第五单元细胞的能量供应和利用（单元教学设计）高一生物（人教版2019必修1）

第五单元细胞的能量供应和利用目录单元课标要求单元教材分析学生学情分析单元学习目标单元课时安排课时教案设计具体内容第一部分单元课标要求细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域。1、说明绝大多数是一类能催化生化反应的蛋白质，少数酶上RNA，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。2、解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3、说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机分子中。4、说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。第二部分单元教材分析1、本章教材内容分析细胞内的物质变化和能量利用，都离不开开化学反应。而细胞内的化学反应需要在温和的条件下进行，这就需要酶来降低化学反应的活化能，酶是细胞能量供应和利用不可或缺的生物催化剂，因此将酶放在本章的第一节来学习，为后面三节的学习内容打下基础。ATP是细胞内的直接供能物质，在细胞呼吸、光合作用中，都涉及ATP的生成，ATP的内容是学习光合作用和呼吸作用的基础。而ATP的主要来源是细胞呼吸，细胞呼吸消耗的有机物最终来自光合作用产生的，细胞所利用的能量源头是太阳能，可见光合作用与细胞的能量供应和利用有着密切关系。通过循序渐进的方式安排教材内容，符合学生的认知规律，帮助学生更好地理解相关知识。2、与其他章的联系本章在本模块中承上启下：学生可进一步理解为主动运输供能的能量来源，并加深理解叶绿体和线粒体比喻为能量转化站和动力车间的含义；帮助学生理解活细胞在生命历程中的各项生理活动都与能量的供应和利用密不可分。在必修2中“基因的表达”和选择性必修1中“动物和人体生命活动的调节”等生命活动，都需要细胞在得到能量供应的情况下才能进行，本章的学习，能帮助学生更好地理解这两部分内容。在选择性必修2中，生态系统的物质循环与能量流动，是从宏观的角度探讨生命系统的物质变化和能量变化，是本章内容的延伸。第三部分学生学情分析在初中阶段的学习学习了“消化酶对食物的消化”相关内容，对于“酶在温和的条件下促进化学反应的进行”已不陌生。学生做过“测量食物中的能量”的实验，学习了绿色植物的呼吸作用，以及人体内的能量来自细胞中有机物的氧化分解等基础知识，对于细胞生活需要能量也有一定的了解。做了“观察叶片结构”的实验和“绿叶在光下制造有机物”的实验；观察了“光合作用释放氧气”的演示实验，对与光合作用的原料、场所、条件、产物很清楚。前面学生对于组成细胞的物质和结构的学习，为本章的学习打下了基础。第四部分单元学习目标1.简述ATP、线粒体、叶绿体的结构和功能，深化结构与功能的统一性。从物质与能量的视角，探索光合作用和呼吸作用的基本过程，阐明物质与能量的变化贯穿于细胞生命活动过程中。2、通过分析酶本质的探究过程、探索光合作用原理的科学史，培养、提升科学思维，并认同科学是在不断探索和争论中前进的。3.运用所学的科学方法和探究技能设计并完成实验和探究，尝试对自变量、因变量、无关变量的控制，4.关注酶、细胞呼吸、光合作用等有关原理在生产、生活中的应用，并能用所学知识解决生产生活中的实际问题。第五部分单元课时安排第1课时降低化学反应活化能的酶第2课时降低化学反应活化能的酶第3课时细胞的能量“货币”ATP第4课时细胞呼吸的原理和应用第5课时细胞呼吸的原理和应用第6课时细胞呼吸的原理和应用第7课时光合作用与能量转化第8课时光合作用与能量转化第9课时光合作用与能量转化第六部分课时教案设计降低化学反应活化能的酶(第一课时）一、课程标准说明绝大多数是一类能催化生化反应的蛋白质，少数酶上RNA，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。二、教学目标1.通过比较过氧化氢在不同条件下的分解，理解不同条件加快反应速率的原理。(生命观念）2.通过分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，学会控制自变量，观察和监测因变量，以及尝试设置对照组实验组。（科学探究）3.通过图表比较、动画演示，以及教材上形象，直观的图解和文字说明，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。（科学思维）4、举例说明酶在现实生活中应用的实例，并能解释其作用机理，分析酶工程技术的重要意义。（社会责任）三、教学重难点1.教学重点酶在代谢中的作用、本质。2.教学难点酶能降低化学反应的活化能。四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课课件展示斯帕兰扎尼实验提问：为什么要将肉块防砸金属笼中？是什么物质使肉快消失了？1835年，德国科学家施旺通过实验发现，胃腺分泌物中有一种物质，将它与盐酸混合后，对肉类的分解能力远远大于盐酸的单独作用，这种物质就是胃蛋白酶。引出细胞代谢离不开酶思考讨论，回答问题通过一个有趣的小实验，引起学生的探究欲望。酶在代谢中的作用观看双氧水消毒的视频，能够看到大量的气泡产生，常温下过氧化氢却几乎不分解。提问：哪些条件能加快H2O2的分解？