高中生物-細(xì)胞的能量“貨幣”ATP教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

教學(xué)設(shè)計(jì)1教學(xué)目標(biāo)基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo):(1)通過(guò)ATP結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)特點(diǎn)的學(xué)習(xí)，認(rèn)同物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能觀;通過(guò)學(xué)習(xí)ATP和ADP的迅速轉(zhuǎn)化，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀;嘗試用物質(zhì)和能量觀解釋ATP的合成與分解總是伴隨著能量的吸收或釋放而進(jìn)行。(2)通過(guò)物理建模明確ATP分子的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn);分析ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的機(jī)制，歸納ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量的來(lái)源和去向。(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與交流討論，發(fā)展科學(xué)探究能力，并養(yǎng)成求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。(4)關(guān)注ATP在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，并能主動(dòng)向他人宣傳有關(guān)ATP的科學(xué)知識(shí)。2教學(xué)過(guò)程2．1觀看視頻，問(wèn)題導(dǎo)入新課從《秋夕》中“輕羅小扇撲流螢”的美景導(dǎo)入，教師播放螢火蟲(chóng)發(fā)光原理的視頻，提出問(wèn)題:螢火蟲(chóng)發(fā)光的過(guò)程需不需要能量?什么物質(zhì)提供能量?葡萄糖能直接為細(xì)胞供能么?通過(guò)一系列問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)富有詩(shī)意的秋景圖、生動(dòng)的微課視頻，激發(fā)學(xué)生探究直接能源物質(zhì)的興趣，并為后面的教學(xué)環(huán)節(jié)“探究ATP的利用”埋下伏筆。2．2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究ATP的功能，強(qiáng)化科學(xué)探究能力學(xué)生根據(jù)教師提出的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞峁┑膶?shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路，并完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程。2．2．1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路教師展示實(shí)驗(yàn)材料:搗碎的螢火蟲(chóng)發(fā)光器、生理鹽水、葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP制劑、蒸餾水和4支試管等，并提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究為螢火蟲(chóng)發(fā)光直接供能的物質(zhì)。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路并展示。2．2．2教師提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生思考:為什么要將試管放在暗處15分鐘，直到熒光消失?用不同能源物質(zhì)加入到試管后，放在暗處分別會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么?通過(guò)觀察現(xiàn)象可以得到怎樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)論?教師根據(jù)學(xué)生的回答引導(dǎo)學(xué)生自主完善實(shí)驗(yàn)思路并得出ATP的功能。設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析，強(qiáng)化學(xué)生變量分析、設(shè)計(jì)方案等科學(xué)探究能力，發(fā)展科學(xué)探究核心素養(yǎng)。2．3構(gòu)建模型探究ATP的結(jié)構(gòu)，提升科學(xué)思維水平學(xué)生先根據(jù)教材內(nèi)容，合作搭建ATP結(jié)構(gòu)模型，再通過(guò)ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和結(jié)構(gòu)模型的比較，加深對(duì)ATP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的認(rèn)知。2．3．1構(gòu)建模型教師提問(wèn):ATP作為細(xì)胞的直接能源物質(zhì)，具有怎樣的結(jié)構(gòu)才可以承擔(dān)這一功能呢?學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容后，小組合作利用腺嘌呤、核糖、磷酸、特殊化學(xué)鍵、普通化學(xué)鍵等模型材料構(gòu)建出ATP結(jié)構(gòu)模型。選取一個(gè)小組進(jìn)行模型展示，并講解各部分名稱及連接方式。另選一個(gè)小組板書ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，并標(biāo)明各部分名稱及連接方式。教師根據(jù)學(xué)生展示的結(jié)果引導(dǎo)其他小組學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)并完善模型。2．3．