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第二章组成细胞的分子
《2.1 细胞中的元素和化合物》教学设计
课型：新授课
教材版本： 人教版（2019）必修1《分子与细胞》
授课年级： 高一
课时安排：2课时
一、教材分析
本节是《组成细胞的分子》的开篇章节，起着承上启下的重要作用。它上承“细胞是生命活动的基本单位”，下启蛋白质、核酸等生物大分子的深入学习。教材首先从宏观的“元素”层面阐述生物界与非生物界的统一性和差异性，以及细胞中元素的种类、含量和特点；接着过渡到“化合物”层面，介绍细胞中各种化合物的种类和含量；最后，通过“探究与实践”活动，引导学生掌握检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的方法。本节内容旨在帮助学生建立“细胞由物质组成”的唯物主义生命观念，并培养严谨的科学探究能力。
二、学情分析
学生已经知道细胞是生命活动的基本单位，并对细胞的多样性与统一性有了一定认识，但对于细胞具体的物质组成尚不清晰。学生具备一定的化学基础，知道常见元素和化合物的概念，但将其与生命系统联系起来的能力较弱。对于实验，学生有浓厚兴趣，但对于实验原理的理解、变量的控制和规范操作的细节把握仍是难点。教学中需充分利用数据、图表和实验，将抽象概念具体化。
三、教学目标
核心素养 具体目标
生命观念 1. 通过分析组成细胞的元素来源和含量，认同“生物界与非生物界具有统一性和差异性”，建立生命物质性的观念。
2. 理解碳元素是构成细胞最基本元素的原因。
科学思维 1. 通过分析元素含量数据表和化合物含量图表，运用归纳与概括的方法，总结组成细胞的主要元素和化合物的特点。
2. 通过比较斐林试剂与双缩脲试剂的异同，培养比较与辨析的思维能力。
科学探究 1. 通过“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验，掌握实验原理、方法和操作步骤。
2. 学会依据实验目的正确选择实验材料，并规范使用仪器和试剂。
社会责任 基于对细胞物质组成的理解，形成健康的生活方式和合理的膳食习惯。
四、教学重点与难点
1. 教学重点：
组成细胞的主要元素和化合物的种类及含量。
检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的实验原理、方法及操作步骤。
2. 教学难点：
理解碳元素是构成细胞基本元素的内在原因。
对检测实验的原理、现象进行深入分析和解释，以及实验操作过程中的细节把控和误差分析。
五、教学方法
(1) 讲授法：用于系统讲解元素和化合物的基础知识。
(2) 实验探究法：通过学生动手实验，探究生物组织中的有机物。
(3) 比较归纳法：引导学生比较地壳与细胞、不同生物细胞之间的元素含量，归纳出统一性与差异性；比较三种有机物的检测方法。
问题导学法：通过设置问题串，引导学生层层深入思考。
六、教学手段
(1) 多媒体课件（PPT）：展示元素含量表、化合物含量图、实验原理和步骤。
(2) 实验演示视频：播放糖类、脂肪、蛋白质检测的规范操作视频。
(3) 实物展示：各种实验材料（苹果、花生、豆浆等）和试剂。
七、教学准备
(1) 教师准备： 配制斐林试剂、双缩脲试剂、苏丹Ⅲ染液；准备苹果、花生种子、豆浆或鸡蛋清、显微镜、载玻片、盖玻片、试管等实验器材；制作多媒体课件。
(2) 学生准备： 预习教材P16-P19内容，复习相关化学知识。
八、教学流程图
情境导入（生石花与石头）
↓
新知探究一：组成细胞的元素（种类、含量、特点）
↓
新知探究二：组成细胞的化合物（种类、含量）
↓
探究与实践：检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质
↓
（教师讲解原理与演示 / 学生分组实验与观察）
↓
交流讨论与误差分析
↓
课堂小结与练习巩固
↓
布置作业
九、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
（一）情境导入
（3分钟） 1. 展示生石花和石头的图片。
2. 提问：“它们从分子角度看都由分子组成，为何生石花是生命？”
3. 引用邹承鲁院士名言，指出研究生命必须从分子层面开始，引出本章及本节课题。 1. 观察图片，思考问题。
2. 讨论生命与非生命的本质区别可能在于分子的种类、结构和组合方式。 1. 制造认知冲突，激发探究欲望。
2. 明确本章地位，引出从分子水平研究生命的必要性。
（二）新知探究1： 组成细胞的元素
（15分钟） 1. 引导分析：展示“组成地壳和细胞的部分元素含量表”，引导学生分析数据，提出问题。
2. 讲授概念：
归纳统一性（元素种类）和差异性（元素含量）。
讲解大量元素与微量元素的分类、代表及记忆口诀。
介绍基本元素、主要元素、最基本元素。
