“生命的物质基础”单元教学设计.doc

“生命的物质基础”单元教学设计沪新中学 葛晓蕾一、单元教材内容分析生命科学是研究自然界生物体的生命活动的，而生命活动的产生有它的基础。本单元从“生物体中的无机化合物”和“生物体中的有机化合物”着手，介绍组成生物体的基本物质形式和功能。并引导学生通过比较分析，认识到组成生物体的元素来自无机自然界，生命是物质的一种特殊表现形式。本单元是高中生命科学中最基础部分，通过本单元的学习，将使学生认识生物体与无机世界在元素组成上的统一性，认识不同生物体在分子水平上的统一性，认识生命活动共同的物质基础，从而为学习细胞结构与功能的统一，生活细胞中物质、能量和信息的传递和交流，探索生命活动规律和生命本质等奠定必要的知识基础。本单元分两节，按先易后难的顺序，先讲无机物中的水和无机盐，有机物中的糖类和脂类，再重点讲述蛋白质和核酸。各种成分都讲了它们的含量，元素组成，结构和功能。本单元设两个实验，“实验一”是鉴定生物组织中的有机物成分，一方面可以验证所学知识的真实性，并一方面也强调生化实验中一些基本的实验技能以及初步的分析问题能力，让学生初步学会一些实验探究的方法。二、学情分析经过初中阶段的学习，学生具有了一定的生物学基础。但是学习这一单元内容，必将涉及许多无机和有机化学的知识，而有机化学此时学生还没有学过，所以学习起来会有一定困难，需要教师讲一点化学知识。另外，这一单元的学习，有助于在初中阶段生物教学的基础上，提升学生的实验探究，深入分析以及知识迁移等能力。三、单元教学目标分析1、课程标准对本单元的教学要求组成生物体的化学元素和化合物大体相同，即生命活动都具有共同的物质基础。本章强调生化实验中一些基本的实验技能，以及初步分析问题的能力，使学生初步学会一些探究方法。学习内容学习水平活动建议及说明生命的物质基础生物体中的无机化合物水A1.概述糖类、脂质、蛋白质、核酸和维生素的种类和作用，蛋白质的结构和功能。2.检测食物样品中还原性糖、脂肪和蛋白质。无机盐A生物体中的有机化合物实验2.1食物中主要营养成分的鉴定A糖类A脂质A蛋白质A实验2.2 溶液中蛋白质含量的测定（选做）B核酸A维生素A2、本单元教学目标：1知识与技能（1）能说出生命活动的元素和物质有哪些。（2）能举例说明各种化合物的组成及其重要作用。2过程与方法（1）通过对各种化合物成分、功能的学习，特别是对蛋白质的分子组成、结构的复杂性和功能多样性的学习，实例分析，了解生物体内化合物的种类和作用。（2）学生经历物质鉴定的过程，学习物质鉴定的基本方法及其在鉴定食物营养成分中的用途，初步具备解释实验现象的能力。（3）通过分析生物大分子的共同特性，体会大分子的结构层次性。3情感态度与价值观通过学习各种化合物，使学生理解生命的物质性，生命物质变化发展的特殊性。3、各专题教学目标第一节 生物体中的无机化合物1.知识与技能（1）能描述水在生物体中的作用，生物体需要足够的水。（2）能说出生物体中无机盐及其维持正常生命活动的重要作用。（3）能知道生物体需要适量无机盐的科学原理。2.过程与方法比较人体组织器官中水的含量，以及不同生物体的含水量，分析水在生命活动中的作用。3.情感态度与价值观（1）感悟生命的物质性，初步形成正确的生命观。（2）感悟生命活动中物质的“需要”和“适量”的辩证关系。学习重点：水和无机盐在生命活动中的作用。第二节 生物体中的有机化合物1.知识与技能（1）知道糖类、脂质、蛋白质、核酸和微生素等有机物的种类和作用。说出蛋白质的结构及功能。（2）初步学会鉴定糖类、脂肪和蛋白质的生化检测方法。2.过程与方法（1）分析实例，了解生物体内有机化合物的种类和作用。（2）描述物质鉴定的基本方法及其在鉴定食物营养成分中的用途。3.情感态度与价值观（1）从生物大分子水平上感受生物体结构和功能的统一性。（2）体验合理营养的必要性。