2學(xué)生搶答學(xué)生認(rèn)同ATP的結(jié)構(gòu)適于為細(xì)胞直接供能后，教師組織學(xué)生就下面一些問(wèn)題進(jìn)行搶答:ATP的中文名稱是什么?ATP的元素組成是什么?ATP由哪幾部分組成?ATP有幾個(gè)特殊的化學(xué)鍵?寫出ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式并解釋其含義。搶答完成后，點(diǎn)評(píng)學(xué)生的表現(xiàn)并根據(jù)回答過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。2．3．3資料分析探究ATP的特點(diǎn),初步形成ATP的穩(wěn)態(tài)平衡觀與物質(zhì)能量觀。教師展示ATP的資料:一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48kg，在緊張活動(dòng)的情況下，ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min。而細(xì)胞內(nèi)ATP、ADP的總量?jī)H有2-10mg。人體細(xì)胞每天的能量需要水解200-300摩爾的ATP，這意味著每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用2000-3000次。根據(jù)資料，小組合作討論下列問(wèn)題:說(shuō)明生物體內(nèi)如何合理解決ATP含量很少，但總需求量很大的矛盾?2．3．4深度思考引導(dǎo)學(xué)生深入思考ATP、ADP和AMP之間的聯(lián)系，通過(guò)模型構(gòu)建理解AMP（腺苷一磷酸）也就是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本單位之一。設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)構(gòu)建模型使學(xué)生對(duì)ATP的結(jié)構(gòu)形成直觀的認(rèn)知;通過(guò)類比學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)特殊化學(xué)鍵的感性認(rèn)知，并在搶答過(guò)程中修正和強(qiáng)化認(rèn)知。物理建模和過(guò)程模擬有利于學(xué)生提升科學(xué)思維水平，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。2．4資料分析探究ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)同穩(wěn)態(tài)平衡觀與物質(zhì)能量觀學(xué)生分析資料，自主歸納ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系式并分析ATP作為“能量貨幣”的原因。教師展示ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的資料:資料1:用α、β和γ表示ATP上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A-Pα～Pβ～Pγ)，現(xiàn)有甲乙兩組ATP溶液，甲組用32P標(biāo)記ATP的β位的磷酸基團(tuán)，乙組用32P標(biāo)記γ位的磷酸基團(tuán)，然后分別加入等量的ATP水解酶，短時(shí)間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團(tuán)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有乙組中游離的磷酸基團(tuán)帶有放射性。資料2:醫(yī)生通常給術(shù)后不能進(jìn)食的病人注射葡萄糖液補(bǔ)充能量。植物在光照條件下，葉綠體能合成ATP并制造糖類;在無(wú)光情況下，葉綠體不能合成ATP，也不能制造糖類。根據(jù)資料，小組合作討論下列問(wèn)題:①資料1說(shuō)明ATP哪一個(gè)特殊化學(xué)鍵更容易斷裂?寫出ATP水解反應(yīng)式。②資料中說(shuō)明ATP合成需要的能量來(lái)源有哪些?在哪些場(chǎng)所進(jìn)行?小組展示討論結(jié)果。教師評(píng)價(jià)并概念總結(jié):細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡中，是生物界的共性。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)信息的提取與分析過(guò)程使學(xué)生發(fā)展基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行歸納與概括的科學(xué)思維能力；形成關(guān)于ATP合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，物質(zhì)合成與分解伴隨著能量的吸收與釋放的物質(zhì)與能量觀。2．5拓展舉例，探究ATP的利用教師展示關(guān)于“ATP利用”的動(dòng)態(tài)圖片，引導(dǎo)學(xué)生拓展思考關(guān)于“ATP為主動(dòng)運(yùn)輸供能”的事例并進(jìn)行概念提升:細(xì)胞中的吸能反應(yīng)一般與ATP的水解相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系。通過(guò)類比推理得出：ATP是細(xì)胞的能量“通貨”這一結(jié)論。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)圖文信息的獲取和分析過(guò)程使學(xué)生的興奮度得以保持，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的歸納與概括的科學(xué)思維能力，類比推理的能力，進(jìn)一步完善幫助學(xué)生構(gòu)建物質(zhì)合成與分解伴隨著能量的吸收與釋放的物質(zhì)與能量觀。學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)了解到糖類是細(xì)胞的主要能源物質(zhì)，脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)并且意識(shí)到細(xì)胞在進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸?shù)纫幌盗猩顒?dòng)時(shí)需要能量供應(yīng)，由此引發(fā)糖類或脂肪能否給生命活動(dòng)直接供能的認(rèn)知需求。