给出资料，让学生通过资料分析哪些因素可以加快过氧化氢的分解。资料1：药用过氧化氢溶液的说明书上关于过氧化氢的贮藏说明为“密闭、在荫凉处（温度不超过20℃）保存”。资料2：过氧化氢在储运过程中有特殊的要求，严禁与FeCl3等金属化合物混存混运。资料3：细胞代谢是细胞生命活动的基础，但代谢也会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢，体内过氧化氢过多会导致皮肤发黄，毛发（包括头发）变白，会加速人体衰老。细胞中含有过氧化氢酶能够将过氧化氢及时分解，起到解毒的作用。提问：哪种条件下H2O2的分解速率最快？活动一：作出假设，设计实验指导学生小组讨论作出假设，并阅读教材78页“科学方法”的内容，根据下列问题提示，分组讨论，设计实验方案，并完成表格1.你认为该实验应设计几组？至少需要几只试管？2.该如何控制变量？3.该实验以什么现象作为实验观察的指标？学生交流实验方案，生生互评、教师评价，完善实验方案活动二：完成实验，观察现象小组合作，完成实验，观察实验现象，交流实验现象,得出实验结论提问：1、与1号试管相比，2号试管出现了什么不同的现象？这一现象说明什么？2、3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？分析过氧化氢酶有什么作用？3、3号试管与4号试管相比，哪支试管中反应速率快？这说明什么？讲解酶的作用机理，并播放视频，帮助学生理解加热、氯化铁和过氧化氢酶的作用原理。在坐标中画出曲线图，并将以下内容标示清楚1.化学反应所需的活化能？2.无机催化剂催化时化学反应所需的活化能？3.酶催化时化学反应所需的活化能？4.无机催化剂降低的活化能？5.酶降低的活化能？思考：如图曲线表示一定量的过氧化氢溶液在不加催化剂自然分解时，产物的量随时间的变化，尝试画出加入三氯化铁和过氧化氢酶时的曲线。学生通过资料分析回答：加热、氯化铁、过氧化氢酶学生通过阅读课本，理解实验设计应该控制变量和设计对照实验。体会设计实验应该遵循的基本原则和方法交流实验方案，互评，完善实验方案小组合作，按照实验方法步骤进行实验，分享实验现象。小组讨论，回答问题学生通过物理模型和视频讲解对酶的作用原理有了深入的理解，完成相关曲线问题培养学生观察现象提出问题的能力。培养学生科学思维、科学方法、科学精神，发展创新能力等生物科学素养。巩固学生基本实验操作技能，增强好奇心和求知欲，提高实践和语言表达能力。通过视频讲解，说明酶通过降低化学反应活化能来提高反应速率。有助于学生理解知识，同时激发学习兴趣，培养学生的科学思维。通过对数学模型的理解和运用，训练学生的科学思维和语言表达能力。酶的本质了解酶在生活中的应用，并能够合理运用酶产品。多媒体播放酶的发现历程提问：

1、出现了哪几位生物学家？他们各自都作出了哪些贡献？2、通过上述科学家的发现历程，你得到什么启示？3、酶是由谁产生的？酶的化学本质是什么？引导学生归纳酶的概念：酶活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA观看视频，思考回答问题通过科学史的学习帮助学生学习科学探究的方法，并培养勇于做出假设、用于质疑的科学精神。教学反思本节课目标较明确，思路较清晰，逻辑性较强。通过让学生阅读材料分析过氧化氢分解的条件，提出问题，然后引导学生共同设计实验比较加热、加无机催化剂氯化铁和加过氧化氢酶对过氧化氢的作用，了解酶的作用，得出酶具有催化作用的结论，再对酶是怎样发挥作用的，即酶的机理进行讲解。通过观看视频总结归纳出流程的方法进行酶的本质学习。降低化学反应活化能的酶(第二课时）一、课程标准说明绝大多数是一类能催化生化反应的蛋白质，少数酶上RNA，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。二、教学目标1.通过“淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”的探究活动，阐明酶具有专一性，学会“控制变量和设计对照实验”的科学方法。（科学探究）2.通过“pH和温度对酶活性影响”的探究活动，分析推导“酶的作用条件温和”的特性，训练模型构建的科学思维。（科学思维）3.通过酶在生活、生产应用中的实例，认同酶在生产实践上应用具有高效环保等特点。（社会责任）三、教学重难点1.教学重点酶的特性。2.教学难点探究实验中控制变量的科学方法。四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课回顾过氧化氢在不同条件下的分解实验中的3、4组实验比较，发现加过氧化氢酶会使过氧化氢的分解速率比加Fe3+更快，引出酶具有高效性回顾上节课知识，总结酶具有高效性温故而知新，复习巩固上节学习内容，引导学生思考从而引出新课内容。酶的特性高效性专一性三、酶的作用条件较温和设疑：你在踢球或奔跑时，肌细胞需要大量的能量供应。如果供能的化学反应慢悠悠地进行。你还能跑那么快吗?化学反应要酶来催化，酶的催化效率要高，你才能健步如飞。说明酶高效性有什么生物学意义？ppt展示下列图片，用问题引导学生进行思考加酶或无机催化剂后，反应速率与未加酶比，有什么变化？说明了什么？图中如何看出酶具有高效性？加酶或无机催化剂后，生成物的量是否发生变化？资料：口腔里有唾液淀粉酶，可塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?