资源简介

细胞的能量“货币”ATP
教学设计方案
【课题】 高一年级 人教版新教材《高中生物〈细胞的能量“货币”〉ATP》
题目:细胞的能量“货币”ATP
【课标分析】
本节课是高中的第五章第二节课,对学生生物学习有着承前启后的重要作用。通过前几个章节的学习,学生应该了解生物学广泛的研究领域、特有的研究方法、蕴含的科学精神、丰富的科技应用和充满挑战的未来发展,初步了解初、高中生物学习内容和方法上的变化和发展,为学生进一步展开生物内容的学习,提升生物学科核心素养奠定基础。
【教学目标】
一、生命观念
通过构建模型，对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应。
二、科学思维
通过资料分析，说出ATP与ADP能相互转化，并归纳、概述ATP形成所需能量的主要来源及意义。
科学探究
通过对实例分析，能解释“ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。
四、科学态度与责任
1.通过实例分析，体会生物学研究中蕴含的严谨的逻辑推理，以及求真务实的科学精神等。
2.了解中国的科技发展，培养学生的爱国情怀和社会责任感，认识到高中生物学习的重要意义。
教学设计：
学习任务 教师组织与引导 学生活动 设计意图
创设情境，导入新课 【情境引入】 听囊萤夜读故事，温杜牧秋夕诗句，看夜空流萤点点短视频，思考问题探讨三问。 知故事，温习诗句，思考并回答问题。 【素养培育】对书中问题探讨资料进行丰富，多种感官的共同刺激，在人文渗透的同时，感受传统文化魅力。
实验探究，温故运用 【实验探究】 介绍萤火虫发光原理，萤火虫发光的奥秘在于腹部后端细胞内的特殊发光物质——荧光素。荧光素接受能量被激活后，在荧光素酶的催化下形成氧化荧光素，发出荧光。同时设置疑问，细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光直接提供能量 温习糖类、脂肪相关知识点，并根据以往知识，排除脂肪为萤火虫发光直接提供能量的可能。 【小组探究】 以小组为单位，设计对照实验，同时提示进行设计对照实验的原则，请1-2小组进行展示评议。 播放实验视频，在播放时进行实验分析，设置问题，通过实验视频，分析思考，得出结论。 本实验的自变量、因变量是什么？ 通过实验可以得出什么结论？ 巩固科学方法相关知识，同时将其运用 思考问题，并回顾细胞中的糖类及脂肪是主要能源物质及储能物质，排除脂肪为萤火虫发光直接提供能量的可能。 实验设计方案： （1）2ml荧光素溶液+2ml生理盐水 （2）2ml荧光素溶液+2ml葡萄糖溶液 （3）2ml荧光素溶液+2mlATP溶液 观察实验现象，回答问题，得出结论：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 温故知新，对已经学习过的知识进行温习，并将所学加以利用。 【素养培育】通过探究性实验的拓展设计与思考，提高学生的科学探究的能力，锻炼学生科学思维。 通过虚拟实验，将实验现象呈现，利于学生得出结论。
温故学新，模型赋能，理解ATP是一种高能磷酸化合物 【温故学新】 模型复习腺嘌呤核糖核苷酸，同时表示ATP的组成成分是与其极为相似的。 投影展示ATP化学结构式，初步认识ATP的元素及成分构成以及腺苷三磷酸的名称由来。 提供磷酸基团、核糖、腺嘌呤的卡纸材料包。 学生进行模型的构建，并让一名学生进行讲台演示。把图片按一定的顺序贴在黑板上讲解ATP中磷酸基团之间化学键的异同，同时运用小球与弹簧模型解释ATP中特殊的化学键不稳定的原因。 对学生展示的ATP模型进行评价反馈与修改,介绍A-P～P～P结构简式，讲解AMP、ADP与ATP之间的关系。 【巩固拓展】 利用知识卡片，巩固拓展不同“A”的不同含义。 运用小球与弹簧模型，引出ATP可水解释放能量，给出资料水解释放能量20.92KJ/MOL以上的化合物叫高能化合物，理解ATP是一种高能磷酸化合物。 通过复习同时结合化学结构式，初步认识ATP。 在初步认识ATP的基础上进行模型构建。 通过弹簧模型演示，示意特殊化学键的不稳定。 对比正确模型，进行反思修正。 进行不同“A”的不同含义的辨析。 【学科融合】侧面渗透化学相关知识，并知道分子存在一定的空间结构，不是平面存在的。 【素养培育】通过对ATP模型构建、弹簧模型演示末端磷酸基团具有较高转移势能，进一步将ATP从抽象化为现实。 展示弹簧实物模型，形象解释末端磷酸基团具有较高转移势能。 【素养培育】基于模型的修正与结构简式，加深理解ATP这一概念。 举一反三，温故知新，知识前后进行串联辨析。 弹簧实物模型二次运用，理解ATP是一种高能磷酸化合物。