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了核酸的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)ATP結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)做了相應(yīng)的鋪墊，通過(guò)課前測(cè)試進(jìn)一步明確鞏固這部分內(nèi)容。接下來(lái)的細(xì)胞呼吸和光合作用更是圍繞ATP的合成與利用展開(kāi)，因此本節(jié)課對(duì)于新舊知識(shí)的承接具有重要作用。效果分析本節(jié)課從杜牧的《秋夕》的情境導(dǎo)入，由螢火蟲(chóng)的發(fā)光這一生活化現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，層層遞進(jìn)的展開(kāi)教學(xué)。學(xué)生愛(ài)學(xué)樂(lè)學(xué)，較好的完成的教學(xué)目標(biāo)的預(yù)設(shè)，課堂效率高。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)不僅豐富了學(xué)生的知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力方面也得到了提高。生命觀念中的物質(zhì)和能量觀得到了強(qiáng)化，科學(xué)思維的能力得到了鍛煉，科學(xué)探究的意識(shí)得到了啟迪。教材分析《細(xì)胞的能量“貨幣”—ATP》是新課標(biāo)人教版高中生物必修I《分子與細(xì)胞》第5章《細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用》中第2節(jié)的內(nèi)容?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》在“分子與細(xì)胞”模塊的概念2中明確要求“解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)”。因此，教材緊緊圍繞“ATP是細(xì)胞的能量貨幣”這一重要概念組織相關(guān)內(nèi)容，主要包括ATP的分子組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，以及ATP在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用。其中ATP化學(xué)組成特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化分別是教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解到糖類是細(xì)胞的主要能源物質(zhì)，脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)并且意識(shí)到細(xì)胞在進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸?shù)纫幌盗猩顒?dòng)時(shí)需要能量供應(yīng)，由此引發(fā)糖類或脂肪能否給生命活動(dòng)直接供能的認(rèn)知需求。而接下來(lái)的細(xì)胞呼吸和光合作用更是圍繞ATP的合成與利用展開(kāi)，因此本節(jié)課對(duì)于新舊知識(shí)的承接具有重要作用。課后檢測(cè)1、一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基團(tuán)和特殊的磷酸鍵數(shù)目依次是（）A．1，2，2B.1，2，1C.1，3，2D.2，3，12、如果一個(gè)ATP脫去兩個(gè)磷酸，該物質(zhì)就是構(gòu)成RNA的基本單位之一，稱為（）A.腺嘌呤核糖核苷酸B.鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷酸C.胞嘧啶核糖核苷酸D.脲嘧啶核糖核苷酸3、下列有關(guān)ATP的敘述，正確的是()A．線粒體是藍(lán)藻細(xì)胞產(chǎn)生ATP的主要場(chǎng)所B．光合作用產(chǎn)物中的化學(xué)能全部來(lái)自ATPC．ATP分子由1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成D．細(xì)胞連續(xù)分裂時(shí)，伴隨著ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化4、下列過(guò)程中ADP含量增加的是（）A．Ｋ＋進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞B．苯進(jìn)入生物細(xì)胞C．氧氣進(jìn)入組織細(xì)胞D．甘油進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞課后反思本節(jié)課在核心素養(yǎng)視域下運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、物理建模、過(guò)程模擬、資料分析等教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生直觀理解ATP的結(jié)構(gòu)和功能觀，概括ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過(guò)程的特點(diǎn)，歸納ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化關(guān)系式，分析ATP作為“能量通貨”的原因，深刻理解物質(zhì)和能量觀。在教學(xué)中，教師利用情境質(zhì)疑引導(dǎo)學(xué)生自主探究，將生物學(xué)科核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化為具體、可感知的教學(xué)目標(biāo);學(xué)生在生成概念的同時(shí)，形成生命觀念，發(fā)展科學(xué)思維水平，強(qiáng)化科學(xué)探究能力，感知生物學(xué)科在社會(huì)生活中的重要價(jià)值。課標(biāo)分析《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》在“分子與細(xì)胞”模塊的概念2中明確要求“解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)”。因此，