5.2备课素材：细胞的能量货币“ATP”教学设计-2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

细胞的能量货币“ATP”教学设计1.教材分析细胞代谢能够进行既离不开酶的催化作用，又离不开能量的推动，ATP是生命活动的直接能源物质，ATP的来源是细胞呼吸，有机物中的能量根本是来源于光合作用，因此，对ATP的学习，有助于从能量转化角度将呼吸作用和光合作用联系起来。ATP的结构与前面所学的元素和化合物知识有一定的联系，同时ATP是模块二中将要重点学习的核苷酸的衍生物。本节内容与物理中能量的内容联系比较紧密。2.学情分析本节内容之前学生已学习了细胞新陈代谢的概念，生物催化剂-酶，生物体的物质、结构基础。从学生的心理特点来看，高二学生具有一定的自学能力，对能引起他们思考的问题较感兴趣。学生虽然具备一定知识基础、自学能力，但是学生的认识还需在课堂上统一、巩固，而且本节的重难点对学生还有较大的难度，还有着可拓展的空间，需要在资料补充、合作交流的过程中完成。3.教学目标①通过探究活动，知晓ATP的功能，发展物质与能量观，提高实验探究能力；②利用纸片模型搭建ATP的结构，对应ATP功能，发展结构与功能观，提升建模、思辨等思维能力；③分析ATP－ADP的循环及其对细胞供能的意义，提高问题解决能力，能运用归纳概括、批判性思维等科学思想探讨生命现象；④通过认识医用ATP片剂理解ATP的重要意义，体验生物学原理在生产实践中的应用价值。4．重点难点教学重点：（1）ATP分子结构与高能磷酸键（2）ATP、ADP相互转化（3）ATP是细胞的能量通货教学难点：（1）ATP、ADP相互转化（2）ATP是细胞的能量通货解决途径：通过看图、写简式、分析各个字母符号含义，细化掌握“ATP分子结构与高能磷酸键”；通过小组讨论、实验设计、数据资料补充等方式，突破“ATP、ADP相互转化”和“ATP是细胞的能量通货”的两个重难点。5.教学过程5.1引入环节——创设情境，知情结合教师以晋朝车胤囊萤的故事和杜牧的诗《秋夕》引入能量的话题，并展示古代战争“滚木雷石”防敌技术的图片，让学生思考萤火虫光能的来源，体会能量之间的相互转化，最终使学生理解化学能是细胞内最主要的能量形式。核心素养指向点：荧光流溢的夏夜美景让学生感受生命的美感，了解生物特点，发展生命观念。5.2探究环节——实验探究，引发新知教师提出问题：萤火虫体内何种物质的化学能可直接转化为光能？是否是前面所学的能源物质——葡萄糖、贮能物质——脂肪？教师通过提供萤火虫发光的背景资料，课件展示实验材料（包括磨成粉末的萤火虫尾部发光器、葡萄糖溶液、油脂溶液、ATP溶液、试管等），为学生搭好脚手架后，再让其分组充分讨论，设计实验步骤。在教师的引导下，学生开展讨论，获得完善的实验步骤。教师展示实验结果的动画，表明只有加入ATP溶液的试管发出淡黄色的荧光。此时，学生讨论得出结论：ATP中的化学能可转化为光能。核心素养指向点：通过提供资料，培养学生的实验设计与探究能力。问题的提出、资料的分析与讨论需要学生的质疑、综合分析、判断、归纳等科学思维能力。5.3解释环节——深入会意，联系生活掌握ATP的化学组成与结构是理解其功能的最佳途径，教师展示片剪好的分别代表腺嘌呤（正方形）、核糖（五边形）、磷酸基团（圆形）、普通磷酸键（加粗横线）、高能磷酸键（加粗波浪线）、能量（爆炸形）的纸片。各学习小组通过阅读教科书，讨论各成分之间的连接顺序，派代表在黑板上搭建模型并讲解、分析结构特点。教师需进一步解释：普通磷酸键水解的自由能只有2~5kJ/mol，而高能磷酸键水解时释放的能量约为30kJ/mol，自由能高，易水解释放能量或转化成其他形式能量。接着，联系实际，展示购买的ATP药剂，请学生朗读说明书中的药理作用，让学生直观体验。核心素养指向点：运用“模型与建模”来探讨生命现象及规律是重要的科学思维，构建ATP的分子结构模型可解决认知与记忆难题。学生所形成的结构与功能观是：ATP含高能磷酸键，易水解快速释放大量能量，所以是细胞内直接的能源物质。5.4迁移环节——制造冲突，拓展外延教师指出：成人体内ATP总量约为2mg，只够剧烈运动时维持3s，因此依赖于ATP与ADP分子之间的快速转化，ATP水解产生ADP，释放能量用于生命所需。而生物的呼吸作用与光合作用产生的能量可使ADP快速再生为ATP，二者不停转化且处于动态平衡之中。若ATP是小额钞票，葡萄糖则像大额钞票，脂肪似银行卡，蛋白质如不动产，它们氧化分解释放的能量，可通过ATP的合成与分解用于其他生命活动。由此，帮助学生理解ATP是细胞代谢的“能量通货”。核心素养指向点：学生所形成的物质与能量观是：营养物质氧化分解产生能量，通过ATP用于各项生命活动，能源物质是细胞的生命燃料。教师利用类比思维方法，帮助学生快速把握ATP、葡萄糖、脂肪与蛋白质的关系。5.5评价环节——开拓思维，学以致用在《名侦探柯南》等悬疑片中会出现抑制ATP形成的氰化物等药品。教师可请学生联系电影，大胆思考ATP再生过程受阻的后果：氰化物的毒理在于阻挡ATP的形成，使神经元等细胞的生理活动无法继续，人在3～6min内就会失去知觉而死亡。由此，学生便能领会ATP对维持生命的重要性。最后，教师展示题目进行检测评价。核心素养指向点：ATP与ADP的循环是细胞完成各项生命活动的保障，也是稳态的体现。因此，ATP合成受阻会有生命危险。这样可提高学生利用所学知识解决生活问题的能力，培养其社会责任感，关爱自己，关爱生命。6.教学反思以核心素养为导向的课堂教学是我国课程