学习重点：蛋白质的结构和功能学习难点：蛋白质的结构四、单元教学知识树【各章节教学内容框架】思维导图五、单元教学建议1、教学可以从实例出发，引导学生在分析实例的基础上学习主要知识点。2、可以运用直观教学手段，如模型、图片、动画、视频等，化简为繁。3、教学应体现结构层次性，突出蛋白质从小分子到大分子的结构，为后续中心法则的教学做铺垫。4、物质鉴定的实验为探究性教学，非验证性，如探究哪些食物含有哪些营养成分。5、相关资源六、单元课时数建议：4节理论课，2节实验课七、教学实施1、各专题教学设计第一课时：水和无机盐教学内容教师的教学指导活动学生的学习活动教学说明情景引入多媒体情景设置：运用动画填图的方式突出某陆生生物中各种化合物占的比例。根据图片资料认识到生物体中化学元素通常以化合物的形式存在的，并找出含量最多和最少的化合物（水和无机盐）。把教材中的图经过处理后用多媒体的形式展示。化合物的分类要求学生根据教材对生物体内的化合物进行分类。用恰当的方式表述化合物的分类：无机物和有机物，无机物又可分为水和无机盐，有机物分为糖类、脂质、蛋白质、核酸、维生素。可以要求学生用有利于自己记忆的方式进行分类。水的功能出示一些植物（缺水状态和正常状态），多媒体显示有关的图片，引导学生仔细看图和实物（结合教材），总结水的重要功能。仔细看实物和教材，总结出水的重要功能。1构成了细胞生存的液体环境。2细胞内各种化学反应理想介质。3有助于养料和废物的运输。4有助于保持身体正常的体温。图片主要是一些细胞的结构图、血液的成分等人每天的饮水量设问：水对于人的重要性已经显而易见了，那么人体每天至少补充多少水呢？出示阅读材料。阅读材料指出饮水量(每天2升)。材料可由教师提供，也可要求学生自己课前收集，让学生真切体会保护水资源的紧迫性。水的含量提问：由此可见，水对于各种生物的生命活动都是极为重要的，那么不同种类的生物的含水量是否相同呢？有何规律？出示表（或直接参照教材）。同种生物不同器官的含水量是否相同？代谢旺盛的器官与含水量的关系如何？出示表（或直接参照教材）。分析数据，得出结论：1构成大多数生物体的成分中水的含量最多，一般为60-95%左右。2水生生物体内含水量比陆生的多。学生分析数据，得出结论：代谢旺盛的组织器官含水量较多。这两张图表的分析是较简单的，对于较好的学校，可以深入，比如：为什么人体中含水量最高处不是血液而是胎儿的脑？休眠种子的含水量为什么低？（可以和学生日常生活中结合）无机盐的引入出示运动会照片，问：军训时服装上会留下白色斑迹，这是什么？足球运动员在场上使用什么样的饮料？为什么？学生回答：矿泉水、盐汽水等，因为失水时会损失无机盐。和学生的校园生活密切结合，引发了学生极大的兴趣。无机盐的含量、存在的形式提问：无机盐在生物体中含量如何？以什么状态存在？学生回答：少, 1%。离子状态。无机盐的生理作用提问：无机盐对生物体有什么作用？出示有关的一些图片，结合生活实例，组织讨论。讨论，交流仔细看图，总结出无机盐的主要功能。1组成复杂化合物； 2参与酶的调节和活化；3维持细胞渗透压和调节pH值。图片内容主要是：部分有机物的化学结构式，红细胞在三种不同盐溶液中的细胞形态图，还有生活小资料（抗胃酸可选哪些药？）小结要求学生对今天所学内容进行总结。学生对所学内容进行总结，相互之间可以补充。第二课时：糖类和脂质1糖类是细胞中很重要的一大类有机化合物，广泛地分布于动植物体中。只由 C 、 H 、 O 三种元素组成，三者的比例一般为 1 2 1 。 糖类的教学，可用讲授法结合谈话法进行。运用复合投影片或列表等多种直观手段。 糖类包括小分子的单糖、双糖和大分子的多糖。了解其种类和对生命活动的作用。最后概括糖类主要功能。 糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质。 单糖、二糖和多糖三者的关系、可举下例说明，从而进一步理解糖类是生命活动提供能量的主要来源。 糖类是细胞结构的重要组成成分。 多糖如淀粉、糖原是动植物细胞中贮存能量的物质。 