资料分析， ATP与ADP可以相互转化 【资料分析】 首先给出两则资料，让学生形成认知矛盾。 成人体内ATP总量约2mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s。 研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP消耗。 依据事实材料，引导分析： （1）从该资料可看出生物体内ATP有什么特点？ （2）ATP会不会出现供不应求的情况？ 给出下一则材料： 3.每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解。不管人体处于饥饿还是刚进食的状态，细胞内ATP的量基本相同，不会发生明显变化。 依据事实材料，引导分析 细胞内ATP之所以能时刻满足细胞生命活动对能量的需求，主要原因是什么？ 自主看书初步学习ATP与ADP之间的相互转化，教师再进行讲解巩固。 设置疑问，ADP转化成ATP的过程中所需的能量从何而来？ 展示图片，讲解能量的来源，同时比较ATP与ADP之间的相互转化过程，思考并填写导学案的表格。 引导学生思考：ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？ 【过渡】 ATP水解释放的能量又被利用在哪里呢？ 学生根据给出的两则资料，分析回答问题： （1） ATP消耗大，含量低 （2）会，很矛盾。 （3）对细胞正常生活来说，ATP与ADP这种转化是时刻不停地发生并处于动态平衡之中的。 小组讨论并进行表格填写。 学生思考回答： 不是，所需要的酶不同。 【学科融合】在分析资料的同时学会运用矛盾分析法观察和处理问题。 【素养培育】启发式教学，层层深入，引发学生思考。 基于资料事实，加强分析解决问题能力。
视频为例，讲解ATP的利用 例举实例，同时了解ATP中的能量主要转化成光能、电能、机械能、化学能等六种能量。 【视频为例】 以熟知的主动运输为例，播放视频讲解展示ATP是如何供能的，同时思考问题： 载体蛋白在其中承担什么作用？ 蛋白质分子磷酸化后能参与各种化学反应的原因？ 举例讲解吸能反应与放能反应，辩证看待两个对立的反应，同时引出这两个反应与ATP水解与合成的关系。能量通过ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。 补充列举生活中关于ATP利用的实例。 通过视频及思考分析，回答： 承担催化、运输的作用 空间结构发生变化，活性也被改变 【学科融合】认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。 【素养培育】视频配合讲解，进一步理解主动运输中蕴含的ATP利用深层道理，提高学生的学习动力。 【学科融合】形成认知冲突，吸能反应、放能反应两者在物质与能量的角度来看是具备对立性的结合对生命活动的把握，体会辩证思维的特征。
类比总结，巩固所学 引导学生再次全面思考： ATP和ADP的相互转化是可逆反应吗？ 【类比总结】 ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”；蛋白质中的能量比喻成“不动产”；脂肪中的能量比喻成“定期存款”；糖类中的能量比喻成“活期存款”。 学生进行思考，并回答：ATP和ADP的相互转化不是可逆反应，所需要的酶不同、场所不同，能量来源去路不同。 【素养培育】通过进一步全面的思考问题，进一步认识到ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。 【学科协同】体会联想思维中迁移、想象的运用，同时加深对于前后知识的串联，进一步认识到ATP的重要性。
拓展延伸， 培育思维 【拓展延伸】 荧光树的设想 1.荧光海发光原理与萤火虫发光原理相同吗？ 2.有何生物学意义？ 学生课后完成。 对荧光海现象进行深入探究，了解其背后的生物学意义。
教学反思：本节课探究活动较多，在时间安排上可能有所欠缺， 在今后的课上对时间安排要多下功夫，课堂气氛也不是 很活跃，可能教师在引导学生时方法不是最佳，所以我 们要加强学习如何对学生进行知识引导。

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