脲酶——只能催化尿素分解。过氧化氢酶——只能使过氧化氢分解。根据上述资料，你能得出什么结论？播放酶催化特定物质分解的动画提问：酶具有专一性有什么生物学意义？活动一：验证酶的专一性ppt展示试剂：淀粉溶液、蔗糖溶液、淀粉酶溶液、蔗糖酶溶液，由学生小组讨论选择合适的试剂，并设计实验方案来验证酶的专一性。找学生交流实验方案，通过生生互评，教师评价，完善方案。指导学生，小组合作完成实验操作，观察实验现象，得出实验结论：酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类反应。活动二：探究温度对酶活性的影响展示加酶洗衣粉的使用须知，其中第三条说用温水溶液浸泡，这是为什么呢？这是否意味着酶的催化速率受到温度的影响呢？小组思考讨论下列问题，设计实验方案，探究温度对酶活性的影响。1、你认为探究温度对酶活性的影响时，应该选择什么酶作为实验材料？为什么？2、本实验的自变量是什么？因变量是什么？我们可以怎样观察或检测因变量的变化？3、你认为应该设计几组实验？温度分别设置多少度？4、开始时淀粉和淀粉酶是先在各自设置的温度中分开处理一段时间再混合，还是先混合再各自设置的温度中保温处理？为什么？学生交流实验方案，通过生生互评、教师评价，完善实验方案。指导学生小组合作完成实验方案，观察实验现象，交流实验结果，得出实验结论。有资料显示，在探究某种酶的最适温度时，设置了一系列的温度梯度，并根据得出的实验结论，绘制出了这张坐标图像，是否可以描述一下这张图象？提问：大家平时有没有将墨水不小心弄到衣服上的情况呢？经实践发现用加酶洗衣粉在中等温度条件下难以将墨渍彻底清洗干净，而高温条件下，清洗效果更好，为什么？（提示：墨水的主要成分为炭烟、胶料、添加剂等）活动三：探究ph对酶活性的影响资料：胃中因为有大量的盐酸，所以是强酸性环境，但是胃蛋白酶在该条件下活性最高。胃蛋白酶随食糜进入小肠内，在弱碱性的肠腔中，胃蛋白酶则会失去活性。通过这则材料，可以得出什么结论？小组思考讨论下列问题，设计实验方案，探究ph对酶活性的影响。1、选择淀粉酶还是H2O2酶作为实验材料？理由？2、自变量是什么？需要设计几组实验？选择哪几个ph？3、因变量是什么？如何检测因变量？选择什么样的鉴定试剂？4、开始时底物和酶是先各自设置的ph再混合，还是先混合再设置的ph？为什么？学生交流实验方案，通过生生互评、教师评价，完善实验方案。指导学生小组合作完成实验方案，观察实验现象，交流实验结果，得出实验结论。引导学生对ph影响酶活性的曲线图进行分析思考并回答：保证了细胞内化学反应的顺利进行、细胞内能量供应的稳定思考并回答问题阅读资料，思考并回答酶具有专一性。观看动画，思考并回答：保证了细胞代谢能够有条不紊地进行小组讨论选择合适的试剂，并设计实验方案来验证酶的专一性。交流并完善实验方案。小组合作完成实验操作，观察实验现象，得出实验结论分小组讨论并完成实验设计方案交流实验方案，完善实验方案。小组合作完成实验方案，观察实验现象，交流实验结果，得出实验结论。描述温度对酶活性影响的曲线图。思考讨论。阅读材料，回答问题.小组讨论问题，设计实验方案，交流展示并完善实验方案。分析ph影响酶活性的曲线图通过问题引导学生分析并理解酶的特性，培养学生识图和思考的能力培养学生阅读资料、提取信息的能力。通过分析变量及他们之间的关系，进一步理解实验中对变量的处理，学会控制变量的科学方法。小组合作探究、交流讨论，培养学生科学探究能力和阅读理解能力，提升学生合作学习的意识和能力。培养学生的实验探究能力，引导学生关注社会关联性知识，培养学生的社会责任意识。引导学生自主进行探究性实验，培养学生自主学习能力和思考能力，以小组形式进行思考讨论，增强学生的合作能力。教学反思运用生活实例“加酶洗衣粉”进行正课导入，能够激发学生的学习兴趣；正课讲授过程中，组织学生观看实验视频，便于学生更好理解实验；讲授过程中，组织学生进行小组讨论，并对讨论结果加以提问，便于督促学生参与到教学过程中，成为学习的主体。由学生自己设计实验方案，实施实验方案，培养学生的实验探究能力，引导学生关注社会关联性知识，培养学生的社会责任意识。但是由于时间问题和学生的实验操作能力较差，有的组没有完成实验操作未观察到实验现象。总体来说学生反应非常好，课堂氛围非常有激情。细胞的能量“货币”ATP一、课程标准解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。二、教学目标1.通过观察和构建ATP结构模型，能够阐述ATP的化学组成和结构特点，认同ATP结构与其功能相适应的生命观念。（生命观念）2.通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能解释ATP是细胞中的能量“货币”的原因，及相互转化的意义。（科学探究）3.通过对生活实例的讨论分析，能说出细胞中哪些生命活动需要ATP提供能量。（科学思维）4、理解ATP荧光检测仪可用于判断卫生状况的理论基础，并能对生活中实际问题进行解决。（社会责任）三、教学重难点1.教学重点ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用2.教学难点通过ATP与ADP相互转化的特点，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课播放萤火虫的视频引导学生思考生物学问题。