必修一第五章《细胞的能量供应和利用》单元教材分析.doc

必修一 第五章细胞的能量供应和利用单元教材分析细胞作为最基本的生命系统，时刻进行着物质的交换和能量的转换。必修一的第四章介绍了细胞对物质的输入和输出，紧接着第五章就介绍细胞如何从外界获取能量并利用这些能量维持自身的生命活动。一、课标要求具体内容标准活动建议说明酶在代谢中的作用解释ATP在能量代谢中的作用说明光合作用以及对它的认识过程研究影响光合速率的环境因素说明细胞呼吸，探讨其原理的应用探究影响酶活性的因素叶绿体色素的提取和分离探究酵母菌的呼吸方式课程标准中，与本章有关的要求如下：二、本章教学目标1知识方面（1）说明酶在代谢中的作用、本质和特性。（2）解释ATP的分子组成和特点以及ATP在能量代谢中的作用。（3）简述线粒体的结构和功能，说明细胞呼吸的方式、原理和实质，探讨细胞呼吸原理的应用。（4）简述叶绿体的结构和功能，说明光合作用的原理和应用以及科学家对光合作用原理的认识过程，探究影响光合作用强度的环境因素。2情感态度价值观方面通过研究科学家对酶本质的探索历史以及对光合作用原理的探究历程，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的；认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。3能力方面（1）进行有关的实验和探究，学会控制自变量、观察和检测因变量的变化，以及设置对照组与重复实验。（2）进行有关的实验和探究，学会提取、分离绿叶中的色素以及检测酒精、二氧化碳等细胞呼吸产物的方法。（3）在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达的能力以及分享信息的能力。三、本章知识框架 酶在细胞代谢中的作用实验：比较H2O2在不同条件下的分解酶 酶的本质资料分析：关于酶本质的探索酶的特性 高效性 专一性 酶的作用条件较温和探究：影响酶活性的条件 ATP的生理功能 ATP分子的结构ATP ATP与ADP的相互转化 ATP的利用 细胞呼吸的概念 细胞呼吸的方式探究：酵母菌细胞呼吸的方式 线粒体的结构和功能细胞呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸的过程和场所 细胞呼吸原理的应用资料分析：分析细胞呼吸原理的应用捕获光能的色素实验：叶绿体中色素的提取与分离 叶绿体的结构和功能资料分析：叶绿体的功能 光合作用的探究历程 光合作用 光合作用的过程 光合作用原理的应用探究：环境因素对光合作用的影响 化能合成作用四、本章教材的分析1新旧教材知识内容的比较第一节 降低化学反应活化能的酶1 增加了酶的作用是“降低活化能”。2 增加了“酶本质的探索”的资料分析。3 增加了科学实验方法：控制变量。4 增加了探究“影响酶活性的条件”。5 增加了“酶为生活添姿彩”。6 “酶的发现”中斯帕兰扎尼的实验改于问题探讨中，萨姆纳、切赫、奥特曼的实验置于资料分析中。7 删除“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖作用”的实验。第二节 细胞的能量“通货”ATP1 增加了“细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性”这句表述。2 ATP的利用另立标题，将简单描述改为详细的实例，并配有插图。第三节 ATP的主要来源细胞呼吸1 增加了“探究酵母菌的细胞呼吸方式”。2 增加了科学实验方法：对比实验。3 将线粒体的结构插入本节。4 有氧呼吸的总反应式的反应物中删去了水。5 区分了有氧呼吸第二、三阶段的具体场所。6 增加了有氧呼吸与体外燃烧相比具有的不同特点。7 增加了细胞呼吸原理的应用。8 删去了高等植物无氧呼吸产物的表述，高等动物无氧呼吸产物的表述在资料分析中有所涉及。9 删去了有氧呼吸与无氧呼吸的区别表，改为学生自行设计。10删去了细胞呼吸的意义。第四节 能量之源光与光合作用1 色素的提取与分离中将丙酮改为无水乙醇。2 将叶绿体结构插入本节，并将“囊状结构薄膜”明确为类囊体3 “光合作用的发现过程”中增加了英格豪斯、梅耶、卡尔文的研究成果。4 增加了“光合作用原理的应用”。5 增加了“探究环境因素对光合作用强度的影响”。6 将化能合成作用插入本节7 删去了“光合作用的重要意义”。2 本章教材展现的特点从上述分析中，不难发现，在本章的4节内容中，核心知识的编写方式与旧教材相比变化不大，但是本章教材在探究的安排、生物科学史的介绍、STS思想的渗透等方面展现了它的特点。（1） 探究的力度较大，自主性和开放性较强。