初中八年级科学（华东师大版）第五章第5节人体生命活动中的物质和能量转化教学设计

初中八年级科学（华东师大版）第五章第5节人体生命活动中的物质和能量转化教学设计

一、教学背景分析

（一）课程定位与价值

本节内容隶属于华东师大版八年级上册第五章“人体生命活动”的收尾章节，是建立在学生对消化、呼吸、循环、排泄等各大系统结构与功能认知基础上的综合与升华。【核心枢纽】【学科内综合】本节内容以“物质转化”与“能量转化”为双主线，将零散的生理学知识串联成一个动态、统一的整体，深刻揭示了生命活动的本质——即在新陈代谢基础上实现的自我更新。它不仅是对前面所学知识的应用与深化，更是学生后续学习生物学中遗传、进化以及高中阶段光合作用、呼吸作用、生态系统能量流动等复杂概念的重要基石，在初中科学课程体系中具有承上启下的关键地位。【高频考点】【学科素养关键点】

（二）学情研判

1.【基础】知识层面：学生已经掌握了人体消化系统对食物的消化与吸收过程，了解了呼吸系统实现的气体交换，认识了血液循环系统在运输物质中的作用，以及泌尿系统排出废物的功能。这些分散的知识点为学生理解本节内容提供了必要的概念支撑。

2.【难点】认知层面：八年级学生虽具备一定的逻辑思维，但将多个系统的功能整合到一个动态、连续的生理过程中，理解“物质”是如何在体内发生化学变化并同时伴随“能量”的释放、转移和利用，仍然具有相当的抽象性和挑战性。【难点】学生容易将“物质”和“能量”割裂开来，难以建立“物质变化是能量变化的载体，能量变化是物质变化的动力”的辩证统一关系。

3.【非常重要】能力与情感层面：学生对于自身生命活动充满好奇，这为教学提供了天然的驱动力。教师需引导学生从对单一系统功能的记忆，转向对整体生命活动调控的探究，培养其系统思维、模型建构能力，并通过分析营养物质在体内的“旅行”与“蜕变”，感悟生命的精巧与复杂，树立科学的营养观和健康意识。【核心素养目标】

二、教学目标设计

（一）生命观念

1.通过分析食物中的有机物在细胞内的氧化分解，理解生命活动依赖于物质和能量的供给，形成“生命是物质、能量和信息的统一体”的生命观念。【基础】

2.认识到人体是一个开放的生命系统，需要不断与外界环境进行物质和能量的交换，以维持自身的有序性，建立稳态与平衡观。【重要】

（二）科学思维

1.能够运用归纳与概括的方法，将消化、吸收、呼吸、循环、排泄等过程整合到新陈代谢的框架下，阐明人体生命活动中物质转化和能量转化的基本过程。【重要】

2.能够运用模型与建模的方法，构建人体细胞通过内环境与外界环境进行物质交换的概念模型，发展系统分析和逻辑推理能力。【非常重要】

3.能够运用批判性思维，分析生活中与营养、健康相关的案例，并做出科学解释。

（三）科学探究

1.通过分析资料、讨论交流，尝试提出关于能量摄入与消耗关系的问题，并设计简单的探究方案（如探究不同食物的能量差异）。【热点】

2.学会测量静息心率、运动后心率等数据，并运用这些数据初步分析人体在不同状态下的能量代谢变化。

（四）科学态度与社会责任

1.关注自身及家人的饮食健康，能够运用所学知识指导科学膳食，认同合理营养与适量运动对维持能量平衡的重要性。【高频考点】

2.形成珍爱生命、健康生活的意识，提升社会责任感。

三、教学重难点

（一）教学重点

1.概述人体内物质（主要是糖类、脂肪、蛋白质）的转化过程。【基础】

2.说明人体内能量的释放、转移和利用过程。【基础】

3.举例说明物质转化和能量转化是相辅相成的。【重要】

（二）教学难点

1.理解细胞通过呼吸作用氧化分解有机物释放能量的过程，以及能量以ATP形式被直接利用的机制（概念性理解，不涉及结构式）。【难点】

2.建立物质代谢和能量代谢的内在联系，形成动态的、整体的生命活动观。【难点】

四、教学准备

（一）教师准备

制作多媒体课件，包含人体各大系统协同工作动画、营养物质转化路径示意图、ATP与ADP相互转化动态演示图。准备相关视频资料，如“运动员的饮食与能量消耗”、“人在寒冷和饥饿状态下的生理反应”等。设计并印制导学案，包含资料分析题、概念图框架和课堂练习。

（二）学生准备

复习消化系统、呼吸系统、循环系统的结构和功能。分组测量并记录自己静息状态下和剧烈运动1分钟后的心率，初步感受不同状态下人体能量需求的差异。预习教材内容，尝试绘制本章前四节的知识结构图。