提问：（1）萤火虫发光的生物学意义是什么？（2）萤火虫体内有特殊的发光物质吗？（3）萤火虫发光的过程有没有能量转化？播放微视频：“萤火虫发光器”的经典实验。提问：通过探究实验，同学们观察到哪些实验现象？可以得出什么实验结论呢？感受自然，思考生物学问题。分析，合作交流回答问题。学生认真观看实验视频，思考并尝试总结回答。激发学生学习兴趣，引导学生认识ATP的功能，并引入课题。通过播放实验视频，有利于学生体会探究实验的过程及直观理解ATP作用。ATP是一种高能磷酸化合物【探究活动一】构建ATP的结构模型阅读教材P86～87，解决以下问题：的元素组成的全称是什么?3.请用方片表示腺嘌呤，用五边形表示核糖，用圆片表示磷酸，构建ATP分子的结构模型。结构简式中A代表？P代表？～代表？5.为什么说ATP是一种高能磷酸化合物.将ATP类比弹簧，帮助学生理解ATP是高能磷酸化合物。教师逐一讲解模型搭建过程中的不同分子组成，包括腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤二磷酸（ADP）以及ATP。教师出示不同腺嘌呤和其他分子组成的分子结构，与ATP中的分子结构进行辨析观察ATP的化学结构图，利用图片材料，构建ATP的物理结构模型。回答问题并整理知识学生通过资料分析、阅读药物说明及构建ATP物理模型，加深对ATP分子结构的理解。通过类比弹簧，使学生认同ATP是一种高能磷酸化合物。初步形成物质的功能与结构相适应的观念。ATP与ADP可以相互转化【资料分析】一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为40kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达；在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s所需的能量；在正常人体中ATP和ADP的总量很少，且基本保持一定，大约为2mg～10mg。思考：（1）生物体内ATP含量有什么特点？（2）ATP会不会出现供不应求的情况？为什么？【探究活动二】构建ATP与ADP相互转化的模型利用你所做的模型，尝试分析以下问题供能时，释放哪个化学键中的能量？供能过程中，可形成哪些产物？3.尝试写出ATP合成和水解的反应式4.形成ATP的能量来源有哪些？与ADP相互转化的过程是否可逆？设疑：ATP中释放的能量到哪里去了？是怎样为生命活动供能的？阅读资料，思考讨论回答问题。借助于模型，分析思考回答问题学生认同ATP与ADP可以快速相互转化，ATP不会在体内大量储存而导致浪费。培养学生的推理分析能力，明白ATP与ADP之间相互转化的供能机制对于生物进化及构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。ATP的利用阅读课本P88图56，思考：观察下图思考讨论:所有生命活动都由ATP直接供能吗?播放ATP直接供能的过程视频，提问：ATP是如何为生命活动供能的呢？请同学们描述Ca2＋主动运输载体蛋白是如何利用ATP的?设疑：为什么称ATP为能量“货币”？阅读课本，明确：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的。观看视频，思考讨论，描述Ca2+的载体蛋白有两种作用及ATP的供能机制。阅读课本，回答问题认识生命的复杂性，形成结构决定功能的生命观念。与生活的联系资料：ATP荧光检测仪，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。提示：几乎所有生物活细胞中含有的ATP的量都很少可看作一个定值。提问：你认为ATP荧光检测仪有何用途？了解ATP荧光检测仪的用途，可用于判断卫生状况。尝试培养学生探究的意识，并利用所学知识，对各种生物学现象进行理性的解释。教学反思本节课结合了多种教学方法。如：资料分析、自学探究、小组合作、问题串层层递进，推动学生思维使学生在学习中变“被动”为“主动”，提高了学生自学能力、获取信息和理解归纳的能力，锻炼了学生的动手操作能力，实现教学预期；构建好模型后，学生进行展示，其他学生共同进行修正，体现了以学生为主体，教师为主导的理念。细胞呼吸的原理和应用（第一课时）一、课程标准说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。二、教学目标1.描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。（生命观念）2.通过探究酵母菌细胞呼吸方式，学会验证CO2和酒精的方法。（科学探究）3.通过对实验现象的分析，能够归纳和概括细胞呼吸的概念。（科学思维）三、教学重难点1.教学重点探究酵母菌细胞呼吸的方式2.教学难点探究酵母菌细胞呼吸的方式四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课幻灯片展示6月15日世界呼吸日，并带领学生体验世界呼吸日的主要活动，即屏气30秒。让学生说出感受，并引导学生思考:①为什么会感到头晕胸闷?②吸进的氧气最终去哪了?③二氧化碳又是哪里来的?同教师互动，思考问题以鲜为人知的世界呼吸日导入，既可以普及相关的知识，又为课堂末尾宣传健康的生活方式做好铺垫。