2019-2020年高中生物 第三章《1-31细胞的能量“通货”——ATP教学设计》学案 必修1.doc

2019-2020年高中生物 第三章1-31细胞的能量“通货”ATP教学设计学案 必修1 1 设计思想 生物课程标准认为，生物科学不仅是众多事实和理论，也是一个不断探究的过程。倡导探究性学习，目的是“力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养”。本节内容虽然知识难度不是很大，可引导学生通过阅读、讨论、思考以及联系生活实际来学习本课时的内容，但是又由于部分内容比较抽象，所以可以采取探究式教学，从感性材料入手，层层设问，逐渐深化知识；通过多媒体调动学生多种感官的活动，调动学生学习的积极性；通过拓展探究实验，进一步提高学生的科学素质和探究能力。2 教材分析 中学生物学课程通常包括十大主题，在细胞这一主题中，初中侧重于细胞的结构，而高中则侧重于细胞亚显微结构和功能，细胞的各种生命活动，突出了“活细胞”的特性，加强了物质和能量代谢的内容。ATP是生命直接能源物质，是细胞内能量转换和传递的“中转站”，它既区别于被形容为“生命燃料”的糖类和储能物质脂肪，又为后续的光合作用，呼吸作用中具体能量的转化过程作了铺垫，在所有生物的代谢中占有普遍的重要地位。3 学情分析 必修1第二章学生已经学习了糖类、脂肪、蛋白质等有机物，已明确了主要能源物质、储能物质、能源物质等概念，这为进一步学习ATP是直接能源物质作了铺垫，也是在本节课的学习中需要注意区分的几个概念；必修1第三章以及初中时学生也已经接触了有关光合作用、呼吸作用等生命现象，这又为学生学习光合作用和呼吸作用中能量的转化奠定了基础。4 教学目标的确定 课程标准的具体内容标准中，与本节有关的表述是“解释ATP在能量代谢中的作用”，其中内容包括ATP的分子结构及其特点，ATP与ADP的相互转化，ATP的利用等。依据新课程、教科书和学生实际将本节课的教学目标确定为： 知识目标：简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式；解释ATP在能量代谢中的作用； 能力目标：培养学生综合思维能力，自主学习能力，理论联系实际能力； 情感目标：培养学生科学意识，科学精神。体验玩中学的乐趣。5 教学重点和难点 重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用；难点：ATP与ADP的相互转化6 教学策略 教学内容 基本策略 ATP是直接能源物质 该部分内容抽象，首先通过游戏，激发学生的学习兴趣，通过引导学生回忆，搭建建构脚手架；通过实验设计让学生感受知识的产生过程，加深对生物学科本质的理解；通过“通货”的比喻，理解直接能源物质与主要能源物质的区别 ATP的结构简式 通过ATP药物实物呈现，增强学生对ATP的感性认识；通过阅读资料ATP药物说明书和课件呈现ATP的结构，以及“写一写”等环节，加强学生对ATP的理解。ATP与ADP相互转化 通过资料2，让学生分析数据，从中体验ATP在细胞中的特点，可继续采用“通货”的比喻，并通过动画形式，图文转化提问，学生算一算等师生互动活动，加强理解记忆、培养理解能力和表达能力；通过学生自学，师生共同归纳，注意与光合作用、呼吸作用知识的衔接，并与ATP的结构、功能的知识浑然一体，为进一步学习后面的知识奠定基础。 ATP的利用 一方面是要充分发挥学生的主体性，积极调动参与教学活动，让学生自己说一说，举一举例；另一方面是要充分利用教材上的图解，让学生在看图解的基础上，联系实际，讨论ATP还有哪些用途7 教学过程71 环节一：引入的设计游戏情景创设引入（1）课件显示：游戏规则让学生体验该游戏蕴藏着的奇妙和好奇！激发学生的兴趣。教师引导进入问题情景：该游戏中，手臂自动上举需不需要消耗能量？（2）引导复习：通过问题让学生回忆前面学过的能源物质。并通过问题：细胞中的糖类、脂肪、蛋白质等有机物中都储存着大量稳定的化学能，生命活动需要的能量能直接利用它们吗？引出ATP是直接的能源物质，并通过介绍实验材料，要求学生探究验证实验。（3）实验设计探究：萤火虫的荧光粉发光实验实验操作：A.用小刀将萤火虫的发光器割下，置入甲、乙两只试管中，分别各加入 2m水； 现象：两只试管均有短时间的黄色荧光出现。 B.待黄色荧光消失后，在甲试管中加入2ml葡萄糖溶液，在乙试管中加 入 2mlATP溶液。 现象：甲试管不发光，乙试管发光。 问题：此实验可以得出什么结论？（学生阅读、观察实验过程和实验现象，思考、讨论回答实验中的问题）结论：ATP是各项生命活动的直接能源物质。衔 接：ATP既然是生命活动的直接能量物质，我们大家现在在思考等活动都要消耗该物质，那么它到底是何方神圣呢？接下来就让我们近距离来认识它。72 环节二：ATP结构的教学设计ATP是什么物质呢？（1）教师呈现ATP药物及说明，要求学生通过阅读资料了解ATP的结构，化学和物理性质等。