五、教学实施过程

（一）创设情境，导入新课——感受能量的流动

【环节设计】课堂伊始，教师并不直接抛出概念，而是邀请几位学生在课堂上进行一分钟的原地高抬腿运动。运动结束后，请这几位学生分享自己的感受（呼吸加快、心跳加速、出汗、感到疲劳）。随后，教师引导学生思考：为什么短短一分钟的运动就会让身体产生如此剧烈的反应？刚才的运动消耗了什么？这些消耗的东西从何而来，又去向了何方？学生在讨论中自然引出“能量”和“物质消耗”这两个核心概念。教师顺势引出本节课题：今天，我们就来深入探究一下人体在进行各种生命活动时，体内的物质和能量究竟发生了怎样的转化。【热点导入】

（二）核心概念解析：物质转化——有机物的“蜕变之旅”

【环节设计】本环节采用“问题链驱动”策略，引导学生回顾旧知，构建新知。

1.【基础】食物的旅程：教师引导学生思考：“我们吃进去的鸡肉、米饭、蔬菜，变成了我们身体的一部分，这个过程是怎样的？”学生回顾消化和吸收的知识，明确大分子有机物（淀粉、蛋白质、脂肪）在消化道内被分解为小分子有机物（葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸）并被吸收进入血液。教师强调，这是物质转化的第一步——从异己物质转变为可被人体利用的“建筑材料”或“燃料”。【高频考点】

2.【重要】物质的“变身术”：教师提出问题：“被吸收进入血液的葡萄糖、氨基酸，是否就直接成为身体的组成部分了？它们会去哪里？经历什么？”教师引导学生阅读教材资料，并结合动画演示，讲解三大营养物质的转化路径：

（1）【重要】葡萄糖的转化：一部分葡萄糖在组织细胞中通过呼吸作用被氧化分解，释放能量，此为“供能之路”；一部分葡萄糖被合成为肝糖原和肌糖原储存起来，此为“储能之路”；当摄入过多时，多余的葡萄糖还可以转化为脂肪，储存于皮下或内脏周围，此为“转化之路”。教师需强调肝脏和肌肉在此过程中的关键作用。【高频考点】

（2）【难点】脂肪的转化：脂肪既可转化为甘油和脂肪酸进入供能途径，也可在营养过剩时储存。反之，当能量供应不足时，储存的脂肪会被动员起来，分解供能。教师以“脂肪既是储能仓库，也是备用燃料”的比喻帮助学生理解。

（3）【基础】蛋白质的转化：氨基酸的主要功能是合成各种组织蛋白、酶和激素，此为“构建自身之路”。只有在糖类和脂肪供能不足的情况下，蛋白质才会被分解供能。教师应强调蛋白质功能的独特性，纠正“吃肉长肉”的片面认识，引导学生理解蛋白质对于生命活动的根本意义。【热点】

3.【核心枢纽】物质的“归宿”：教师总结，这些物质在细胞内，通过一系列复杂的化学反应，最终实现了两个方向的变化：一方面，将吸收的营养物质合成为自身的组成物质（合成代谢）；另一方面，将自身的组成物质或储存的物质分解，释放能量（分解代谢）。这两个过程同时进行，共同构成了人体的物质代谢。【非常重要】

（三）核心概念解析：能量转化——生命的“动力引擎”

【环节设计】在理解了物质变化的基础上，本环节着重探讨能量的同步变化，这是突破本节难点【难点】的关键。

1.【难点】能量的“释放”——细胞的呼吸作用：教师引导学生将视线从宏观系统聚焦到微观细胞。提问：“物质在变化过程中，能量发生了什么？葡萄糖在燃烧时可以释放光和热，那么它在细胞内‘燃烧’（氧化分解）时，能量又是如何释放的呢？”教师播放细胞有氧呼吸的简化三维动画，强调在线粒体这一“动力工厂”中，葡萄糖等有机物与氧气结合，被彻底分解成二氧化碳和水，同时储存在有机物中的化学能被释放出来。在此，教师需清晰地指出，呼吸作用（包括外呼吸和内呼吸）的本质就是有机物的氧化分解，是人体一切能量的最终来源。【高频考点】

2.【非常重要】能量的“货币”——ATP的妙用：教师提出问题：“细胞释放出的能量，并不能直接被生命活动所用，比如肌肉收缩、神经传导，它们需要一个‘能量中间人’。这个‘能量中间人’是谁？”教师引出ATP（三磷酸腺苷）这一核心概念。通过生动的比喻（如“能量的通用货币”或“可充电电池”）和简单的图示，讲解ATP与ADP的相互转化。当有机物释放能量时，这些能量被用来将ADP（二磷酸腺苷）和磷酸合成为ATP，能量就储存在ATP的高能磷酸键中；当肌肉收缩、发光、发电等生命活动需要能量时，ATP又迅速水解为ADP和磷酸，同时释放出能量供其使用。教师需强调ATP在细胞中含量虽少，但转化极其迅速，是生命活动的直接能源物质。【难点突破】【核心概念】