活动的设置让所有的学生一开始就能积极投入课堂，营造出本堂课的大情境，激发学生深入探究的积极性。细胞呼吸的方式资料：馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是为发面时加入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生了CO2。酿酒过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。提问：1为什么用酵母菌研究细胞呼吸？2结合实际生活提出要探究的问题。3根据提出的问题，作出假设。活动一：实验探究酵母菌细胞呼吸的方式提问：1、如何设计实验探究酵母菌呼吸方式的实验装置？2、实验的自变量、因变量、无关变量有那些？3、如何控制有氧条件和无氧条件？4、如何检测呼吸产物？如何比较CO2和酒精的多少？5、酵母菌活性高低会影响实验结果吗？如何让酵母菌在实验过程中保持高效性？给出该实验所需的器材和试剂，请学生参照教材，思考问题，自行设计实验，验证提出的假设。让学生交流实验方案，通过生生互评、教师评价，指导学生完善实验方案指导学生按照自己的实验方案安装实验设备并进行实验，观察并记录实验现象。组织学生交流实验现象，引导学生对异常现象的出现原因进行讨论分析。引导学生根据实验现象总结得出实验结论。引导学生根据实验结论，归纳构建细胞呼吸的概念模型：细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出能量的过程阅读教材，思考讨论，并回答问题。小组合作，选择实验器材和试剂，讨论设计实验方案交流、完善实验方案。小组合作完成实验，并记录实验现象交流实验现象并讨论分析总结得出实验结论初步了解实验基本原理。培养学生以下能力：合作学习，自主探究的能力；发现问题，解决问题的能力；总结归纳的能力。教学反思本节将发现问题、思考问题、提出假设、验证假设的一般实验思路贯穿课堂教学中，旨在培养学生的科学思维和科学探究能力。学生参与度很高，设计实验方案的问题大多可以通过生生互评解决，在实验操作中，由于学生的动手操作能力较弱，有个别组最后没有得到预期的实验现象，通过学生之间的讨论分析基本可以明确问题原因。学生通过该过程不仅锻炼了科学思维，还对实验操作的规范性和严谨性有了进一步的认识。整节课，学生的积极性都很高，目标达成度高。第三课细胞呼吸的原理和应用（第二课时）一、课程标准说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。二、教学目标1.描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。（生命观念）2.通过探究酵母菌细胞呼吸方式，学会验证CO2和酒精的方法。（科学探究）3.通过对实验现象的分析，能够归纳和概括细胞呼吸的概念。（科学思维）三、教学重难点1.教学重点有氧呼吸过程中物质与能量的变化2.教学难点有氧呼吸过程中物质与能量的变化四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课ppt展示《历经14天“地心营救”，栖霞金矿被困11名矿工升井》新闻。提问：救援人员向被困矿工投递给养（糖盐水）的作用是什么？过渡：葡萄糖中是否具有能量？让我们通过一个实验来探究一下。播放葡萄糖的燃烧实验视频。引导学生分析葡萄糖燃烧过程中的物质和能量变化。观看新闻，思考回答问题。观察实验现象，分析交流葡萄糖燃烧过程中的物质和能量变化创设情境，激发学生兴趣，导入新课。明确葡萄糖具有能量以及葡糖糖氧化分解涉及能量形式变化。有氧呼吸过渡：葡萄糖在生物体内的氧化分解与体外燃烧相同吗？具体场所在哪里？物质变化是怎样的？能量又是如何释放的呢？资料一：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得①上清液和②沉淀物两部分，与③未离心且处理过的酵母菌培养液分别加入等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况提问：1、葡萄糖能不能被线粒体分解？2、葡萄糖在什么位置首先被分解？产物是什么？资料二：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。提问：1、丙酮酸分解发生在什么部位，生成了什么？2、③号试管为什么有较强荧光出现资料三：克雷布斯以鸽子飞行肌为材料，实验证明在多种酶作用下，丙酮酸在线粒体中被激活、氧化生成CO2和H2O，且丙酮酸在相关脱羧酶的作用下脱[H]，该过程没有O2参与。利维和施利曼等利用低速离心等方法分离出线粒体的外膜和内膜，科学家在线粒体基质发现有脱羧酶存在，提问：通过分析以上资料，推测丙酮酸在线粒体基质中分解生成CO2的同时还伴随什么物质的生成？资料四：超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能；当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。提问：通过分析以上资料，推测线粒体内膜上发生了怎样的反应？[H]被谁氧化？设疑：被困矿工食用糖盐水后，葡萄糖中能量转化为什么形式的能量为生命活动供能呢？能量的释放是在有氧呼吸第几阶段释放呢？设疑：葡萄糖中的能量全部转移到ATP中吗？