介绍ATP为动力的纳米发动机等生活实际和学生感兴趣的新科技内容，寓教于乐，形成ATP的感性认识，为进一步学习奠定基础。让学生上黑板写一写ATP的结构简式。巩固知识。（2）课件显示ATP结构动画（教师讲解）（3）向学生介绍腺苷、磷酸基，讲授ATP的分子简式及断键方式，让学生了解高能磷酸键。师生共同归纳ATP的名称、简式、物质性质、功能，形成对ATP的理性认识。衔 接：大家知道ATP这种物质的一些特征，但是它在活细胞中又是怎么样的呢？呈现资料273 环节三：ATP和ADP可以相互转化情景创设：如果一个人不吃不喝，大约至少能活3天，也就是我们体内的自由水可以使人使用3天。那么人体如果没有ATP的合成，又能活多长的时间呢？（联系人体实际，激发学生学习兴趣）数据显示：氰化钾它就是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在36分钟内就会死亡。但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min。问题：大家可以跟自己的体重比一下，能得出什么结论呢？（通过师生互动，得出ATP的特性就是：含量少，转化快。这对于构成细胞内稳定的供能环境具有十分重要的意义。）问题：ATP和ADP是怎样相互转化的？呈现资料3：算一算。通过计算，让学生明白ATP中的能量和葡萄糖中的比起来还很小，同时老师通过“通货”的比喻，将ATP比作零用钱，它会随着花销而减少，因此要维持正常生活必须不断兑开大面值的钞票给予补充，强调有机物分解时释放的能量可以被用来合成ATP，这样就更能深刻理解“通货”这个比喻；并通过动画形式播放ATP与ADP相互转化，图文转化提问，加强理解记忆，培养理解能力和表达能力。问题：ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量由谁来提供呢？（学生结合书上图片，开动脑筋，自己找出ATP形成的途径，并理解；教师再作详细总结。）问题：该转化是不是可逆反应？引导学生讨论，总结强调此转化过程能量是不可逆，反应过程也是不可逆的。（可以让学生关于这个文图展开讨论，提示：从反应过程的酶、反应场所、能量不同几个方面分析讨论。）衔 接：我们拿着ATP这种货币，到底能买点什么东西呢？换句话说，ATP有哪些利用途径呢？74 环节四：ATP的利用教学设计通过说一说，充分打开学生的思维，教师归纳ATP利用的几种形式。教师讲解 ：（1）吸能反应总是与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；放能反应总是与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。（2）细胞内储存能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质等，细胞内消耗能源物质的顺序是：糖类 脂肪 蛋白质。一般情况下生物体内细胞利用的能源物质是糖类，而且糖类中的能量需要分解释放传递给ATP，转变成活跃的化学能，才能供给各种生命活动利用，从而解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”的矛盾。（3）直接供给生命活动能量的能源物资是ATP。在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键物资。ATP是生物体内能量转换的“中转站”，它有利于能量的运输和协调供给，如线粒体呼吸释放能量合成的ATP，可以转移到细胞膜用于主动运输和细胞分裂等生命活动，从而解决“产能”和“用能”在空间上的矛盾。学生活动：结合课本图，讨论ATP还有哪些用途，从而对该图进行补充和完善。（ATP中的化学能可以转变成机械能、化学能、电能、渗透能、光能等其它形式的能量。）75 环节五：总结设计通过黑板的概念图对能源物质进行总结，强调ATP和ADP相互转变及其能量的来源与去路。细胞内既有吸能反应，又有放能反应，吸能联系ATP的水解，放能联系ATP的合成，能量通过ATP分子在吸能与放能中循环流通。因此，我们可以形象地把它比喻成细胞内流通的能量“通货”。然后把本节课的课题写出：细胞的能量“通货”ATP76 环节六：评价反馈学生做导学提纲中的练习题，教师检查讲评。77 环节七：课外探究设计课外探究 ：课前“手臂自动举起”实验的机理是什么？再次体验，尝试，并查找资料，提出假设和解释。课外读ATP发现于1929年, 1939-41年间美国科学家Fritz Lipmann证明ATP是细胞内的能量分子并创造了”高能磷酸键”一词 (这哥们1957年因为发现辅酶A(CoA)而获得诺贝尔医学奖,（同年英国首相邱吉尔获得文学奖).1948年苏格兰化学家Alexander Todd终于通过化学方法成功合成了ATP分子并获得了1957年的诺贝尔化学奖(同年,杨振宁和李政道分享了物理奖). 此后ATP的生物合成成了一座”科学高峰”,引无数科学家们竞折腰.在1940-1950年间,科学家们证明动物细胞通过呼吸在线粒体内产生大量ATP,而植物分子则通过光合作用在叶绿体内生成大量ATP. 