5.2備課素材：細胞的能量貨幣“ATP”教學設計-2022-2023學年高一上學期生物人教版（2019）必修1

細胞的能量貨幣“ATP”教學設計1.教材分析細胞代謝能夠進行既離不開酶的催化作用，又離不開能量的推動，ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)，ATP的來源是細胞呼吸，有機物中的能量根本是來源于光合作用，因此，對ATP的學習，有助于從能量轉(zhuǎn)化角度將呼吸作用和光合作用聯(lián)系起來。ATP的結(jié)構(gòu)與前面所學的元素和化合物知識有一定的聯(lián)系，同時ATP是模塊二中將要重點學習的核苷酸的衍生物。本節(jié)內(nèi)容與物理中能量的內(nèi)容聯(lián)系比較緊密。2.學情分析本節(jié)內(nèi)容之前學生已學習了細胞新陳代謝的概念，生物催化劑-酶，生物體的物質(zhì)、結(jié)構(gòu)基礎。從學生的心理特點來看，高二學生具有一定的自學能力，對能引起他們思考的問題較感興趣。學生雖然具備一定知識基礎、自學能力，但是學生的認識還需在課堂上統(tǒng)一、鞏固，而且本節(jié)的重難點對學生還有較大的難度，還有著可拓展的空間，需要在資料補充、合作交流的過程中完成。3.教學目標①通過探究活動，知曉ATP的功能，發(fā)展物質(zhì)與能量觀，提高實驗探究能力；②利用紙片模型搭建ATP的結(jié)構(gòu)，對應ATP功能，發(fā)展結(jié)構(gòu)與功能觀，提升建模、思辨等思維能力；③分析ATP－ADP的循環(huán)及其對細胞供能的意義，提高問題解決能力，能運用歸納概括、批判性思維等科學思想探討生命現(xiàn)象；④通過認識醫(yī)用ATP片劑理解ATP的重要意義，體驗生物學原理在生產(chǎn)實踐中的應用價值。4．重點難點教學重點：（1）ATP分子結(jié)構(gòu)與高能磷酸鍵（2）ATP、ADP相互轉(zhuǎn)化（3）ATP是細胞的能量通貨教學難點：（1）ATP、ADP相互轉(zhuǎn)化（2）ATP是細胞的能量通貨解決途徑：通過看圖、寫簡式、分析各個字母符號含義，細化掌握“ATP分子結(jié)構(gòu)與高能磷酸鍵”；通過小組討論、實驗設計、數(shù)據(jù)資料補充等方式，突破“ATP、ADP相互轉(zhuǎn)化”和“ATP是細胞的能量通貨”的兩個重難點。5.教學過程5.1引入環(huán)節(jié)——創(chuàng)設情境，知情結(jié)合教師以晉朝車胤囊螢的故事和杜牧的詩《秋夕》引入能量的話題，并展示古代戰(zhàn)爭“滾木雷石”防敵技術的圖片，讓學生思考螢火蟲光能的來源，體會能量之間的相互轉(zhuǎn)化，最終使學生理解化學能是細胞內(nèi)最主要的能量形式。核心素養(yǎng)指向點：熒光流溢的夏夜美景讓學生感受生命的美感，了解生物特點，發(fā)展生命觀念。5.2探究環(huán)節(jié)——實驗探究，引發(fā)新知教師提出問題：螢火蟲體內(nèi)何種物質(zhì)的化學能可直接轉(zhuǎn)化為光能？是否是前面所學的能源物質(zhì)——葡萄糖、貯能物質(zhì)——脂肪？教師通過提供螢火蟲發(fā)光的背景資料，課件展示實驗材料（包括磨成粉末的螢火蟲尾部發(fā)光器、葡萄糖溶液、油脂溶液、ATP溶液、試管等），為學生搭好腳手架后，再讓其分組充分討論，設計實驗步驟。在教師的引導下，學生開展討論，獲得完善的實驗步驟。