新教材和旧教材相比探究明显增多，而本章的探究在本模块的六个章节中又是最多的。本模块一共设计了4个探究，而本章就涵括了其中的3个，而且探究的自主性和开放性进一步加强，如探究环境因素对光合作用强度的实验中，教材没有限定哪一种环境因素，而是让学生在调查、收集资料的基础上自主选择想要探究的因素，然后自己选择材料用具，并设计合理的实验步骤进行探究。在该实验中，不同学生能根据自己占有的资料及兴趣设计多种方案。（2） 介绍生物科学史的篇幅较大，可读性进一步增强。对科学过程和本质的理解，需要科学史的支撑，而不是简单说教可以达到目的的。本章“关于酶本质的探索”和“光合作用的探究历程”都属于生物科学史内容，这两段科学史所占篇幅很大，内容详细，而且呈现方式上并不是平铺直叙，而是环环相扣的问题递进式，即大体遵循“发现问题研究再发现问题再研究”这样的模式而编写，学生爱读这些内容，从而自觉置身于科学史的氛围中去领悟和体会。（3） STS教育思想的渗透较多。本章教材注重与现实生产生活的联系，引导学生在现实生活的背景中学习生物学。比如光合作用这一节的问题探讨结合现代农业，采用蔬菜大棚内使用红光和蓝光作为背景资料创设问题情境；呼吸作用和光合作用这两节中都出现了醒目的“与社会的联系”栏目，引导学生将所学的知识应用于社会。酶这一节后面还设有科学、技术、社会专栏，通过多个侧面，体现出酶与人类生活的密切关系。而且在“练习”和“自我检测”的习题中，也有相当数量的联系实际的题目。所有这些编排，都是为了构建一种联系社会生产生活的氛围，渗透STS的教育思想。五、本章教材与前后知识的联系新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，而本章介绍的酶、ATP、光合作用、呼吸作用内容又是新陈代谢中最基础的知识，所以本章内容和本模块中的许多章节甚至其他模块都有或多或少的联系。一方面，通过学习本章内容，可以更好的理解第二章中为什么说“糖类是主要的能源物质”，第三章中为什么把线粒体比作“动力车间”，把叶绿体比作“养料制造车间”和“能量转换站”，第四章中介绍的主动运输所需能量从何而来等一系列知识点。另一方面，学好本章内容也为后续内容的学习奠定基础。如第6章中讲述的细胞生长、增殖、分化，必修2中介绍的DNA的复制，基因表达，必修3中阐述的生命活动的调节等，它们所需的能量都来自于呼吸作用，而且没有本章内容作铺垫，学到必修3中生态系统的物质循环和能量流动、选修1中传统发酵技术的应用、酶的研究与应用、选修3中生态工程等内容时，都会遇到困难。此外，本章安排的实验、探究等活动对学生能力的培养也具有基础性的作用。六、对本章教学的建议1把核心知识放在教学的重要位置，落实知识目标课程标准在表述课程的基本理念时说“生物科学素养反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平”。所以当我们在努力克服忽视过程和方法的教育弊端时，切莫走到另一个极端，我们要把核心知识放在教学的重要位置，通过课堂教学，突出重点，逐一突破难点。本单元的4节内容中，核心知识包括有酶的作用和特性，ATP与ADP的相互转化，呼吸作用的过程，光合作用的过程等。在进行本单元内容的教学时，教师应在透彻理解核心知识和知识间相互关系的基础上，根据学生特点和知识特点，选择合适的方法破解核心知识，帮助学生构建完整而清晰的知识网络。从前面新旧教材的比较中可以看出，关于“酶的作用”，教材新增了活化能的知识。学生对于酶有催化作用不难理解，至于酶之所以能起到催化作用是因为酶能降低活化能，这个知识点因为比较抽象，而且还依赖于化学方面的知识，所以学生在理解上会有困难。要破解此知识点，可以先借助“比较过氧化氢在不同条件下分解”实验让学生切身体会到酶具有很高的催化效率。在学生获得感性认识的基础上，再充分利用教材上的卡通式插图，使学生明确酶能够显著降低化学反应所需的活化能。在此教师讲述时切忌扩大加深，过于专业术语化，应当深入浅出、用通俗的表述让学生清楚“活化能”的概念。对于“酶的特性”，虽是教材中的重点，但并不是难点，因为学生对这一知识点的理解一般不会出现偏差。借助上节课的实验，学生对酶的高效性已有了充分的认识，再凭借实例和锁钥关系的比喻，学生对酶的专一性也能很好的理解，至于酶的作用条件的温和性，由于绝大多数的酶是蛋白质，所以教师要引导学生从蛋白质的特性上去思考酶的这一特性。关于“ATP和ADP的相互转化”虽然教材中涉及的篇幅不多，但是明确两者相互转化的特性是理解ATP在能量代谢中作用的基础，而且ATP与ADP的转化将在呼吸作用、光合作用等后续内容中多次涉及。