资料五：细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使左右的能量储存在ATP中，其余的热量则以热能的形式散失。ppt展示线粒体的电镜照片。请同学们尝试构建有氧呼吸模式图。并分析线粒体结构与功能的统一性引导学生根据有氧呼吸的全过程，写出有氧呼吸的总反应式，概括出有氧呼吸的概念。小组交流，分析实验，进行推理。梳理有氧呼吸三个阶段的发生场所、物质变化和能量变化分析实验现象及资料，说出葡萄糖中能量的去向。构建有氧呼吸模式图。利用所给实验素材，分析得出有氧呼吸第一阶段的场所、物质变化，培养学生分析、推理能力。加强学生对有氧呼吸分步反应过程的理解，提高学生探究性实验设计的能力。以具体数据展示，明确有氧呼吸能量变化。梳理有氧呼吸的场所、物质和能量变化自主构建有氧呼吸的总反应式及概念。教学反思本课采用探究式学习模式组织教学，有利于核心素养“科学思维”、“科学探究”的落实，培养创新精神。通过让学生分析实验情境及科学资料，逐步推理出有氧呼吸的场所及物质变化，提高学生分析、推理能力，有利于发展学生的生命观念。通过让学生设计实验探究有氧呼吸的能量变化，让学生积极思考，体验科学探究的过程，调动学生课堂积极性。第三课细胞呼吸的原理和应用（第三课时）一、课程标准说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。二、教学目标1.能用物质和能量观理解无氧呼吸的过程变化中的物质变化和能量变化。（生命观念）2.运用归纳和比较等科学思维方法，说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。（科学思维）3.说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活和农业生产中的广泛应用，体会生命科学在生活和生产实践中的价值。（社会责任）三、教学重难点1.教学重点（1）无氧呼吸的原理和本质。（2）影响细胞呼吸的因素。（3）应用细胞呼吸的原理去分析生活和生产实践中的现象2.教学难点细胞呼吸的原理和本质。四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课播放自酿葡萄酒瓶爆炸的视频提问：葡萄酒瓶为什么会爆炸？2、酿葡萄酒时需要提供什么样的氧气条件？观看视频，思考回答问题通过生活中的现象作为情境，引导学生思考其中的生物学原理，激发学生的学习兴趣。无氧呼吸资料一：金鱼别号“金鳞仙子”，它有一种独特的生存本领：能在严重缺氧的恶劣环境中生存几天，这是因为金鱼在长期适应环境的过程中，逐渐形成了“分解葡萄糖，产生乙醇”的奇异代谢过程，而这些乙醇对于金鱼机体没有什么害处，反而能加速循环．下图表示金鱼缺氧状态下，肌细胞和其他组织细胞中部分中代谢途径。提问：上述反应中的反应物是什么？需要的反应条件是什么？尝试写出无氧呼吸过程中发生的物质变化资料二：1mol葡萄糖彻底氧化分解可释放出2870KJ能量，但在分解成酒精后，只放出的能量，其中只有的能量存在ATP中，近69%的能量都以热能的形式散失了。提问：尝试用恰当的文字表达出无氧呼吸的概念。（条件、物质变化、能量情况）播放无氧呼吸的视频【深度思考】比较酿酒过程中有氧呼吸和无氧呼吸的反应场所，各阶段的物质变化和能量变化以及反应的本质，回答下列问题：1、细胞呼吸过程中产生NADH的过程有哪些？消耗NADH的过程有哪些？2、李明同学根据酵母菌进行细胞呼吸产生了水这一现象判断，酵母菌一定进行了有氧呼吸，他的判断是否正确？3、从生成物的角度思考，为什么有氧呼吸放出大量能量，无氧呼吸放出能量很少？阅读材料，思考回答问题阅读材料，讨论分析回答问题，构建无氧呼吸的概念模型观看无氧呼吸的视频小组讨论回答问题，对无氧呼吸和有氧呼吸进行比较分析通过阅读教材及材料分析，让学生掌握无氧呼吸各阶段的物质和能量变化，通过比较提升学生总结归纳能力。通过问题引导学生对有氧呼吸和无氧呼吸两个过程进行比较，加深学生对两个过程的理解探究细胞呼吸的影响因素结合反应式引导学生思考影响细胞呼吸的因素，并组织学生讨论分析这些因素是如何影响细胞呼吸的。结合气调储藏案例，让学生尝试分析和解释细胞呼吸指导实际生活的原理展示氧气浓度对呼吸速率影响的曲线图，并出示问题：1、分析三条曲线所代表的的含义2、分析Q点、R点、P点的含义3、O2浓度在2.5%10%之间时、在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？4、在储存蔬菜、水果时，应选择哪一点对应的O2浓度？为什么？思考并归纳影响因素：温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、水。分析和解释气调储藏的理论依据观察图片，思考讨论回答问题讲练结合，锻炼学生读图能力，培养学会运用理论知识解决实际问题的科学思维细胞呼吸原理的应用生活中除了酿酒运用了细胞呼吸的原理，还有很多生活常识与细胞呼吸密切相关，请运用细胞呼吸的原理对下列现象作出解释。1、包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。（提示：某些厌氧菌大量繁殖使伤口发炎）2、花盆里的土壤板结，空气不足，会影响根系的生长，需要及时松土透气。3、提倡慢跑等有氧运动的原因。（提示：肌细胞无氧呼吸产生乳酸，乳酸大量堆积会造成肌肉酸胀）小组讨论，运用细胞呼吸的原理对生活现象进行解释让学生用所学的知识解释生活中常见的现象，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。