教師展示實驗結(jié)果的動畫，表明只有加入ATP溶液的試管發(fā)出淡黃色的熒光。此時，學生討論得出結(jié)論：ATP中的化學能可轉(zhuǎn)化為光能。核心素養(yǎng)指向點：通過提供資料，培養(yǎng)學生的實驗設計與探究能力。問題的提出、資料的分析與討論需要學生的質(zhì)疑、綜合分析、判斷、歸納等科學思維能力。5.3解釋環(huán)節(jié)——深入會意，聯(lián)系生活掌握ATP的化學組成與結(jié)構(gòu)是理解其功能的最佳途徑，教師展示片剪好的分別代表腺嘌呤（正方形）、核糖（五邊形）、磷酸基團（圓形）、普通磷酸鍵（加粗橫線）、高能磷酸鍵（加粗波浪線）、能量（爆炸形）的紙片。各學習小組通過閱讀教科書，討論各成分之間的連接順序，派代表在黑板上搭建模型并講解、分析結(jié)構(gòu)特點。教師需進一步解釋：普通磷酸鍵水解的自由能只有2~5kJ/mol，而高能磷酸鍵水解時釋放的能量約為30kJ/mol，自由能高，易水解釋放能量或轉(zhuǎn)化成其他形式能量。接著，聯(lián)系實際，展示購買的ATP藥劑，請學生朗讀說明書中的藥理作用，讓學生直觀體驗。核心素養(yǎng)指向點：運用“模型與建?！眮硖接懮F(xiàn)象及規(guī)律是重要的科學思維，構(gòu)建ATP的分子結(jié)構(gòu)模型可解決認知與記憶難題。學生所形成的結(jié)構(gòu)與功能觀是：ATP含高能磷酸鍵，易水解快速釋放大量能量，所以是細胞內(nèi)直接的能源物質(zhì)。5.4遷移環(huán)節(jié)——制造沖突，拓展外延教師指出：成人體內(nèi)ATP總量約為2mg，只夠劇烈運動時維持3s，因此依賴于ATP與ADP分子之間的快速轉(zhuǎn)化，ATP水解產(chǎn)生ADP，釋放能量用于生命所需。而生物的呼吸作用與光合作用產(chǎn)生的能量可使ADP快速再生為ATP，二者不停轉(zhuǎn)化且處于動態(tài)平衡之中。若ATP是小額鈔票，葡萄糖則像大額鈔票，脂肪似銀行卡，蛋白質(zhì)如不動產(chǎn)，它們氧化分解釋放的能量，可通過ATP的合成與分解用于其他生命活動。由此，幫助學生理解ATP是細胞代謝的“能量通貨”。核心素養(yǎng)指向點：學生所形成的物質(zhì)與能量觀是：營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解產(chǎn)生能量，通過ATP用于各項生命活動，能源物質(zhì)是細胞的生命燃料。教師利用類比思維方法，幫助學生快速把握ATP、葡萄糖、脂肪與蛋白質(zhì)的關系。5.5評價環(huán)節(jié)——開拓思維，學以致用在《名偵探柯南》等懸疑片中會出現(xiàn)抑制ATP形成的氰化物等藥品。教師可請學生聯(lián)系電影，大膽思考ATP再生過程受阻的后果：氰化物的毒理在于阻擋ATP的形成，使神經(jīng)元等細胞的生理活動無法繼續(xù)，人在3～6min內(nèi)就會失去知覺而死亡。由此，學生便能領會ATP對維持生命的重要性。最后，教師展示題目進行檢測評價。核心素養(yǎng)指向點：ATP與ADP的循環(huán)是細胞完成各項生命活動的保障，也是穩(wěn)態(tài)的體現(xiàn)。因此，ATP合成受阻會有生命危險。這樣可提高學生利用所學知識解決生活問題的能力，培養(yǎng)其社會責任感，關愛自己，關愛生命。6.教學反思以核心素養(yǎng)為導向的課堂教學是我國課程