資源簡介

《主動運輸與胞吞、胞吐》教學設計
一、教材分析
本節內容來自人教版（2019版）高中生物學教材必修1第5章第2節，主要包括了ATP的結構特征、ATP與ADP的轉化、ATP的利用這三方面。是學生在已經掌握了細胞的分子和結構組成、酶的本質和特性的基礎上來學習的，本節課的知識是聯系細胞的結構與細胞生命活動的橋梁，因此學好本節課對于后續呼吸作用和光合作用的學習具有至關重要的作用。
二、學情分析
學生到了高一階段，有較強好奇心以及學習新知的積極性，具備一定的邏輯思維能力和實驗設計能力。經過前面幾章的學習，初步形成了生物體結構與功能相適應的理念，對于學習ATP的供能原理有很大幫助，并且他們在初中階段已經有了比較豐富的知識基礎，了解不少有關能量變化的生命活動，只是對其內在規律缺乏認識，需要加強梳理點播。
三、教學目標的確定
在普通高中生物學課程標準中，與本節有關的內容要求是：解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。結合課標要求、學業要求、教材內容和學生情況，圍繞培養學生核心素養的要求，制定了如下教學目標：
1、通過對ATP化學組成和結構特點的學習，認同ATP的結構與其功能相適應；
2、通過對ATP和ADP相互轉化進行模型構建，能歸納、概述ATP形成所需能量的主要來源及意義；
3、通過ATP是導致螢火蟲發光的直接能源物質的探究，掌握觀察、提問、實驗設計能力，掌握科學探究基本思路和方法；
4、通過對生活實例的討論分析，能解釋“ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質”的原因。
四、教學重點難點
教學重點：
ATP化學組成的特點及其在能量代謝中的作用，ATP與ADP的相互轉化。
教學難點：
通過ATP與ADP相互轉化的特點，ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質的實驗設計和解釋。
五、教學設計思路
本節課采用基于實驗設計與分析的探究教學，引導學生通過控制變量法設計對照實驗探究使螢火蟲發光的直接能源物質，促進學生掌握實驗條件的選擇、操作、控制及優化。教學中為學生提供了“ATP的結構和功能”相關內容的資料分析，學生在教師的指導下，通過感知、體驗、實踐、合作等方式，達成教學目標，初步建立生物學的物質和能量觀。
六、教學過程
教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖
創設情境，導入新課 觀看螢火蟲發光奧秘解讀的視頻，引導學生總結發光原理，并思考考問題：細胞內哪些物質有可能為螢火蟲發光提供能量呢？ 溫習糖類、脂肪相關知識點，并根據以往知識，排除脂肪為螢火蟲發光直接提供能量的可能。 展示ATP片劑和說明書，講述ATP藥物的作用及化學性質。 觀看視頻，總結原理、思考并回答問題。 享受美的視覺的同時，思考發光原因。激發學生的學習興趣，滲透熱愛自然和生命的情感。展示實物，增強真實感和可信度，激發學生學習的熱情。
任務1：探究使螢火蟲發光直接能源物質是什么？ 【實驗探究】 以小組為單位進行活動。提出問題：如何設計實驗，探究細胞內的直接能源物質。引導學生從實驗的對照、等量、單因子原則等方面進行實驗設計。 討論設計實驗方案 觀察實驗現象，得出實驗結論。 通過探究性實驗的拓展設計與思考，提高學生的科學探究的能力，鍛煉學生科學思維。 通過實驗現象呈現，利于學生得出結論。
任務2：ATP結構模型的建構 【溫故學新】 模型復習腺嘌呤核糖核苷酸，同時表示ATP的組成成分是與其極為相似的。 投影展示ATP化學結構式，初步認識ATP的元素及成分構成以及腺苷三磷酸的名稱由來。 提供磷酸基團、核糖、腺嘌呤的卡紙材料包。 學生進行模型的構建，并讓一名學生進行講臺演示。把圖片按一定的順序貼在黑板上講解ATP中磷酸基團之間化學鍵的異同，同時運用小球與彈簧模型解釋ATP中特殊的化學鍵不穩定的原因。 對學生展示的ATP模型進行評價反饋與修改,介紹A-P～P～P結構簡式，講解AMP、ADP與ATP之間的關系。 【鞏固拓展】 利用知識卡片，鞏固拓展不同“A”的不同含義。 運用小球與彈簧模型，引出ATP可水解釋放能量，給出資料水解釋放能量20.92KJ/MOL以上的化合物叫高能化合物，理解ATP是一種高能磷酸化合物。 通過復習同時結合化學結構式，初步認識ATP。 在初步認識ATP的基礎上進行模型構建。 通過彈簧模型演示，示意特殊化學鍵的不穩定。 對比正確模型，進行反思修正。 通過對ATP模型構建、彈簧模型演示末端磷酸基團具有較高轉移勢能，進一步將ATP從抽象化為現實，滲透化學相關知識。 基于模型的修正與結構簡式，加深理解ATP這一概念，理解ATP是一種高能磷酸化合物。
任務3：ATP與ADP的相互轉化分析 資料：1.把少量A-P~P~32P加入到酵母抽提液中，幾分鐘內大約一半的32P放射性活性出現在游離的磷酸中。 2.如果用32P標記做A-P~32P~P同樣的實驗，則在游離的磷酸中沒有32P放射性。 根據資料，推測ATP水解反應式？ 3.一個人在劇烈運動狀態下，每分鐘約有0.5kgATP分解；體內細胞ATP總量僅有2～10mg，劇烈運動時只能維持3s。機體是怎樣來解決這一矛盾的？ 5.經測定，每個細胞每秒鐘有1000萬個ATP被分解且同時有約等量的ATP合成。 從水解來看，合成ATP需要哪些原料？ 6.葡萄糖加酵母提取液的實驗結果展示，植物在光照條件下，葉綠體中能合成ATP，也能制造有機物，在無光條件下，則都不能合成。 根據資料，說出合成ATP的能量來源。 【過渡】 ATP水解釋放的能量又被利用在哪里呢？ 學生根據給出的兩則資料，分析回答問題 小組討論并進行ATP水解和合成模型構建。 在分析資料的同時學會運用矛盾分析法觀察和處理問題。應用啟發式教學，層層深入，引發學生思考。 基于資料事實，加強分析解決問題能力。
三、ATP的利用 例舉實例，同時了解ATP中的能量主要轉化成光能、電能、機械能、化學能等六種能量。 以熟知的主動運輸為例，播放視頻講解展示ATP是如何供能的，同時思考問題： 1.載體蛋白在其中承擔什么作用？ 2.蛋白質分子磷酸化后能參與各種化學反應的原因？ 舉例講解吸能反應與放能反應，辯證看待兩個對立的反應，同時引出這兩個反應與ATP水解與合成的關系。能量通過ATP 分子在吸能反應和放能反應之間流通。因此，可以形象地把ATP比喻成細胞內流通的能量“貨幣”。 補充列舉生活中關于ATP利用的實例。 通過視頻及思考分析，回答。 認識化學能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉化，能量的轉化遵循能量守恒定律。 形成認知沖突，吸能反應、放能反應兩者在物質與能量的角度來看是具備對立性的結合對生命活動的把握，體會辯證思維的特征。
四、ATP接軌生活和科技 熒光樹的設想 1.熒光海發光原理與螢火蟲發光原理相同嗎？ 2.有何生物學意義？ 對熒光海現象進行深入探究，了解其背后的生物學意義。
課堂小結
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。逐步培養學生的科學思維。

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