資源簡介

教學設計
課題 細胞的能量“貨幣”ATP 授課教師
課標 分析 《細胞的能量“貨幣”ATP》是人教版必修一《分子與細胞》第五章第 2節的內容。對應課程標準中的大概念“細胞的生存需要能量和營養物質，并通過分裂實現增殖。”，重要概念“細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發生在細胞的特定區域。”，次位概念及課標要求為“解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。”
學情 分析 高一的學生已經對糖類與脂肪的功能及酶的相關實驗設計有一定的認識與理解；以及對線粒體供能、主動運輸消耗能量有一定的知識積累；并且具備一定的認知能力、邏輯思維能力和歸納概括能力。但是他們的思維還具有一定的局限性，對于什么物質能為生命活動直接供能、能量如何產生、如何儲存、如何被利用等尚不清楚；利用科學方法進行綜合分析的能力不足。因此，我將通過創設有趣的學習情境，提供有效的問題支架以及選擇豐富的學習活動進行突破。
教學 目標 生命觀念：通過ATP化學結構及其功能的學習，認同ATP的結構與功能相適應的生命觀念。 科學思維：嘗試用物質和能量觀建構ATP與ADP的相互轉化的模型，理解ATP的合成和水解伴隨著能量的吸收和釋放。 科學探究：通過設計實驗探究細胞的直接能源物質，發展科學探究能力。 社會責任：利用ATP的相關知識向他人解釋螢火蟲發光等常見的生命現象，并基于螢火蟲瀕臨滅絕的事實，培養學生愛護生命，保護環境的社會責任。
教學 重難點 1.教學重點 （1）ATP化學組成的特點及其在能量代謝中的作用。 （2）ATP與ADP之間相互轉化的過程。 2.教學難點 （1）建構ATP與ADP相互轉化模型，理解ATP的合成與水解伴隨著能量的吸收和釋放。 （2）從結構與功能觀的角度解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。
教學過程：
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 (情境導入） 一、創設情境，激發興趣 引導學生齊讀詩句“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽牛織女星。”，推測詩人描繪的畫面后播放《螢火蟲發光現象》視頻 ，并呈現資料。 資料： 螢火蟲的尾部發光器中有熒光素和熒光素酶。熒光素接受能量后就被激活，在熒光素酶的催化作用下，激活的熒光素與氧氣發生化學反應，形成氧化熒光素并且發出熒光。 思考： 根據資料可知，螢火蟲發光是否需要能量的供應？ 齊讀唐代詩人杜牧的詩句，并通過視頻感受詩句描繪的優美畫面，同時分析資料并得出螢火蟲發光需要能量 既立足教材，保留了優秀傳統文化的美韻；又激發學生興趣，為后續實驗探究環節埋下伏筆。
新課講授 二、情鏡分析，建構概念 1、構建ATP的功能 【情境分析1】 既然螢火蟲發光需要能量的供應，細胞內哪一種物質可能為螢火蟲發光直接提供能量？ 【探究活動一】 請以小組（4人）為單位討論后做出假設，并利用以下實驗材料設計實驗進行證明。預測實驗結果和結論。 材料：經暗處理過的螢火蟲發光器粉末、葡萄糖溶液、蒸餾水、脂肪溶液、ATP溶液。 思考： （1）該對照實驗如何確定自變量、對照組和實驗組？ （2）為什么要等到熒光消失后再加入待測的能源物質？ 教師補充：為了更直觀的理解ATP是驅動細胞生命活動直接的能源物質，將其類比于賣菜的商人想要買衣服，需要將菜賣了換成錢才能買衣服。 2、構建ATP的結構 【情境分析2】 從結構與功能相適應的角度分析，為什么ATP能夠成為螢火蟲發光的直接能源物質？ 【探究活動二】 閱讀課本P86第三段和旁欄的“相關信息”內容，了解ATP的結構,說出ATP的元素組成，并通過下面3種圖形構建腺苷和ATP的模型。 教師講解：指導學生建構正確的ATP結構模型，并講解其中文名稱、字母對應的含義、腺苷二磷酸和腺苷一磷酸的形成過程。為幫助學生更好地理解特殊化學鍵的形成和斷裂過程，將其類比于彈簧的壓縮與松開。 3、ATP與ADP的相互轉化 【情境分析3】 螢火蟲一整晚都在閃爍飛舞，需要消耗大量ATP為其供能，那么，螢火蟲體內微量的ATP如何滿足其整晚發光的需要？ 【探究活動三】 閱讀與分析以下資料并回答相應問題： 資料1：研究顯示，一個成年人一天在靜止狀態下所消耗的ATP約有40kg。 