教学反思通过问题设计引导学生去思考、讨论，让学生之间通过讨论掌握基础知识，教师讲授整节课不超过16分钟，通过问题设计引导学生突破重难点。本节课学习过程中要与有氧呼吸做多维度的比较，对于影响细胞呼吸的因素和相关计算，需要学生课后强化训练掌握。第四课光合作用与能量转化（第一课时）一、课程标准说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机分子中。二、教学目标1.能说出叶绿体色素的分类与对应的颜色，感受颜色与叶绿体功能之间的关系（生命观念）2.掌握纸层析法的操作方法，简要阐述纸层析法的原理（科学思维）3.进行绿叶中色素的提取与分离探究实验，掌握无水乙醇提取法和纸层析分离技术，阐明色素的种类、含量和吸收光谱（科学探究）4.能参与讨论并表明自己对“人工叶绿体”的可能与困难的看法与观点，积极对社会热点问题发表自己的见解与看法（社会责任）三、教学重难点1.教学重点（1）“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理与方法；（2）叶绿体适于进行光合作用的结构特点。2.教学难点（1）植物捕获光能的色素的种类和作用；（2）叶绿体适于进行光合作用的结构特点。四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课播放植物工厂的视频提问：靠人工光源生产蔬菜有什么好处？呈现正常玉米植株和白化苗玉米植株的图片，阐明植物正常生长需要光能观看视频，思考回答问题了解叶片中的色素可能与光能的捕获有关呈现植物工厂的视频可以激发学生的学习兴趣，同时正常玉米植株与白化苗玉米植株的对比可以让学生初步认识到色素对植物光合作用的重要性。捕获光能的色素讲解实验的原理和提取色素时的注意事项，让学生阅读教材中提取色素的实验步骤提问：色素提取时所用的试剂分别有什么作用？菠菜叶放置2436小时的原因是什么？研磨时应注意什么？为什么？讲解分离色素的原理、让学生阅读教材中分离色素的实验步骤提问：1、制备滤纸条时，为什么要一端要剪去两角？2、画滤液细线时要求细直齐，为什么？待滤液细线干了之后，再画12次，为什么？3、将滤纸条插入层析液中时，需要注意不要将滤液细线触及层析液，为什么？播放实验视频布置任务：1组，研磨时不加SiO2，2组，研磨时不加CaCO33组，用蒸馏水代替无水乙醇进行提取4组，制备滤纸条不剪去两角5组，滤液细线画的粗且弯曲6组，滤液细线触及层析液7组、8组严格按照实验步骤进行实验学生上台展示实验结果，并对实验得到的现象进行分析，回答阅读教材时所提出的问题根据学生作出的实验结果，提出问题：色素带宽窄不一说明了什么？色素带位置的高低不一说明了什么？讲解四种色素呈现三棱镜实验的资料和图片，讲解色素吸收光谱的原理，呈现色素的吸收光谱图分析不同色素的区别。呈现植物工厂中照射红光、蓝光的图片，让学生分析照射蓝光、红光的原因？阅读教材，思考问题。阅读教材，思考问题。观看实验视频，熟悉实验步骤按照要求，小组合作完成实验操作，观察实验现象上台展示实验结果，分析实验现象，回答问题观察实验结果，分析回答问题倾听并整理分析资料与图片，理解不同色素吸收光的区别解答植物工厂中的问题，然后归纳色素的功能通过问题，引导学生对实验步骤及注意问题进行分析和熟悉加深学生对注意事项的理解和记忆实验探究可以让学生在探究过程中掌握色素的种类和特点，播放视频可以更直观地呈现操作过程呈现叶绿体的3D模型，分析其结构特点和基粒扩大了受光面积呈现“类囊体膜和叶绿体基质中含有光合作用酶”的资料和恩格尔曼的实验资料，提问：恩格尔曼的第一个实验可以得出什么结论？恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？恩格尔曼的第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？？引导学生总结出叶绿体的功能了解叶绿体的结构与功能阅读材料，思考讨论回答问题总结叶绿体的功能模型分析可以更清晰的呈现叶绿体的结构，易于学生的观察，对科学史资料分析则可以提高学生的逻辑推理思维和归纳概括能力，从结构的角度理解叶绿体的功能。教学反思探究实验“绿叶中色素的提取和分离”中需要注意的问题较多，学生难以理解，通过实验过程中，让学生通过对错误操作得到的现象进行观察分析，理解并记忆注意事项，从之后的做题情况来看，效果较好。通过先讲解、看视频，使学生熟悉实验过程后再进行实验操作，学生操作更为流畅和规范，得到的实验现象也比较明显。整节课中，用问题引导着学生进行各项活动，学生的参与度较高，课堂目标达成情况较好。第四课光合作用与能量转化（第二课时）一、课程标准说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机分子中。二、教学目标1.阐明光反应和暗反应阶段的物质和能量变化；认同细胞生命活动过程始终贯穿着物质和能量的变化，形成物质和能量观（生命观念）2.分析科学史资料，在问题串的驱动下不断进行小组合作探究，进行光合作用概念的模型建构，深化对概念的理解，培养搜集处理信息以及表达交流能力（科学思维）3.能认识到光合作用的重要性，树立爱护植物的环保意识。（社会责任）三、教学重难点1.教学重点光合作用过程中的物质代谢和能量代谢2.