高中生物-细胞的能量“货币”ATP教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计1教学目标基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标:(1)通过ATP结构与功能相适应特点的学习，认同物质结构与功能观;通过学习ATP和ADP的迅速转化，形成稳态与平衡观;尝试用物质和能量观解释ATP的合成与分解总是伴随着能量的吸收或释放而进行。(2)通过物理建模明确ATP分子的化学组成及结构特点;分析ATP与ADP相互转化的机制，归纳ATP与ADP相互转化过程中能量的来源和去向。(3)通过实验设计与交流讨论，发展科学探究能力，并养成求真务实的科学态度。(4)关注ATP在医学上的应用，并能主动向他人宣传有关ATP的科学知识。2教学过程2．1观看视频，问题导入新课从《秋夕》中“轻罗小扇扑流萤”的美景导入，教师播放萤火虫发光原理的视频，提出问题:萤火虫发光的过程需不需要能量?什么物质提供能量?葡萄糖能直接为细胞供能么?通过一系列问题，引导学生进入新课的学习。设计意图:通过富有诗意的秋景图、生动的微课视频，激发学生探究直接能源物质的兴趣，并为后面的教学环节“探究ATP的利用”埋下伏笔。2．2设计实验探究ATP的功能，强化科学探究能力学生根据教师提出的实验目的和提供的实验材料设计实验思路，并完善实验过程。2．2．1设计实验思路教师展示实验材料:捣碎的萤火虫发光器、生理盐水、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP制剂、蒸馏水和4支试管等，并提出实验目的:探究为萤火虫发光直接供能的物质。学生自主设计实验思路并展示。2．2．2教师提问引导学生思考:为什么要将试管放在暗处15分钟，直到荧光消失?用不同能源物质加入到试管后，放在暗处分别会出现什么现象?本实验的自变量是什么?通过观察现象可以得到怎样的实验结论?教师根据学生的回答引导学生自主完善实验思路并得出ATP的功能。设计意图:通过实验设计与分析，强化学生变量分析、设计方案等科学探究能力，发展科学探究核心素养。2．3构建模型探究ATP的结构，提升科学思维水平学生先根据教材内容，合作搭建ATP结构模型，再通过ATP结构简式和结构模型的比较，加深对ATP结构特点的认知。2．3．1构建模型教师提问:ATP作为细胞的直接能源物质，具有怎样的结构才可以承担这一功能呢?学生自主学习教材相关内容后，小组合作利用腺嘌呤、核糖、磷酸、特殊化学键、普通化学键等模型材料构建出ATP结构模型。选取一个小组进行模型展示，并讲解各部分名称及连接方式。另选一个小组板书ATP的结构简式，并标明各部分名称及连接方式。教师根据学生展示的结果引导其他小组学生进行评价并完善模型。2．3．2学生抢答学生认同ATP的结构适于为细胞直接供能后，教师组织学生就下面一些问题进行抢答:ATP的中文名称是什么?ATP的元素组成是什么?ATP由哪几部分组成?ATP有几个特殊的化学键?写出ATP结构简式并解释其含义。抢答完成后，点评学生的表现并根据回答过程中表现出来的问题进行重点强调。2．3．3资料分析探究ATP的特点,初步形成ATP的稳态平衡观与物质能量观。教师展示ATP的资料:一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。根据资料，小组合作讨论下列问题:说明生物体内如何合理解决ATP含量很少，但总需求量很大的矛盾?2．3．4深度思考引导学生深入思考ATP、ADP和AMP之间的联系，通过模型构建理解AMP（腺苷一磷酸）也就是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一。设计意图:通过构建模型使学生对ATP的结构形成直观的认知;通过类比学生的生活经验，增强学生对特殊化学键的感性认知，并在抢答过程中修正和强化认知。物理建模和过程模拟有利于学生提升科学思维水平，形成结构与功能相适应的生命观念。2．4资料分析探究ATP与ADP的相互转化，认同稳态平衡观与物质能量观学生分析资料，自主归纳ATP与ADP相互转化的关系式并分析ATP作为“能量货币”的原因。教师展示ATP与ADP相互转化的资料:资料1:用α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置(A-Pα～Pβ～Pγ)，现有甲乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。资料2:医生通常给术后不能进食的病人注射葡萄糖液补充能量。植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP并制造糖类;在无光情况下，叶绿体不能合成ATP，也不能制造糖类。