所以此知识点是教材中的重点，同时由于ATP与ADP的相互转化，学生无法直接感知，缺乏感性认识做铺垫，所以此知识点也是理解上的难点。教师在介绍这部分内容时，可以充分利用教材上的图解，围绕远离A的高能磷酸键的特性，即易断裂和易重新形成来展开教学。从前面新旧教材的比较中可以发现，教材在讲述这部分内容时，增加了“细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性”这句表述，教师对此可作简单的讲解，渗透“所有生物起源于共同祖先”的进化论观点。酶是细胞代谢的催化剂，ATP是细胞代谢的直接能源，ATP从何而来？主要来自呼吸作用，呼吸作用中消耗的有机物从何而来？最终来自光合作用，所以教材在介绍了酶和ATP这两种代谢必需的物质之后，紧接着就介绍了呼吸作用和光合作用。呼吸作用和光合作用是细胞代谢中最基础同时又是最主要的两种生命活动，而呼吸作用的过程和光合作用的过程又是重中之重，但是由于两者是发生在细胞内的极其微观的一系列化学反应，学生在理解上会有一定的难度，所以“呼吸作用的过程”和“光合作用的过程”既是教学的重点又是难点。在进行这两个知识点的教学时，可以采用相似的教学方法，即借助多媒体动画，引导学生通过注意感知讨论构建来形成正确的认识。具体而言，关于“呼吸作用的过程”，可以先通过多媒体演示有氧呼吸和无氧呼吸的过程，引导学生在充分观察和讨论的基础上，总结出有氧呼吸和无氧呼吸各个阶段的变化。值得注意的是，关于有氧呼吸和无氧呼吸的比较，教师要尊重教材的改动，即不是将比较的表格直接呈现给学生，而是让学生在学习有氧呼吸和无氧呼吸过程的基础上尝试自行设计。关于“光合作用的过程”可以先采用多媒体演示光反应和暗反应的动态过程，然后积极引导学生观察并展开讨论，在充分互动的基础上，让学生归纳出光反应和暗反应的物质变化和能量变化，并列表比较光反应和暗反应的区别和联系。细胞呼吸和光合作用是能量代谢中相互联系的重要生理过程，必须化重笔在物质变化和能量变化两个方面进行分析，化解学生理解上的障碍，使得学生不仅能清晰地理解这两个生理过程，而且能从理论上感知在物质代谢过程中伴随着能量代谢这一生物学原理。在教法上不仅要采用多媒体化解难点，而且也要采用讲述法来完善此知识的教学。本单元的核心知识十分清晰，而且前后核心知识的联系也十分紧密。教师在处理这部分知识时必须深刻理解教材意图，内化教材，在教学的深广度上要切合学生的学习水平，注意使用对比、归纳的方法引导学生理解掌握这些核心知识。2尽力保障探究活动的数量和质量，落实能力目标同样的知识内容，老师直接讲授与学生通过探究活动来获得知识相比，后者显然需要更多的时间和准备，所以有些老师往往会跳过探究活动的环节。但是探究活动会使学生对知识的理解更加透彻，而且通过探究活动，还能有效地促进学生探究能力、观察能力、分析问题的能力和语言表达能力等多种能力的发展，所以教学中应当尽最大努力实施教材中编写的探究活动。本单元有3个探究，分别是：“探究影响酶活性的条件”、“探究酵母菌的细胞呼吸”、“探究环境因素对光合作用强度的影响”。从前面的比较中可以看出，这3个探究都是教材新增的内容。在实施这3个探究时，教师可以先创设探究的情境，激发学生探究的欲望，然后和学生一起分析教材上的实验原理和参考案例，在此基础上，引导学生以探究小组为单位，按照“提出问题做出假设设计实验实施实验分析结果表达交流”这样的大致过程进行探究。学生在实施实验的过程中，教师重点指导学生如何进行有效的分工合作。探究影响酶活性的条件时，学生可以探究温度对酶的影响，也可以探究pH对酶活性的影响。实验中是先让底物和酶混合，然后再用不同的温度或pH来处理呢，还是倒过来安排，可以让学生自己从实验中获得认识。探究酵母菌的细胞呼吸方式时，可以充分利用教材，借鉴教材上的探究酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的装置图进行实验，通过引导学生分析实验现象，使学生明确酵母菌细胞呼吸的方式和对应的产物。探究环境因素对光合作用强度的影响时，学生可以探究温度、二氧化碳、光照强度等对光合作用强度的影响，如果探究光照强度对光合作用强度的影响，可借鉴教材上的参考案例；如果探究温度的影响，3只小烧杯需要设置不同的水温，且均用强光照，其余步骤同探究光照强度的实验；如果探究二氧化碳的影响，3只小烧杯可以先加等量的25的凉开水，然后通过是否加碳酸氢钠溶液以及加入的量的多少来改变3只小烧杯中二氧化碳的浓度，其余步骤同上。3充分利用生物科学史，落实情感态度价值观目标 生物科学史展现了科学家曲折而艰辛的探究过程，引导学生分析科学史，不仅能促进学生更好的理解基本概念和原理，而且能培养学生继承、创新和勇于实践的科学精神和科学态度。所以，