教学难点光合作用过程中的物质代谢和能量代谢四、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图导入新课展示美国的人工叶子计划，引出光合作用诺贝尔委员会称光合作用是“地球上最重要的化学反应”。光合作用为什么会获得如此高的评价?光合作用为生物提供了什么物质?这些物质是怎样生成的?让学生写出光合作用的反应式了解人工叶子计划思考问题写出光合作用的反应式以诺贝尔委员会对光合作用的高度评价为切入点，展开教学，激发学生的好奇心和求知欲，接着利用问题串引发学生的探究欲望，引出本节课的主题。光合作用的原理光反应二、暗反应资料1：1913年，德国的威尔斯泰特对叶绿素分子进行了研究。在阐明了它的化学性质之后，研究了叶绿素与光合作用的关系。他发现：在光下，叶绿素的含量较高时，CO2转化为糖类的反应速率较快。该资料说明了什么？资料2：1937年，英国剑桥大学的希尔用离体的叶绿体做实验。他将离体的叶绿体加到具有H受体的水溶液中，在无CO2的条件下给予光照，发现叶绿体中有O2放出。提问：1、分析材料中的希尔反应，发生了什么化学反应，写出反应式？2、根据希尔反应，推测水的光解发生的场所？3、希尔反应能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？设疑：希尔反应能否说明氧气中的氧只来自于水？如何设计实验探究氧气中氧元素的来源？资料3：1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2,第二组给同种植物提供H218O和CO2。其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。请分析鲁宾和卡门的实验可以得出的实验结论？资料4：1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验。在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi和H受体时，体系中就会有ATP和[H]产生。提问：1、分析阿尔农的实验，发生了什么化学反应，写出反应式？2、根据阿尔农的实验，推测ATP合成的反应发生的场所？3、根据上述三则材料分析，经过以上反应的发生，光能的去向？设疑：叶绿体能发生哪些反应？能量如何转变？引导学生构建光反应阶段的物质变化与能量转换模型资料5：1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体继续做实验。在黑暗条件下，只要供给了ATP和[H]，叶绿体就能将CO2转变为糖。根据实验现象分析，光反应阶段产生的ATP和NADPH的作用？资料6：1946年，美国的马尔文·卡尔文等科学家将小球藻放置在含有14C标记的CO2密封容器，培养相当短的时间之后，将小球藻浸入热的乙醇中杀死细胞，然后将提取分离各种化合物，追踪放射性14C的去路。马尔文·卡尔文利用小球藻实验时，发现缩短光照时间依次测定出的14C标记的化合物种类（ABCDABCAB），推测化合物产生的顺序。把光照时间缩短为几分之一秒时，三磷酸甘油酸(C3)占全部放射性的90％。5秒钟光照后卡尔文等同时检测到了含有放射性的C5（核酮糖二磷酸，RuBP）和葡萄糖。请根据卡尔文的实验现象，用箭头和化合物依次表示出CO2中的C在叶绿体中的转移过程。资料7：卡尔文及其同事们在实验过程中发现，在有光照和CO2供应的条件下，C3和C5的浓度很快达到饱和并保持稳定。但是，当改变其中一个实验条件后，二者的浓度迅速出现了规律性的变化：停止CO2供应时，C3的浓度急速降低，C5的浓度急速升高。停止光照时，C3的浓度急速升高，C5的浓度急速降低。提问：推测二氧化碳进入叶绿体后的第一个受体是什么物质？2、光反应的ATP和NADPH可能作用于糖的合成哪一步反应？资料8：用温和方法分离得到的叶绿体结构完整，这样的叶绿体能够完成整个光合作用，包括CO2的固定和糖类的生成。用剧烈方法分离得到的叶绿体含有很少或者根本没有叶绿体基质。这样的叶绿体能在光下产生O2、ATP、[H]、但是不能固定CO2。根据验现象分析CO2转化成糖类的反应的发生场所？指导学生构建暗反应物质变化、能量转换模型的构建展示学生构建的光合作用模型引导学生通过列表归纳和比较光反应和暗反应，找找两者的区别和联系：提问：1.光下的植物突然停止光照后，NADPH、ATP、C5化合物和C3化合物的含量如何变化？2、光下的植物突然停止CO2的供应后，NADPH、ATP、C5化合物和C3化合物的含量如何变化？阅读资料分析得出：叶绿素在光合作用中有重要作用。阅读材料，回答问题思考回答：同位素示踪法阅读材料，回答问题阅读材料，回答问题构建光反应模型阅读材料，分析回答：ATP和NADPH参与CO2生成糖类物质的反应阅读材料，思考写出C的转移途径思考讨论C3、C5浓度变化的原因阅读材料分析:叶绿体基质构建暗反应模型列表归纳和比较光反应和暗反应小组讨论，回答问题学生通过经历提出问题、分析资料、得出推论的历程，发展推理能力，培养实证意识。相比于单纯记忆细枝末节的知识，学生通过科学探究能更好地理解知识，更容易发展出不断发现和获取新知识的能力。教师引导学生置身于探究情境中，启发学生不断思考并提出问题，以问题为导引，通过分析资料，厘清碳反应其他物质和能量变化与生活的联系如何帮助农民伯伯增加蔬菜中有机物的产生，提高产量？思考回答与生活实际联系