1960年美国科学家Efraim Racker从线粒体中提取出了”F0-F1ATPase” 即ATP synthase, 次年英国科学家Peter Mitchell大胆提出了”化学渗透假说” (chemiosmotic hypothesis, 这哥们因此获得了1978年的诺贝尔化学奖)。美国科学家Paul D Boyer, 英国科学家John E. Walker因为弄清楚了ATP synthase的结构并提出了这一机理获得1997年诺贝尔化学奖(同年朱棣文获物理奖). 而这个旋转机理在1996-97年分别由美,德,日的三位科学家通过不同手段证明 （课外查资料，培养学生继续探究意识。）板书设计 ： 细胞的能量“通货”ATP转变成机械能：肌肉收缩转变成化学能：物质合成转变成电能：神经传导转变成渗透能：吸收和分泌转变成热能：发热转变成光能等：发光生命活动能 量光合作用太阳能糖类能源物质呼吸作用直 接脂肪全称结构简式特点与ADP的相互转化：应用ATP 酶ATP ADP+Pi+能量导学提纲一、本节学习目标1.举例说出生物体内或细胞中发生的各种能量形式可以相互转变，认同生命活动的过程是普遍联系的。2.举例说出细胞内的吸能反应和放能反应。3.简述ATP的结构和化学特点。写出ATP的分子简式。4.解释ATP在能量代谢中的作用。二、课堂导学说一说：紧握手掌过程可能涉及到哪些能量形式的转化？肌肉中有哪些能源物质分解可以提供能量？资料1： 线粒体肌病是遗传缺损引起线粒体代谢酶缺陷，使ATP合成障碍、能量来源不足导致的一种疾病。 主要症状是肌肉无力、肌肉萎缩以及运动不耐受。 试一试: 假如你是医生,你会给这种病人开什么药方补充能量?写一写：n ATP全称是：n ATP结构简式：探一探：设计实验证明ATP是直接的能源物质1、用解剖刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉。资料2 氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在36分钟内就会死亡。一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48kg，人体内ATP含量只够剧烈运动10秒左右.人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗.从这则资料中的数据，你能得出什么结论？论一论：ATP与ADP的相互转化过程是可逆的吗？连一连：ATP 国库糖类 钞票 光能 存折练一练：能源来源能量直接来源主要能源物质生物体内重要储能物质动物细胞内的储能物质植物细胞内的储能物质最终能源来源1 ATP转化为ADP可表示如下:式中X表示( )A、H2O B、H C、P D、Pi2 ATP在细胞内的含量及其生成是（ ）。 A.很多，很快 B.很少，很慢 C.很多，很慢 D.很少，很快3 在剧烈运动时，人体骨骼肌所需要的能量直接来源于（ ）。 A.肌糖原 B.葡萄糖 C.ATP D.磷酸肌酸4、草履虫的纤毛运动和变形虫的变形运动，都是肌动蛋白利用提供的能量完成的，此时能量利用的形式为（）A、机械能 B、渗透能 C、化学能D、电能5 议一议:列举细胞内一些吸能反应和放能反应附1 ATP药片说明书:【别名】 三磷酸腺甙钠;三磷酸腺苷二钠;三磷腺苷钠;腺三磷 ,三磷酸腺苷 【外文名】Adenosine Tripho hate ,ATP ,Atriphos, Fosfabion, Myotriphas,Striadyne,Triadenyl 【适应症】 1.临床上现用于心力衰竭、心肌炎、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化、急性脊髓灰质炎、进行性肌萎缩性疾患。 2.本品与辅酶等配制的复方注射液，用于肝炎、肾炎、心力衰竭等。 【用量用法】 肌注或静注：次，日次，肌注、静注都用注射用的三磷酸腺甘，另附有缓冲液溶解，再以葡萄糖液稀释后缓慢静注，也可用葡萄糖液稀释后静滴。 【注意事项】 1.静注宜缓慢，以免引起头晕、头胀、胸闷及低血压等。由于本品在终止室上性发作过程中，可发生多种心律失常和全身反应，尽管是瞬间反应，无需处理，但仍具有一定潜在危险。故使用本药时宜连续心电图监测，密切注意病人全身反应；治疗剂量宜从小剂量开始，无效时逐渐加量，次不宜超过；另外，本品对窦房结有明显抑制，因而对病窦综合征或窦房结功能不全或老年人慎用或不用。 2.脑出血初期忌用。 3.本品受热后易降低效价，应在低温、干燥处保存。 4.有过敏史者不宜使用。 5.部分疗效不确切，应引起注意，切勿滥用。 课后反思本节课采用生活化教学设计，改变了学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，另外，新授课的引入要有效，知识点要有条理，内容要深入浅出，举例要贴近生活实际，归纳提升要有的放矢，创设出高效果课堂。