细胞的能量供应和利用单元教学设计

1、高中生物必修细胞的能量供应和利用单元教学设计雅二中生物教研组一、主题单元概述本章位于人教版必修一第五章，属于细胞代谢模块，以“能量的产生、转化及其在生化反应中的作用”这条知识主线，分为4节内容：“降低化学反应活化能的酶”、“细胞的能量通货ATP”、“ATP的主要来源细胞呼吸”、“能量之源光与光合作用”，其中1个验证实验、4个探究实验、2个资料分析、2个思考与讨论、1个“科学技术社会”。本章在本模块中具有承上启下的重要作用：一方面，通过学习本章内容，学生可以更好的理解“糖类是主要的能源物质”，线粒体比作“动力车间”，叶绿体比作“养料制造车间”和“能量转换站”，主动运输所需能量从何而来等一系列知识

2、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、生态系统的物质循环和能量流动等，均与本章内容相联系。此外，本章探究力度较大，自主性和开放性较强，并用较大篇幅介绍生物科学史，注重学生能力的培养，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。本章4节内容在安排上前后呼应，前两节着重学习细胞代谢中的条件，即酶是细胞代谢的催化剂，ATP是细胞代谢的直接能源。后两节介绍了“细胞呼吸和光合作用”，而这两个最基础又最主要的细胞代谢过程离不开酶的催化，更是ATP的两个来源，这样既符

3、合认识的过程，又训练逻辑思维的能力。二、单元学情分析本章的授课对象是高一学生。一方面他们在初中阶段学习过消化酶、有机物的氧化分解、CO2、O2的鉴定、对照实验、酵母菌等基础知识；做过观察叶片结构的实验和绿叶在光下制造有机物的实验，因此对本章的知识并不十分陌生，但是对这部分知识的理解只有感性认识，没有理性认识。另一方面，学生在本模块前面几章的学习中学习了有关细胞中糖类和脂质等化合物、细胞的基本结构以及细胞的主动运输等基础知识，并能用高倍显微镜观察线粒体和叶绿体、尝试建构真核细胞的三维结构模型，对本章的学习奠定了基础。此外，本章内容与实际生活密切联系，如做泡菜、做酸奶、酿酒、蔬果保鲜、肌肉酸痛、破

4、伤风等，学生可以获得许多与本章基础知识有关的信息。这些认知和经验都是是学好本章内容的重要基础。但是，学生此时尚未开设有机化学，因此对这方面的内容缺乏了解，在理解细胞呼吸和光合作用的过程有些困难，特别是反应方程式的书写。 另外，对于初中学习过的“呼吸运动”容易与本章的“呼吸作用”相混淆。三、教材分析课标要求与考试说明教学目标 降低化学反应活化能的酶课标要求：说明酶在代谢中的作用考试说明：1.酶的作用和本质。 () 2.酶的特性 。() 知识目标：1.说出酶的化学本质。2.说明酶的催化作用具有高效性的原因。3.解释酶的作用条件较温和、催化作用具有专一性、高效性对于生命活动的意义。 技能目标：1.设

5、计“影响酶活性的条件”的实验方案和步骤，撰写实验探究性活动的实验报告，总结成功的经验、分析失败的原因。2.按所设计的实验方案和步骤，正确完成相关的实验操作。情感目标：1.评价自己的方案和别组同学的方案.2.参与交流，听取别人的正确意见，维护或修改自己的方案和意见。重难点重点：说明酶在代谢中的作用、本质和特性。落实重点：通过实验的现象观察、总结归纳出结论和从资料阅读中归纳结论两条途径来落实。重难点：1.酶降低活化能2通过设计“影响酶活性的条件”的实验方案和步骤，撰写实验探究性活动的实验报告，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。落实重点、突破难点：1.从实验的比较分析

6、中感受。2.以学生仔细阅读教材中“控制变量”这一小节的内容后结合实验对如何控制变量展开讨论，并尝试设计探究实验，教师准备好必要的辅垫、组织学生交流设计的方案、评价别人的方案、维护或修改自己设计的方案中的缺陷和错误，把握课堂讨论的方向，运用实验的科学性原则进行点评等来完成。细胞的能量通货ATP课标要求：解释ATP在能量代谢中的作用考试说明：1.ATP分子中具有高能磷酸键。()2.ATP和ADP可以相互转化。()3.ATP的利用。()知识目标：1.简述ATP的化学组成和特点。2.写出ATP的分子简式。3.解释ATP在能量代谢中的作用。4.解释ATP和ADP的转化过程。能力目标：尝试对化学知识与生物

