第五单元细胞的能量供应和利用（单元教学设计）-高一上学期生物人教版必修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细胞的能量“货币”ATP（1课时）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、核心素养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、了解ATP在生产生活中的应用，增强学生对生物学知识的实际应用能力。（社会责任）三、教材分析通过本节内容的学习，主要让学生阐述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，解释ATP是细胞中的能量“货币”的原因。教材最后根据本章所学的知识内容，进一步总结了ATP是细胞中的能量“货币”，这既是对本章的主要学习目标的回应，也是对本章学习内容的一个总结。通过本节的学习能使学生对“结构和功能相适应”的观点有进一步认识。同时也为后面的学习做铺垫，是学习光合作用和细胞呼吸的基础，因此,本节内容在知识上起到承上启下的作用。四、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。五、教学方法多媒体辅助法、合作探究、讨论法六、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.萤火虫体内哪种物质是萤火虫发光的直接能源物质？感受自然，思考生物学问题。激发学生学习兴趣一、ATP是一种高能磷酸化合物【任务1】阅读课本p86，结合结构图，小组讨论回答以下问题：1.ATP的中文名称？2.ATP的元素组成？3.腺苷由什么组成？【任务2】模型构建活动长方形卡片表示腺嘌呤，五边形卡片表示核糖，圆形卡片表示磷酸，用粉笔画出化学键，构建ATP分子的结构模型。小组完成，组间互评并展示，及时点评。思考：①ATP含有几个腺苷？②几个磷酸基团？③它们是如何连接的？【任务3】阅读情景资料1，结合课本p8687,小组讨论回答问题：资料1：用α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置，即：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ATP的γ位的磷酸基团。之后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团。结果只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。1.从上述资料看，ATP中哪个化学键最不稳定？2.当ADP继续失去一个磷酸时，形成什么？（联系之前所学内容）3.ATP水解的过程就是的过程，1molATP水解时释放的能量高达30.54kJ,所以说。结合图片演示点评阅读课本并观察ATP的化学结构图，小组讨论，思考回答。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阅读后思考讨论，小组代表回答认识ATP的结构，培养学生的语言表达能力学生通过构建ATP物理模型，加深对ATP分子结构的理解。初步形成物质的结构与功能相适应的观念。提高学生的科学探究能力。通过情景资料的分析，提高学生获取信息的能力，提升科学思维二、ATP与ADP可以相互转化【任务1】阅读情景资料2，结合课本p87,小组讨论回答问题：资料2：成年人体内ATP的总量约为2~10mg，在安静状态时，肌肉内ATP的所放能量只能维持肌肉收缩1~2s；成年人在安静的状态下一天需要消耗的ATP为40kg，在活动的状态下ATP的消耗可达0.5kg/min。每个细胞每秒钟可合成约1000万个ATP且同时有等量ATP被水解。ATP与ADP互相转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的。1.从上述资料来看，ATP在细胞中有什么特点？2.细胞是如何解决这一矛盾的？3.通过以上资料，你还能得到什么信息？【任务2】阅读情景资料3，结合课本p87图54和图55,小组讨论完成：资料3：催化ATP合成的酶主要分布在线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上。ADP接受细胞呼吸中有机物氧化分解释放的能量或光合作用中捕获的光能，与游离的Pi结合，重新合成ATP。根据上述材料，请完善ATP与ADP相互转化的概念模型图。根据学生书写情况引导勾画要点完成，及时点评。阅读资料，小组思考讨论后回答问题。结合模型，小组分析思考后回答问题学生认同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。为理解细胞能量代谢的动态平衡奠定基础。三、ATP的利用1.结合图片，理解ATP为生命活动提供能量。思考：观察思考讨论:所有生命活动都由ATP直接供能吗?2.（1）播放ATP供能的过程视频（2）载体蛋白的磷酸化3.ATP是细胞内流通的能量“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，认真观察思考认识生命的复杂性，形成结构决定功能的生命观念。通过视频播放供能方式，让学生进一步理解ATP是如何为生命活动供能的，载体蛋白发生怎样的变化。通过货币比喻，加深学生对ATP是细胞内流通的能量“货币”的理解与生活的联系如果将萤火虫发光基因转入道路两旁的树中，那么……了解荧光树的用途回归主题，前后呼应，尝试培养学生探究意识，贯穿社会责任。思维导图小结学生同步进行思维导图有利于构建整体的知识体系板书设计细胞的能量“货币”ATPATP的结构ATP与ADP的转化ATP的利用观察并逐步思考思路清晰有整体的知识体系练习判断题：(1)ATP是细胞内主要的能源物质()(2)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成()(3)ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能()(4)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解()(5)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡(