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课题：细胞的能量“货币”ATP
课题 细胞的能量“货币”ATP 课型 新课 课时 1
教材分析 本节位于高中生物必修一“分子与细胞”的第五章第二节。内容是大概念“细胞的生存需要能量和营养物质。”下的第二个重要概念“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些化学发应发生在细胞的特定区域”的生物学科学事实，内容虽然少，但是却承担起构建大概念枢纽的作用。从学科的角度来看，ATP也是生命的枢纽：它构建了细胞能量供应的体系，并且这种体系是在生命起源之初就形成的，所以在多样性的生物中毫无例外都是建立在这一能量供应体系上的。除此之外ATP还参与细胞内核酸和糖类的转化。在演化过程中还可能参与了遗传密码的演化。所以本节对构建生命的物质能量观尤为重要。 ATP与上一节所学酶共同搭建了化学反应与生命之间的桥梁，如果没有酶和ATP，化学发应永远也不可能演化出生命。这两节内容是对生命本质理解的核心，而且还是引出后面两节内容的关键，决定了学生对光合作用和呼吸作用学习的认识和态度。 本节内容与第二章中糖类看似矛盾却又相辅相成，结合呼吸作用和光合作用中，糖和ATP的转化是对生命对能量利用的温和性的进一步理解的关键。 本节内容也做了较大的调整，特别是对于ATP水解如何释放大量能量的解释。以往教材的解释与化学教材中化学键断裂耗能的说法相矛盾。所以进行了修订，修订后既做了更深的阐释，又提高了与其他学科的一致性。 本节内容还设计到了人类利用ATP的相关原理研发药物对疾病的治疗。促进学生社会责任的形成。
学情分析 从知识上看高一学生具有生命活动需要能力供应的基础。 从能力上看我校高一学生对高中生物学科的学习还没有完全适应，除了学生学习态度和能力外，还再眷顾知识掌握层面的期望值。学生的生物学科素养依旧不够。再加上本节内容与第二章中糖类会引起学生的认知冲突，突然就加大了理解的难度，所以本节我把较为简单的概念性知识ATP的结构简式作为前置学习知识，让他们通过我录制的微课结合教材进行预习。然后以作业的形式在课前进行反馈，很大程度上可以使学生在课堂上基本处于相同的起点，有利于教师的教学开展。 从素养上看，城市长大的学生几乎没有见过萤火虫，对真实现象的解释还停留在理论上，所以课后的实验设计降低了难度。当然通过这个特点引发学生思考为什么我们见不到萤火虫，可以更好地引导学生建立保护环境的社会责任。 另一方面，学生要深入理解ATP与ADP相互转换的机制是有难度的，所以需要设计一个模型构建活动检测让学生在这一部分内容的达成情况，并在检查中不断修正，最终能以稳态与平衡的观念来理解这个过程。
教学目标 课程要求：解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。依据上述要求，确定本节课的教学目标如下： 1.说出腺嘌呤核糖核苷酸与ATP的区别与联系。 2.依据ATP的结构说出ATP的特点。 3.说明ATP与ADP相互转化对于肌肉运动的意义。 （暗线目标：说出地球上的生命都拥有共同祖先的证据。）
教学重点 1.ATP化学组成的特点。 2.ATP在能量代谢中的作用。
教学难点 ATP与ADP相互转化对于生命活动的意义。
教学资源 PPT，微课视频，模型构建卡纸，投屏系统，学习任务单。
教学流程设计
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、课前思考 任务一：回答问题。 你们见过萤火虫吗？为什么现在我们很难见到萤火虫？ 结合问题探讨，让学生查阅萤火虫的相关资料回答这个问题，并谈谈你的感受。（萤火虫通过发光求偶繁殖，城市的灯光对萤火虫繁殖会造成严重影响，而萤火虫成虫一般只能活5天左右，在此期间如果无法成功繁殖，萤火虫种群就很容易灭绝，再加上人类的大量捕捉，以至于我们现在很难见到。） 任务二：观看ATP结构讲解的视频，然后画出ATP的结构，准备课堂进行讲解。 感受并思考问题，查阅资料解决问题。 任务一为了让学生从自身感受出发，积极思考并自主解决问题，并在解决问题的过程中反思人类活动对其他生命的影响，建立保护环境的社会责任。 任务二是为了让学生通过自主学习对简单知识进行掌握，保证课堂有更多思考的时间。