資料2：成人體內ATP總量約2~10mg，人體安靜狀態下，肌肉內ATP含量只能供肌肉收縮1~2s。 資料3：每個細胞每秒鐘可合成約1000萬個ATP且同時有等量ATP被水解。在劇烈運動的狀態下，每分鐘約有0.5kg的ATP轉化成ADP。 （1）合成ATP需要什么原料？寫出ATP合成的反應式。 （2）通過對比資料2和你發現了什么？ （3）根據資料4的實驗現象說明了什么？如何通過示意圖進行表示呢？ 4、ATP的利用 【情境分析4】 ATP轉化為ADP的過程中釋放的能量除了能夠為螢火蟲發光供能外，還可以用于哪些生命活動呢？ 教師呈現直觀的圖片與視頻，幫助學生認識ATP的利用與作用機制。 細胞內吸能反應和放能反應與ATP的水解與合成之間的關系 【情境分析5】 螢火蟲體內ADP轉化為ATP的過程中所需的能量來源是什么？ 【探究活動四】 閱讀課本87~89頁,并完成下列概念模型示意圖。 三、情境回歸，總結應用 讓學生從結構與功能相適應的角度解釋ATP能夠為螢火蟲夜間發光持續不斷地提供能量的原因？對概念進行總結應用。 補充螢火蟲瀕臨滅絕的資料： 現狀1：人工光源帶來的沖擊；河流、溝渠水泥化所引起的危機；農藥的使用；水污染造成環境的劣化；外來物種的入侵；人為捕捉……，這些無疑給螢火蟲帶來了噩運！ 現狀2：專家發現螢火蟲的棲息地遭到了嚴重的破壞，螢火蟲的生活處境非常糟糕，一些稀有的陸生類螢火蟲，越來越難以發現，可能已經瀕臨滅絕！ 課堂檢測： 1. 能準確表示ATP中三個磷酸基團之間，以及磷酸基團和腺苷之間關系的結構簡式是（ 　 ） A. A-P-P~P B. A-P~P~P C. A~P~P-P D. A~P~P~P 2. ATP是細胞生命活動的直接能源物質，下列關于ATP的敘述，錯誤的是（ 　　 ） 　A. 細胞質和細胞核中都有ATP的分布 　B. ATP合成所需要的能量由磷酸提供 　C. ATP可以水解為ADP和磷酸 　D. 正常細胞中ATP與ADP的比值相對穩定 課后作業： 1. ATP既然能為肌肉收縮提供能量，那它能否應用在體育競技中以幫助運動員取得更好的成績呢？如果能，那ATP是不是興奮劑呢？ 2. ATP制劑在實際中有哪些應用？查閱資料進行說明。 學生小組討論并設計實驗，預測實驗結果，根據教師展示的真實實驗結果圖，得出ATP是螢火蟲發光的直接能源物質。 學生分析情境，借助材料構建ATP的結構模型，并總結ATP的元素組成、中文名稱、字母對應的含義、腺苷二磷酸和腺苷一磷酸的形成過程。 學生結合教材和資料，分析資料，通過問題解決構建出ATP與ADP相互轉化的示意圖。 學生通過圖片和視頻直觀感受ATP的其他利用，加深對一般概念的理解。 結合課本以及前面學習內容，完成概念模型示意圖。 學生運用所學知識解釋自然現象，通過資料感受環境和生命的重要性。 學生結合已學知識完成相應的練習。 通過設計探究實驗，運用證據推理環節，培養邏輯思維能力的同時構建一般概念1：ATP是細胞生命活動的直接供能物質。 落實物質與能量、演繹與推理、設計與分析實驗的學科核心素養。 通過模型的合作建構與交流，化抽象為具體，培養學生模型建構的思維方法，生成一般概念2：ATP的結構適于為細胞直接提供能量。 落實結構與功能、物理模型建構的學科核心素養。 通過問題驅動，掃清認知障礙，豐富知識背景和發展思維的同時，構建一般概念3：細胞通過ATP與ADP的迅速相互轉化，保證了能量的持續供應。 落實物質與能量觀、穩態與平衡觀、基于事實與證據進行邏輯推理的學科核心素養。 通過圖片和視頻直觀的展示ATP的轉化與利用，進一步加深對一般概念3的理解與認識。 通過建構概念模型，培養歸納與總結能力的同時幫助學生整體理解與分析“ATP是能量貨幣，是供應細胞生命活動的直接能源物質”，落實物質與能量觀、結構與功能觀的生命觀念以及歸納與概括、概念模型構建的學科素養。 培養學生珍愛生命，保護環境的社會責任。 檢測學生的學習及掌握情況。
板書設計 5.2 細胞的能量“貨幣”ATP 生物發電 主動運輸 直接供能 肌肉收縮 物質合成 ......
教學反思 本節內容以發展學生的生物學學科核心素養為目標，遵循學生的認知規律，逐步引導學生認識ATP的結構和功能，解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。增加探究細胞直接能源物質是什么的實驗，培養學生科學探究能力，并總結科學探究的一般步驟。

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