7、知识的整合能力和进行对信息归纳总结能力情感目标：通过ATP知识的学习，体验生命活动离不开ATP的直接供应能量。认同ATP是细胞内流通的能量“通货”。利用对图5-7进行补充和完善，调动学生的学习积极性和主动参与的学习态度，使学生初步养成知识整合能力以及用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的能力。重难点重点：1.ATP化学组成的特点；2.ATP在能量代谢中的作用。落实重点：1.主要通过具体数据展示来达成。高能磷酸键水解时放出的能量是一般化学键放出能量的2倍以上。如每摩尔的高能磷酸键放出的能量多达30.54KJ，而一般的P-O键只能放出8.3720.92KJ。2.主要通过对于所有的活细胞来说，几乎

8、都是用ATP作为直接能源物质，推动着新陈代谢中的化学反应顺利地进行；以及ATP在细胞中含量很少，但ATP与ADP总是处在一种动态平衡之中地讲述来达成。难点：ATP与ADP的相互转化。突破难点：主要是通过ATP和ADP的分子结构简式来理解其物质转化方面，再引用化学中的水解反应的放能知识和合成反应吸能的来实现突破。ATP的主要来源细胞呼吸课标要求：说明细胞呼吸，探讨其原理的利用考试说明：1.细胞呼吸的方式。()2.有氧呼吸。()3.无氧呼吸。()4.细胞呼吸原理的应用。()知识目标：1.说出有氧呼吸和无氧呼吸的概念、反应式和过程。2.通过比较和讨论概述有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3.举例说明细胞呼吸

9、在实践中的应用。能力目标:1.通过自主学习，培养学生的自学能力、归纳、总结分析能力。2.通过学生对细胞呼吸在实践中应用方面其他实例的联想，培养学生的使用语言表述和进行评价能力。3.通过课堂练习，培养学生对于知识的运用能力、发散能力和迁移能力。情感目标:1.通过对知识的学习，调动学生参与学习生物学的主动性。2.通过对知识的学习，增强学生对于自身的了解和对社会问题的关注。重点：有氧呼吸的过程及原理。落实重点：可以运用多媒体或版图的方式动态的描述有氧呼吸的全过程同时配合用差速离心法获得的细胞组分进行有氧呼吸的实验来帮助学生理解归纳有氧呼吸的过程和原理。难点：细胞呼吸的原理和本质。突破难点：通过学习细

10、胞呼吸明确细胞呼吸的本质是通过有机物的氧化分解生成二氧化碳或其他产物，释放出能量为生命活动提供能量，维持细胞的正常生活，通过有氧呼吸和无氧呼吸的过程的学习归纳出细胞呼吸的原理。光与光合作用课标要求：1.说明光合作用以及对它的认识过程；2. 研究影响光合作用速率的环境因素考试说明：1.捕获光能的色素和结构。()2.光合作用的探究历程。()3.光合作用的过程。()4.光合作用原理的应用。()知识目标：1.说出绿叶中色素的种类、颜色和作用；2.说出叶绿体的结构和功能；3.说出光合作用的过程和原理的应用；4.简述化能合成作用；5.说明光合作用以及对它的认识过程；6.比较呼吸作用与光合作用的异同点；能力

11、目标：1.通过多媒体投影，对光合作用过程图解的分步展示，运用化学知识理解物质和能量变化，理顺所学知识的逻辑顺序，启迪学生的形象思维，培养学生观察联想、归纳综合、灵活应用知识的能力。2.通过研究史的学习，尝试运用科学家的科学思维和科学方法；培养学生初步的研究能力和运用相关学科知识解决生物学问题的能力；通过光合作用的过程和原理的应用实例，形成理论联系实际的能力。情感目标：1.借助光合作用的物质和结构及动态变化全过程的分析，形成普遍联系、运动变化、内因与外因等辨证唯物主义观点和结构与功能相统一的观点；2.通过科学家研究光合作用光反应以及暗反应的科研成果的介绍，使学生确立热爱科学，献身科学的精神和科学

12、态度；3.通过“问题探讨”的讨论，使学生能关注对生物学学习的热情和想像力。教学重点：1.叶中色素的种类和作用；2.光合作用的发现及研究历史；3.解释光合作用的概念、反应式、过程及相互联系；4.探讨光合作用原理的应用和影响光合作用的因素。落实重点：1.通过实验来明确色素的种类，以光通过色素后光谱图变化来初步了解色素的作用。2.通过学生自阅光合作用的探究历程一节加以讨论、评讲，使学生感悟科学研究的艰辛，以及善于利用先进的科学手段能提高科学研究的进程。3.要运用多媒体连环图解的动态幻灯和课堂练习反复强化来突出重点。4.要运用具体生活实际中的事例，概括升华光合作用原理的应用及各因素的影响情况来达成。教