3.【重要】能量的“利用”——无处不在的动力：教师引导学生举例，生命活动的哪些方面需要能量？学生可以从肌肉收缩（运动）、主动运输（物质吸收）、生物发光（萤火虫）、生物放电（电鳗）、合成代谢（合成自身物质）、维持体温等多个角度进行回答。教师总结，能量贯穿了生命活动的每一个细节，没有能量就没有生命。

（四）系统整合：物质转化与能量转化的“孪生关系”

【环节设计】本环节旨在将前两个环节的内容进行深度融合，构建完整的知识体系，是达成教学目标的升华阶段。【非常重要】

1.【非常重要】构建概念模型：教师引导学生以小组合作的形式，绘制一张“人体内物质与能量转化关系概念图”。要求图中必须包含：食物（糖类、脂肪、蛋白质）、消化吸收产物、细胞、氧气、二氧化碳、水、ATP、ADP、生命活动（如肌肉收缩、主动运输、合成代谢、维持体温）、能量输入与输出等核心要素。教师巡视指导，选取优秀作品进行展示和点评。通过建模过程，学生能直观地看到，物质的变化（如葡萄糖→CO₂+H₂O）必然伴随着能量的变化（化学能→热能和ATP中的化学能）；而能量的利用（ATP→ADP+Pi）又驱动着新的物质变化（如合成蛋白质、转运离子）。两者如同一枚硬币的两面，不可分割。【难点彻底突破】【核心素养达成】

2.【热点】案例分析与应用：教师呈现几个贴近生活的案例，要求学生运用刚刚构建的概念模型进行解释：

（1）为什么人在饥饿时会感到头晕、乏力，吃块糖后能迅速缓解？

（2）为什么冬泳爱好者在入水前要进行充分的热身运动？

（3）为什么病人无法进食时需要静脉输入葡萄糖？

（4）为什么有些人“喝凉水都长肉”，而有些人却“怎么吃都不胖”？（引导学生从物质转化和能量代谢平衡的角度进行探讨，涉及遗传、基础代谢率等因素，开阔学生视野，但不作为考试要求。）

通过对这些案例的讨论，学生不仅能巩固所学知识，更能体会到科学知识在实际生活中的应用价值，达成科学态度与社会责任的目标。

（五）知识建构与反馈

【环节设计】

1.【基础】知识梳理：教师引导学生回顾本节内容，以板书框架为基础，梳理出清晰的知识脉络。强调物质代谢和能量代谢是人体新陈代谢的两个方面，它们相互联系、相互依存，共同构成了生命活动的动力和基础。帮助学生形成系统化、结构化的知识体系。

2.【高频考点】课堂检测：设计几个短小精悍的题目，快速检测学生对本节核心概念的理解。

（1）人体生命活动所需的能量主要来源于（）（A.糖类B.脂肪C.蛋白质D.维生素）【基础】

（2）人体主要的储能物质是（）（A.糖类B.脂肪C.蛋白质D.无机盐）【基础】

（3）人体生命活动的直接能源物质是（）（A.葡萄糖B.脂肪C.ATPD.血糖）【重要】

（4）简答题：简述为什么说“生命活动是物质和能量的统一体”？【非常重要】

3.【热点】课后实践：布置一项长期探究性作业，鼓励学生将课堂所学延伸到课外。“请你为自己和家人设计一份科学、合理的一日食谱，并说明你的设计依据（需从物质和能量转化角度进行分析）。一周后，记录执行过程中的感受与遇到的问题，并尝试进行优化调整。”通过此项活动，将科学知识内化为生活智慧，培养健康生活的实践能力。

六、板书设计

一、物质转化——新陈代谢的基础

1.消化吸收：食物→小分子有机物

2.合成代谢：小分子→自身物质（储存能量）

3.分解代谢：自身物质→废物+能量（释放能量）

4.三大物质转化关系：糖类、脂肪、蛋白质相互转化（以糖类和脂肪为主）

二、能量转化——生命活动的动力

1.能量来源：细胞呼吸作用（有机物+氧气→二氧化碳+水+能量）

2.能量直接利用形式：ATP

ATP↔ADP+Pi+能量（合成与水解）

3.能量去向：肌肉收缩、神经传导、主动运输、合成代谢、维持体温等

三、物质与能量的关系——生命活动的统一体

1.物质变化伴随能量变化

2.能量变化驱动物质变化

3.共同构成新陈代谢，维持生命

七、教学反思与预设

（一）教学反思

本节教学设计力图打破传统教学中将各系统知识割裂的局面，以“物质转化”和“能量转化”为核心，通过问题驱动、模型建构、案例分析等多种教学策略，引导学生从整体视角认识人体生命活动的本质。特别注重将抽象的生物学概念（如ATP）通过生动的比喻和动画进行“降维”处理，帮助学生跨越认知障碍。课堂引入的剧烈运动体验，以及贯穿始终的生活案例分析，有效激发了学生的学习兴趣和探究欲望，促进了知识向能力的迁移。从知识传授走向素养培育，是本节课设计的根本遵循。

（二）课堂生成预设

1.预设一：学生在构建概念图时，可能会遗漏“氧气”和“二氧化碳”在