2脂质是生物体中另一类重要的有机化合物，主要组成元素也是 C 、 H 、 O( 有的脂类还含 P 和 N 等 ) ，脂质在细胞中具有独特的生物学功能。脂质教学主要突出脂肪、磷脂的生理作用。 （1）脂肪：是生物体内主要储能物质。 1 克脂肪在体内氧化分解释放能量是 38.91 千焦。 1 克糖类或蛋白质在体内氧化分解释放能量是 17.15 千焦。 可以看出，脂肪每克所含能量多、比重小所占体积小，对于贮存能量有利。 此外，动物和人体内脂肪还有维持体温、保护内脏等作用。 (2) 磷脂：如磷脂是构成细胞膜等膜结构的重要成分，出示磷脂组成示意图。为后面学习细胞膜的知识奠定基础。 （3）固醇：如植物体内的豆固醇，动物和人体内的胆固醇、性激素、维生素 D 、肾上腺皮质激素等，固醇类物质对生物体维持正常代谢和生殖等起重要作用。 糖类和脂类对生命活动有不同作用，再让学生比较糖类和脂肪在生理作用上有无相同之处：两者都是能源物质。生命系统的一切生命现象和代谢活动都需要不断地输入能量才能运转，因此它们对细胞和生物体进行能量代谢是极为重要的。第三课时：蛋白质学生掌握蛋白质知识需要一定的有机化学的知识基础。教师主要采用讲授法授课，但要密切注视学生学习情况，及时收集反馈信息，以便变更教学方法、调整教学进度和授课节奏。 讲授蛋白质知识，从一开始就要强化学生对蛋白质在生命中重要性的认识，唤起学生努力学好蛋白质的欲望。 (1) 蛋白质是细胞和生物体中最重要的物质，它对生命的重要性体现在两个字上：质与量上。 恩格斯说过这样的话：“生命是蛋白质的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白质化学组成部分不断地自我更新。”这句话的意思是：没有蛋白质存在，也就没有生命。蛋白质是一切生命活动的体现者，有什么样的蛋白质就能表达出什么样的生物性状。由此可见，蛋白质对于生命的重要性。 蛋白质对于生命的重要性，不仅反映在质的方面、而且也表现在量上。如蛋白质在细胞中含量仅次于水，在有机物中含量最多、占细胞干重的 50 以上。 蛋白质是生物大分子、高分子有机物，它有四大特点： 相对分子质量大； 分子结构复杂； 种类极其多样； 功能极为重要。 在上述四点中，应抓住蛋白质结构复杂这条主线，把蛋白质的结构层次、组成情况一一讲清楚，以帮助学生理解蛋白质结构的多样性和功能的重要性。 (2) 蛋白质的特点： 相对分子质量很大 ( 从几千到几百万 ) ，举例如下： 不管蛋白质的相对分子质量如何悬殊，每种蛋白质都由 C 、 H 、 O 、 N 四种元素组成 ( 含 C ： 50 55 ， O ： 19 24 ， N ： 15 24 ， H ： 6.5 7.3 ) 。蛋白质的平均含 N 量约为 16 ，是一种含 N 的有机物，这是蛋白质化学元素组成的一个特点。 尽管蛋白质相对分子质量很大，分子结构复杂，但都由基本组成单位氨基酸组成。组成蛋白质的氨基酸约有 20 种。 A 用板书或投影片表示氨基酸的形成： 接着用投影举几种氨基酸的结构式 ( 略 ) ，让学生找出这些氨基酸在结构上的共同点，得出 20 种氨基酸的通式： B 启发学生说出氨基酸通式在结构上的特点： (a)R 基不同、氨基酸不同。 (b) 每个氨基酸分子至少都含有一个氨基 (-NH 2 ) 和一个羧基 (-COOH) ，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。 由于氨基酸分子的化学键的立体特点，学生对于氨基酸结构通式的第二点比较费解。教师需通过直观手段、精选一些例题讲解、设法突破。 C 氨基酸是如何构成蛋白质的呢？ 引导学生探求：蛋白质即是高分子有机物、分子相对质量很大，而构成蛋白质的氨基酸仅 20 种。可以断定每个蛋白质分子应是由 20 种成百上千个氨基酸构成的。那么氨基酸是如何构成蛋白质分子的呢？ 