13、学难点：光反应和暗反应的过程。包括光反应和暗反应的场所与条件、物质与能量转换的关系。光反应和暗反应的区别和联系。突破难点：解决办法是：制作学案，指导学生读书、思考、理解光合作用连环图，学习写分步反应式（必须有场所和条件，物质与能量变化）。通过列表比较光反应和暗反应两个阶段的联系与区别，从而从整体上理解光合作用；再结合实例，分析在生产实践中光合作用原理的应用来加深理解。四、章节主题问题设计及课时分配1、章节主题问题设计（以能量的产生、转化及其在生化反应中的作用为主线）第1节 降低化学反应活化能的酶第2节 细胞的能量“通货”ATP第3节 ATP的主要来源细胞呼吸第4节 能量之源光和光合作用2、章节

14、课时安排及教学资源第1节“降低化学反应活化能的酶”2课时。第一课时：比较过氧化氢在不同条件下的分解、酶的作用和本质需约1课时(讲授课，演示课，讨论课)控制变量的方法原理以及对照实验的设计方法讲解透彻，要求学生体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验。演示过氧化氢在不同条件晓得分解。在学生获得感性知识的基础上，利用教材的卡通式插图、图解和文字叙述，指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。重点在于讲述中要把活化能的显著降低就能表现出催化效率的高效性给推导出来。第一课时教学资源：1.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验幻灯片2.教材的卡通式插图、图解和文字3.资料分析4.导学案及习题第二课

15、时：酶的特性需要1课时（讲授课，实验课，讨论课）基于学生对于酶的已有认识结合课本实验结论让学生判断酶作为生物催化剂催化化学反应时应具备哪些特点（蛋白质的特性、各种酶催化不同物质实验展示体现酶高效性，专一性）。按照探究实验一般步骤，让学生思考比设计操作影响酶活性的条件。最后用现实生活中运用酶的实例，使学生建构新知。第二课时教学资源：1.各种酶催化不同物质实验幻灯片2.实验器材、材料3.生活中运用酶的实例4.导学案及习题第2节“细胞的能量通货ATP”1课时。（将授、演示课型）可以通过课件展示ATP的结构式，分析各部分的名称，逐步导出其结构简式，重点让学生了解何谓“高能磷酸键”。关于ATP与ADP的

16、相互转化是本节的重点也是难点，教师在介绍这部分内容时可以充分利用教材上的图解，抓住ATP与ADP结构上的差别来理解其转化关系。教学资源：1.ATP的结构式、ATP的结构简式图2.ATP与ADP的相互转化图解3.导学案及习题第3节“ATP的主要来源”约2课时。第一课时：探究活动，探究酵母菌细胞呼吸的方式。（探究实验课型、讨论、讲授课型）实验前，对对比实验作一些描述，利于对第1节内容的进一步巩固。讨论酵母菌细胞呼吸方式。第一课时教学资源：1.实验器材、材料2.酵母菌细胞呼吸方式视频3.导学案及习题第二课时：学习有氧呼吸和无氧呼吸的概念以及细胞呼吸原理应用于生活和生产实践的实例。（讨论、讲授、演示课

17、型）在得出细胞呼吸两种类型后，重点运用多媒体手段让学生充分的理解与掌握好有氧呼吸过程等知识，在掌握有氧呼吸的基础上，再让学生运用比较的方法，从概念和反应式、物质变化、能量变化三个方面归纳和概括出无氧呼吸的定义和过程；再让学生尝试设计表格比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同（表解包括场所、条件、物质、能量变化和实质联系）；进行讨论交流，完成表格的内容填充来完成发展要求。关于细胞呼吸原理的应用可以通过对课本中相关图文资料的分析和让学生比照举出实践生活中的事例进行分析来完成教学目标。第二课时教学资源：1.细胞呼吸两种方式PPT2.细胞呼吸两种方式总结图示3.课文资料分析4.导学案及习题第4节“能量之源光与光

18、合作用”约3课时。第一课时：验证实验，验证绿叶中色素的提取和分离。（实验、讲授、讨论课型）介绍本实验过程，并将本实验的提取液改用无水乙醇。教师要讲清楚实验中的化学药品的作用原理和使用注意事项，使学生实验后能明确实验的要求并归纳出绿叶中捕获光能的色素有哪4种以及含量与叶片颜色的关系。第一课时教学资源：1.验证绿叶中色素的提取和分离实验PPT2.实验器材、材料3.导学案及习题第二课时：学习叶绿体的结构和功能、光合作用的探究历程。（讲授、演示课型）在复习叶绿体的化学成分和功能基础上展示其亚显微结构来引导学生学习叶绿体结构与功能的一致性。关于光合作用的探究历程，要尽量多的使用多媒体向学生展示人类研究光合作用这种地球上最重要的生理过程的艰苦历程，在介绍研究光合作用过程中的几个著名实验时，要结合内容展开分析讨论，讨论普里斯特利、萨克斯以及鲁宾和卡门实验，还有卡尔文