3. 深化理解：展示“玉米与人细胞元素对比表”，引导学生分析不同生物间元素的统一性与差异性。讲解鲜重与干重条件下元素含量的排序及原因。 1. 分析数据，尝试提出如“为什么细胞和地壳元素含量差异大？”等问题。
2. 聆听讲解，记录核心概念和口诀，理解分类依据。
3. 比较表格，归纳结论，理解元素含量的相对性。 1. 培养数据分析与归纳能力。
2. 系统构建知识框架，利用口诀化解记忆难点。
3. 深化对“统一性与差异性” 这一核心观念的理解。
（三）新知探究2：组成细胞的化合物
（6分钟） 1. 引导过渡：提问“元素在细胞中如何存在？”引出化合物。
2. 讲解分类与含量：利用饼状图，讲解无机化合物和有机化合物的种类及相对含量。
强调：鲜重最多→水；干重最多→蛋白质；最多有机物→蛋白质。
3. 建立联系：说明元素是构成化合物的基础。 1. 思考并回答：大多数以化合物形式存在。
2. 读图，识记主要化合物的种类和含量顺序。
3. 理解元素与化合物两个层次的关系。 1. 实现从“元素”到“化合物”的知识过渡。
2. 强化识图能力和关键信息的提取能力。
（四）探究与实践
（30分钟） 【实验讲解与演示】
1. 分实验讲解：依次讲解糖类、蛋白质、脂肪检测的实验原理、选材要求、试剂配制与使用、步骤、预期现象。
2. 重点强调：
斐林试剂与双缩脲试剂的异同（配方、用法、条件、现象）。
脂肪检测中酒精的作用（洗去浮色）。
“三个唯一”（需加热、需显微镜、需酒精）。
3. 播放视频/演示：播放关键操作步骤视频或进行演示。
【学生实验与指导】
4. 组织实验：学生分组进行实验（可根据时间选做1-2个）。
5. 巡视指导：纠正错误操作，引导学生观察记录现象，分析异常结果。 【聆听与准备】
1. 认真听讲，记录实验要点，特别是试剂的用法和关键步骤。
2. 比较三种检测方法的异同，完成对比表格。
【动手与探究】
3. 小组合作，按照步骤进行实验操作，仔细观察并记录颜色变化等实验现象。
4. 遇到问题主动询问，思考现象背后的原理。 1. 理论联系实际，将抽象的化合物知识转化为直观的显色反应。
2. 培养实验探究能力和严谨的科学态度。
3. 突破教学难点，通过亲手操作和教师强调，深化对实验原理和细节的理解。
（五）交流讨论
（8分钟） 1. 组织汇报：请小组代表分享实验现象和结论。
2. 引导析误：针对普遍存在的操作失误或异常现象（如颜色不正），引导学生分析可能原因（如材料选择不当、试剂加入顺序错误、加热温度不够等）。
3. 总结提升：强调科学实验的严谨性。 1. 分享实验结果，描述观察到的颜色变化。
2. 反思实验过程，讨论产生误差的原因。
3. 聆听总结，强化规范操作意识。 1. 深化对实验原理的理解。
2. 培养批判性思维和误差分析能力。
（六）巩固练习
（8分钟） 1. 投影“当堂训练”选择题。
2. 引导学生作答，并重点讲解涉及元素分类、化合物含量及实验易错点的题目。 独立完成练习题，并就疑难问题提问。 及时巩固，查漏补缺，强化对核心知识和易错点的掌握。
（七）课堂小结
（3分钟） 引导学生从“元素-化合物-检测”三个层次总结本节课内容：
1. 元素：统一性与差异性、分类、含量。
2. 化合物：种类与含量。
3. 检测：三种有机物的检测原理与方法。 在教师引导下，回顾、梳理本节课的知识脉络。 构建知识体系，形成从宏观到微观、从理论到实践的整体认知。
（八）作业布置
（1分钟） 1. 基础作业：整理本节知识点，完成课后练习。
2. 拓展作业：设计一个表格，比较斐林试剂与双缩脲试剂在成分、用法、反应条件、现象等方面的异同。
3. 预习作业：预习下一节《蛋白质是生命活动的主要承担者》。 记录作业要求。 1. 巩固基础知识。
2. 深化对核心实验的辨析。
3. 承前启后，为学习生物大分子做准备。
十、板书设计
第1节 细胞中的元素和化合物
一、组成细胞的元素
(1)来源与观点：统一性（种类）、差异性（含量）
(2)分类：大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
(3)含量特点：鲜重：O > C > H > N 干重：C > O > N > H 最基本元素：C
二、组成细胞的化合物
(1)无机物：水（最多）、无机盐 有机物：蛋白质（最多有机物）、脂质、糖类、核酸
(2)鲜重最多：水 干重最多：蛋白质
三、检测生物组织中的有机物:糖类、脂肪、蛋白质
十一、教学反思
本节课内容承上启下，理论性与实践性并重。
成功之处：通过数据分析和实验探究，能有效激发学生兴趣，将抽象知识具体化；对比讲解斐林试剂与双缩脲试剂，有助于学生突破易混点。
待改进之处：实验环节时间紧张，部分小组可能无法完成全部三个实验；学生对实验原理的理解深度可能存在差异；元素分类和含量记忆量较大，部分学生可能感到困难。
调整思路：若时间不足，可采取分组承担不同实验任务再汇报交流的方式；课后可提供微课视频供学生回顾实验原理和操作；下节课前可通过小测验强化对元素和化合物基础知识的记忆。

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