用活动投影片先演示两个氨基酸连接方式： 活动投影片能较为直观地显示：脱水缩合，肽键的形成以及由 2 个氨基酸分子缩合而成二肽的过程。如此，再结合一个氨基酸则为三肽，三肽以上称为多肽，多肽呈链状结构，叫做肽链。接着指出：蛋白质分子不仅有复杂的化学结构，还有复杂的空间结构，才表现出蛋白质的生物活性。 上述内容可用下式表示： 展示：胰岛素分子立体结构图。由 2 条肽链 51 个氨基酸分子构成、 A 链含 21 个氨基酸， B 链含 30 个氨基酸。胰岛素是众多蛋白质分子中相对分子质量较小的一种蛋白质。 小结：蛋白质分子结构层次表解如下：种类极其多样。 学习完蛋白质的分子结构层次，应组织学生讨论：从结构上看，为什么蛋白质的种类多种多样？讨论中，教师引导学生从下式表示的四个方面来理解： 举例：假如有一条肽链由 100 个氨基酸组成，氨基酸种类是 20 种，问可形成多少不同结构的蛋白质分子？答案是 20 100 ，加上空间结构千差万别，蛋白质的结构极其多样。实际上，每个蛋白质分子的氨基酸数目决不止 100 个，而是成百上千个，因此蛋白质的种类是极其多样的。有人估计，生物界里的蛋白质有 100 亿种以上。 蛋白质分子功能极为重要蛋白质是一切生命活动的体现者。 蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质分子功能多样性。概括有： 师生共同得出结论： 蛋白质是细胞和生物体中主要的有机化合物，是一切生命活动的体现者。蛋白质的多样性是形形色色生物和绚丽多彩生命活动的物质基础。第四课时：核酸和维生素1核酸是什么？有什么作用？ (1) 先交待核酸功能：核酸存在于每一个生物体中，是一切生物的遗传物质，对于生物体的遗传性，变异性和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。对于这句话学生一定不甚理解。只要求学生知道核酸是一切生物的遗传物质，后面部分点到即可。究竟什么是遗传性、变异性、蛋白质的生物合成是怎么回事，遗传物质的详细分子结构等知识，留在第五章再讲，以分散难点。 (2) 核酸同样是高分子化合物，相对分子质量在几十万至几百万。其分子结构层次是： 元素组成：基本元素是 C 、 H 、 O 、 N 、 P 。 基本单位：和蛋白质一样也有基本组成单位核苷酸。 基本组成物质：一个核苷酸由三部分组成： 基本单位的连接：每个核酸分子是由不同种类的成百上千个核苷酸互相连接而成的长链。 (3) 核酸的分类：根据所含五碳糖种类不同，核酸分两大类： 指出：不同的生物所具有的 DNA 和 RNA 中核苷酸的序列是不同的。世界上找不出两个完全相同的生物，就因为找不出两个生物具有完完全全相同的 DNA 和 RNA 。2维生素维生素是生物的生长和代谢所必需的微量有机化合物。学生可阅读广角镜，了解维生素的过去与现在。（1）分类 水溶性 脂溶性（2）生理作用（3）如何避免维生素缺乏症？学生可通过不同方式，课前收集分析身边各种与本节内容有关的主题，用自己的观点进行评论。3细胞的化学成分小结。 可运用幻灯片，主要由学生回答进行概括小结。顺序是： (1) 生物体的生命活动有其共同的物质基础构成原生质的各种化合物 ( 要求学生说出六类 ) 。 (2) 要求学生说出组成化合物的基本元素。 (3) 要求学生说出每类化合物的种类和最主要的生理功能。例如糖类有单糖、双糖、多糖。单糖中核糖和脱氧核糖是组成核酸的必要物质，葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质；糖元、淀粉分别是动植物细胞中的储能物质，概括地说：糖类是生命活动的主要能源物质。其他的化合物按幻灯片显示的内容进行小结。(4) 最后指出，构成原生质的每一种化合物，都有其重要的生理功能，但是任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动。