nước, khí $\mathrm{CO_2}$ và tạo chất hữu cơ, đồng thời hô hấp. Vì sao không chỉ gọi cây là “nhận chất”?”

Kết luận của nhóm và kiến thức HS rút ra:

• Trao đổi chất là quá trình sinh vật nhận chất từ môi trường, biến đổi chất và thải sản phẩm ra môi trường.
• Cây nhận nước, $\mathrm{CO_2}$ và ánh sáng; tạo chất hữu cơ; thải $\mathrm{O_2}$.
• Thỏ ăn, uống, thở, sau đó thải $\mathrm{CO_2}$ và phân.
• Đáp án tình huống: Cây vừa nhận, biến đổi, tích lũy và thải, kèm chuyển hóa năng lượng; cần cả trao đổi với ngoài và biến đổi trong tế bào. Vì vậy không chỉ gọi là “nhận chất”, vì còn có biến đổi, tích lũy, thải và chuyển hóa năng lượng.
  Sơ đồ chuẩn: Chất vào (nước, $\mathrm{CO_2}$) → biến đổi trong tế bào → tích lũy chất hữu cơ → thải ($\mathrm{O_2}$).

Nêu được khái niệm chuyển hóa năng lượng; mô tả được sự đổi dạng năng lượng ở cây (quang năng → hóa năng) và ở thỏ (hóa năng → cơ năng và nhiệt); giải thích được vì sao sinh vật không tự tạo năng lượng từ không có gì.

Cả lớp cùng quan sát mô phỏng “Đèn chiếu sáng” và “Cây xanh” rồi quan sát “Thỏ”. GV yêu cầu HS theo dõi: khi bật đèn, cây làm gì với năng lượng ánh sáng? Thỏ lấy năng lượng từ đâu và năng lượng được dùng vào việc gì? Sau đó HS trả lời hai câu hỏi: (1) Năng lượng có được tạo ra từ không có gì không? (2) Vì sao có thể nói năng lượng đi vào cơ thể và được đổi dạng?

Kiến thức HS rút ra:

• Chuyển hóa năng lượng: năng lượng đổi dạng trong hoạt động sống.
• Ở cây: quang năng → hóa năng (tích lũy trong chất hữu cơ).
• Ở thỏ: hóa năng (từ thức ăn) → cơ năng + nhiệt; một phần được tích lũy trong cơ thể.
• Kết luận: sinh vật nhận và chuyển hóa năng lượng như ánh sáng hoặc hóa năng; không vi phạm bảo toàn năng lượng; không tự tạo năng lượng từ không có gì. Quan niệm sai ở hoạt động mở đầu được bác bỏ.

Phân biệt được đồng hóa (tổng hợp chất) và phân giải (phá vỡ chất); giải thích được vì sao tổng hợp và phân giải thường phối hợp trong cơ thể.

GV dùng mô phỏng Cây xanh: tắt đèn chiếu sáng và quan sát hiện tượng. Sau đó HS trả lời câu hỏi: (1) Khi có ánh sáng, cây tổng hợp và phân giải chất ở mức nào? (2) Khi tắt đèn, quá trình nào còn diễn ra? (3) Đồng hóa và phân giải khác nhau như thế nào? Mỗi cặp đôi hoàn thành bảng ngắn trong vở: Quá trình – Ý nghĩa – Ví dụ.

Kiến thức HS rút ra:

• Đồng hóa: tổng hợp chất (ví dụ: cây tạo chất hữu cơ từ nước và $\mathrm{CO_2}$).
• Phân giải: phá vỡ chất để giải phóng năng lượng (ví dụ: cây và thỏ phân giải chất hữu cơ khi hô hấp).
• Tổng hợp và phân giải luôn phối hợp trong cơ thể; khi tắt đèn, cây chỉ còn phân giải.
• Mô phỏng Thỏ: chỉ uống nước thì thỏ tiêu dần dự trữ, cho thấy phân giải vẫn diễn ra khi thiếu nguồn chất mới.

Vận dụng được khái niệm trao đổi chất, chuyển hóa năng lượng, đồng hóa và phân giải để trả lời các câu hỏi trắc nghiệm và ghép đôi; nhận biết được phát biểu sai.

HS làm Phiếu học tập số 2 (xem phần worksheets) theo cá nhân trong 4 phút, sau đó đổi chéo kiểm tra theo cặp và đối chiếu đáp án do GV chiếu. Nội dung gồm: câu 1, 2 (trắc nghiệm), câu 3 (ghép khái niệm), câu 4 (đúng – sai), câu 5 (điền thuật ngữ).

Đáp án và kiến thức HS củng cố:

• Câu 1: Đáp án A. Trao đổi chất là nhận chất từ môi trường, biến đổi và thải sản phẩm.
• Câu 2: Đáp án B. Chuyển hóa năng lượng là năng lượng đổi dạng trong hoạt động sống.
• Câu 3: Trao đổi chất – nhận chất từ môi trường, biến đổi và thải sản phẩm; Chuyển hóa năng lượng – năng lượng đổi dạng trong hoạt động sống; Đồng hóa và phân giải – tổng hợp chất và phá vỡ chất phối hợp trong cơ thể.
• Câu 4: Sai. Sinh vật nhận và chuyển hóa năng lượng như ánh sáng hoặc hóa năng; không vi phạm bảo toàn năng lượng.
• Câu 5: Đồng hóa và phân giải.

Vận dụng được khái niệm chuyển hóa năng lượng để giải thích tình huống thực tế về khẩu phần ăn và nước uống; biết nêu điều kiện, hạn chế khi áp dụng.

GV nêu tình huống: “Không ăn nhưng uống nước có đủ năng lượng lâu dài cho người không?” HS trả lời cá nhân trong 2 phút, sau đó cặp đôi thống nhất đáp án và viết thêm một câu bác bỏ quan niệm “sinh vật tự tạo năng lượng từ không có gì”, kèm một hệ quả của cách hiểu sai. Lưu ý an toàn: không đề xuất nhịn ăn để kiểm tra.

Đáp án mẫu:

• Không. Nước cần cho trao đổi chất nhưng không thay thế nguồn hóa năng của thức ăn; cơ thể cần chất dinh dưỡng để chuyển hóa năng lượng.
• Lí do khoa học: sinh vật nhận và chuyển hóa năng lượng như ánh sáng hoặc hóa năng; không vi phạm bảo toàn năng lượng.
• Hệ quả của cách hiểu sai: nếu sinh vật tự tạo năng lượng từ không có gì thì không cần thức ăn hay ánh sáng, điều này trái với thực tế.
• Phát biểu đúng: Sinh vật không tự tạo năng lượng mà nhận năng lượng từ môi trường (ánh sáng hoặc hóa năng trong thức ăn) và chuyển hóa năng lượng đó trong hoạt động sống.
• Khẩu phần ăn cần phù hợp với sức khỏe và độ tuổi; không tự nhịn ăn để kiểm tra.