根据资料，小组合作讨论下列问题:①资料1说明ATP哪一个特殊化学键更容易断裂?写出ATP水解反应式。②资料中说明ATP合成需要的能量来源有哪些?在哪些场所进行?小组展示讨论结果。教师评价并概念总结:细胞内ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡中，是生物界的共性。设计意图：通过信息的提取与分析过程使学生发展基于生物学事实和证据进行归纳与概括的科学思维能力；形成关于ATP合成与分解处于动态平衡的稳态与平衡观，物质合成与分解伴随着能量的吸收与释放的物质与能量观。2．5拓展举例，探究ATP的利用教师展示关于“ATP利用”的动态图片，引导学生拓展思考关于“ATP为主动运输供能”的事例并进行概念提升:细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系。通过类比推理得出：ATP是细胞的能量“通货”这一结论。设计意图：通过图文信息的获取和分析过程使学生的兴奋度得以保持，进一步发展学生的归纳与概括的科学思维能力，类比推理的能力，进一步完善帮助学生构建物质合成与分解伴随着能量的吸收与释放的物质与能量观。学情分析学生已经了解到糖类是细胞的主要能源物质，脂肪是细胞内良好的储能物质并且意识到细胞在进行主动运输等一系列生命活动时需要能量供应，由此引发糖类或脂肪能否给生命活动直接供能的认知需求。学生已经学习了核酸的结构和功能，对ATP结构的学习做了相应的铺垫，通过课前测试进一步明确巩固这部分内容。接下来的细胞呼吸和光合作用更是围绕ATP的合成与利用展开，因此本节课对于新旧知识的承接具有重要作用。效果分析本节课从杜牧的《秋夕》的情境导入，由萤火虫的发光这一生活化现象激发学生学习的兴趣，层层递进的展开教学。学生爱学乐学，较好的完成的教学目标的预设，课堂效率高。通过本节课的学习不仅丰富了学生的知识，在实验设计能力方面也得到了提高。生命观念中的物质和能量观得到了强化，科学思维的能力得到了锻炼，科学探究的意识得到了启迪。教材分析《细胞的能量“货币”—ATP》是新课标人教版高中生物必修I《分子与细胞》第5章《细胞的能量供应和利用》中第2节的内容。《普通高中生物学课程标准(2017年版)》在“分子与细胞”模块的概念2中明确要求“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。因此，教材紧紧围绕“ATP是细胞的能量货币”这一重要概念组织相关内容，主要包括ATP的分子组成和结构特点、ATP与ADP的相互转化，以及ATP在细胞生命活动中的作用。其中ATP化学组成特点及其在能量代谢中的作用、ATP与ADP的相互转化分别是教学的重点、难点。通过前面的学习，学生已经了解到糖类是细胞的主要能源物质，脂肪是细胞内良好的储能物质并且意识到细胞在进行主动运输等一系列生命活动时需要能量供应，由此引发糖类或脂肪能否给生命活动直接供能的认知需求。而接下来的细胞呼吸和光合作用更是围绕ATP的合成与利用展开，因此本节课对于新旧知识的承接具有重要作用。课后检测1、一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和特殊的磷酸键数目依次是（）A．1，2，2B.1，2，1C.1，3，2D.2，3，12、如果一个ATP脱去两个磷酸，该物质就是构成RNA的基本单位之一，称为（）A.腺嘌呤核糖核苷酸B.鸟嘌呤核糖核苷酸C.胞嘧啶核糖核苷酸D.脲嘧啶核糖核苷酸3、下列有关ATP的叙述，正确的是()A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所B．光合作用产物中的化学能全部来自ATPC．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D．细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化4、下列过程中ADP含量增加的是（）A．Ｋ＋进入小肠上皮细胞B．苯进入生物细胞C．氧气进入组织细胞D．甘油进入小肠上皮细胞课后反思本节课在核心素养视域下运用实验设计、物理建模、过程模拟、资料分析等教学手段，引导学生直观理解ATP的结构和功能观，概括ATP与ADP相互转化过程的特点，归纳ATP与ADP相互转化关系式，分析ATP作为“能量通货”的原因，深刻理解物质和能量观。在教学中，教师利用情境质疑引导学生自主探究，将生物学科核心素养转化为具体、可感知的教学目标;学生在生成概念的同时，形成生命观念，发展科学思维水平，强化科学探究能力，感知生物学科在社会生活中的重要价值。课标分析《普通高中生物学课程标准(2017年版)》在“分子与细胞”模块的概念2中明确要求“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。因此，