二、课堂导入（5分钟） 让学生对课前问题进行发言，然后引导学生关注生命的精良。给出资料：生物能利用糖类、蛋白质、脂质、光、H2S、NH3作为能量来源，进行奔跑、飞翔、发光、发电、思考等生命活动。 过度：生命是如何转化并精确地利用这些能量的呢？直到1929年德国生物化学家费斯克（C.H/Fiske）和罗曼（Karl Lohmann）分别独立地从肌肉细胞中首次发现了ATP，这个谜团才逐渐被解开。原来生命拥有一套复杂而精良的供能系统，其中ATP就是这个系统最为关键的物质。 完整表述并思考，聆听。 利用萤火虫发光引出生命对能量利用的多样和神奇，然后提出生命能量供应不只是简单的能量转化，而是一套复杂的功能机制。为后面理解ATP与ADP相互转化的供能机制做铺垫。
三、自我评价（5min） PPT展示学生课前完成的ATP结构图（有完成好的和有典型错误的），让学生进行评价，指出典型的错误，得出正确的结构。然后阅读教材86页相关知识，分析ATP的化学特点解释ATP放能机制。 对课前任务进行评价并思考。 让学生自行评价发现错误，有利于学生对ATP结构的深刻认识。
四、解决问题（10min） 过度：了解了ATP的结构，我们终于有资格窥探生命强大的供能机制了。我们以肌肉细胞为例来进行理解。 提出核心问题：肌肉细胞的供能机制是什么样的？ 给出学生喜爱的球员C罗为例，提出问题： 1.ATP如何为肌肉细胞提供能量？（ATP转化为ADP） 2.按照课本上，一个人在激烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP的平均量来计算C罗打满全场足球比赛需要消耗多少ATP （45KG，我们有那么多ATP吗？） 3.研究发现哺乳动物的肌肉中ATP含量约为3~8mmol/kg.这个含量的ATP只能供肌肉剧烈活动1S左右。那C罗剩下的89分钟59秒时间是如何获得能量的呢？（ATP含量很少却足够用，转换很快。） 通过前几个问题的思考后尝试解决回答核心问题：肌肉细胞的供能机制是什么样的？（ATP水解和合成。） 计算思考并回答 通过问题串的形式引起学生认知冲突。学会在看似矛盾的问题中寻找解决的方案，充分体会并感受ATP与ADP转化的供能机制。逐渐认识到稳定平衡的生命观念。
五、模型构建（10min） 为了对核心问题的深层理解设计了下面模型构建活动。 为每个小组提供ATP与ADP转化的流程图，一些能量和酶，结合教材88页内容让学生对流程图进行完善。然后把小组的结果通过拍照上传到大屏上让其他组进行评价。 运用所学知识进行模型构建。讨论并评价。 ATP与ADP的相互转化是本节课的难点，通过模型构建的方式让学生运用刚才学习的知识进行整合，能够对本知识的达成度进行课堂价。
六、深入思考 阅读教材89页正文，通过类比生活中以家庭为单位系统的花钱与赚钱的循环过程类比ATP与ADP的循环过程，并结合教材吸能反应与放能反应同ATP的关系提出ATP充当能量的“货币”。 再次回答核心问题：肌肉细胞的供能机制是什么样的？（ATP与ADP相互转换，时刻发生并处于动态平衡。） 然后提供资料：列举地球上形态各异的生命虽然多种多样，但是无一例外都是运用这种供能机制。 提出问题：总结ATP的特点并回答为什么ATP与ADP相互转换的功能机制是生物界的共性？（用进化的观点：地球上的生命都是共同祖先进化而来的。） 阅读教材 思考回答 运用类比理解货币的比喻，运用学生初中的进化观点理解功能机制是生物界的共性。为学生建立进化的生命观念和思维方式做铺垫。
作业设计 阅读资料分析葡萄糖和ATP的结构特点，并结合货币的相关知识和ATP相关知识说出ATP是能量“货币”的理由。 资料：1mol的葡糖糖彻底氧化分解释放2870KJ能量，在肽链上添加1mol氨基酸需要消耗的1.22KJ能量。 某同学为了探究为肌肉细胞直接提供能量的物质是ATP还是葡萄糖，设计了如下实验。请完成实验步骤并通过兴趣小组的形式在校本课程时间完成此实验得出结论。 实验材料：蛙的坐骨神经腓肠肌标本3个，锌铜弓（用来刺激神经使肌肉收缩），任氏液（两栖动物的生理盐水），5%的葡萄糖溶液，ATP溶液，滴管等。 实验原理：离体的蛙坐骨神经腓肠肌在锌铜弓的刺激下，会出现肌肉收缩的现象，但是当肌肉细胞内能量消耗完之后，继续刺激肌肉不再收缩。为腓肠肌标本提供直接能源物质，给予刺激，肌肉又会重新收缩。 实验步骤及结果： 步骤标本编号123一任氏液二刺激 三任氏液5%葡萄糖溶液ATP溶液结果刺激
实验结论： 3.展示药物ATP的包装和说明书，尝试解释ATP能不能作为兴奋剂给正常人进行服用。 1.理解能量“货币”有助于对细胞供能机制的理解，对学生课堂达成情况进行评价。 2.提升学生科学探究能力。 3.对生命能量供应的温和性进行考察，对ATP的特点达成情况进行评价。并引导学生建立健康文明的生活方式。
板书设计 通过概念图对本节的主要内容进行总结，通过让学生进行补充具体内容可抽样对学生达成进行评价。
参考文献

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