课题：细胞的能量“货币”ATP
年级：高一年级
姓名：代飞
学校：贵阳市第八中学
联系电话：18198217753
课题 细胞的能量“货币”ATP 课型 新课 课时 1
教材分析 本节位于高中生物必修一“分子与细胞”的第五章第二节。内容是大概念“细胞的生存需要能量和营养物质。”下的第二个重要概念“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些化学发应发生在细胞的特定区域”的生物学科学事实，内容虽然少，但是却承担起构建大概念枢纽的作用。从学科的角度来看，ATP也是生命的枢纽：它构建了细胞能量供应的体系，并且这种体系是在生命起源之初就形成的，所以在多样性的生物中毫无例外都是建立在这一能量供应体系上的。除此之外ATP还参与细胞内核酸和糖类的转化。在演化过程中还可能参与了遗传密码的演化。所以本节对构建生命的物质能量观尤为重要。 ATP与上一节所学酶共同搭建了化学反应与生命之间的桥梁，如果没有酶和ATP，化学发应永远也不可能演化出生命。这两节内容是对生命本质理解的核心，而且还是引出后面两节内容的关键，决定了学生对光合作用和呼吸作用学习的认识和态度。 本节内容与第二章中糖类看似矛盾却又相辅相成，结合呼吸作用和光合作用中，糖和ATP的转化是对生命对能量利用的温和性的进一步理解的关键。 本节内容也做了较大的调整，特别是对于ATP水解如何释放大量能量的解释。以往教材的解释与化学教材中化学键断裂耗能的说法相矛盾。所以进行了修订，修订后既做了更深的阐释，又提高了与其他学科的一致性。 本节内容还设计到了人类利用ATP的相关原理研发药物对疾病的治疗。促进学生社会责任的形成。
学情分析 从知识上看高一学生具有生命活动需要能力供应的基础。 从能力上看我校高一学生对高中生物学科的学习还没有完全适应，除了学生学习态度和能力外，还再眷顾知识掌握层面的期望值。学生的生物学科素养依旧不够。再加上本节内容与第二章中糖类会引起学生的认知冲突，突然就加大了理解的难度，所以本节我把较为简单的概念性知识ATP的结构简式作为前置学习知识，让他们通过我录制的微课结合教材进行预习。然后以作业的形式在课前进行反馈，很大程度上可以使学生在课堂上基本处于相同的起点，有利于教师的教学开展。 从素养上看，城市长大的学生几乎没有见过萤火虫，对真实现象的解释还停留在理论上，所以课后的实验设计降低了难度。当然通过这个特点引发学生思考为什么我们见不到萤火虫，可以更好地引导学生建立保护环境的社会责任。 另一方面，学生要深入理解ATP与ADP相互转换的机制是有难度的，所以需要设计一个模型构建活动检测让学生在这一部分内容的达成情况，并在检查中不断修正，最终能以稳态与平衡的观念来理解这个过程。
教学目标 课程要求：解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。依据上述要求，确定本节课的教学目标如下： 1.说出腺嘌呤核糖核苷酸与ATP的区别与联系。 2.依据ATP的结构说出ATP的特点。 3.说明ATP与ADP相互转化对于肌肉运动的意义。 （暗线目标：说出地球上的生命都拥有共同祖先的证据。）
教学重点 1.ATP化学组成的特点。 2.ATP在能量代谢中的作用。
教学难点 ATP与ADP相互转化对于生命活动的意义。
教学资源 PPT，微课视频，模型构建卡纸，投屏系统，学习任务单。
教学流程设计
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、课前思考 任务一：回答问题。 你们见过萤火虫吗？为什么现在我们很难见到萤火虫？ 结合问题探讨，让学生查阅萤火虫的相关资料回答这个问题，并谈谈你的感受。（萤火虫通过发光求偶繁殖，城市的灯光对萤火虫繁殖会造成严重影响，而萤火虫成虫一般只能活5天左右，在此期间如果无法成功繁殖，萤火虫种群就很容易灭绝，再加上人类的大量捕捉，以至于我们现在很难见到。） 任务二：观看ATP结构讲解的视频，然后画出ATP的结构，准备课堂进行讲解。 感受并思考问题，查阅资料解决问题。 任务一为了让学生从自身感受出发，积极思考并自主解决问题，并在解决问题的过程中反思人类活动对其他生命的影响，建立保护环境的社会责任。 任务二是为了让学生通过自主学习对简单知识进行掌握，保证课堂有更多思考的时间。
二、课堂导入（5分钟） 让学生对课前问题进行发言，然后引导学生关注生命的精良。给出资料：生物能利用糖类、蛋白质、脂质、光、H2S、NH3作为能量来源，进行奔跑、飞翔、发光、发电、思考等生命活动。 过度：生命是如何转化并精确地利用这些能量的呢？直到1929年德国生物化学家费斯克（C.H/Fiske）和罗曼（Karl Lohmann）分别独立地从肌肉细胞中首次发现了ATP，这个谜团才逐渐被解开。原来生命拥有一套复杂而精良的供能系统，其中ATP就是这个系统最为关键的物质。 完整表述并思考，聆听。 利用萤火虫发光引出生命对能量利用的多样和神奇，然后提出生命能量供应不只是简单的能量转化，而是一套复杂的功能机制。为后面理解ATP与ADP相互转化的供能机制做铺垫。
三、自我评价（5min） PPT展示学生课前完成的ATP结构图（有完成好的和有典型错误的），让学生进行评价，指出典型的错误，得出正确的结构。然后阅读教材86页相关知识，分析ATP的化学特点解释ATP放能机制。 对课前任务进行评价并思考。 让学生自行评价发现错误，有利于学生对ATP结构的深刻认识。
四、解决问题（10min） 过度：了解了ATP的结构，我们终于有资格窥探生命强大的供能机制了。我们以肌肉细胞为例来进行理解。 提出核心问题：肌肉细胞的供能机制是什么样的？ 给出学生喜爱的球员C罗为例，提出问题： 1.ATP如何为肌肉细胞提供能量？（ATP转化为ADP） 2.按照课本上，一个人在激烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP的平均量来计算C罗打满全场足球比赛需要消耗多少ATP （45KG，我们有那么多ATP吗？） 3.研究发现哺乳动物的肌肉中ATP含量约为3~8mmol/kg.这个含量的ATP只能供肌肉剧烈活动1S左右。那C罗剩下的89分钟59秒时间是如何获得能量的呢？（ATP含量很少却足够用，转换很快。） 通过前几个问题的思考后尝试解决回答核心问题：肌肉细胞的供能机制是什么样的？（ATP水解和合成。） 计算思考并回答 通过问题串的形式引起学生认知冲突。学会在看似矛盾的问题中寻找解决的方案，充分体会并感受ATP与ADP转化的供能机制。逐渐认识到稳定平衡的生命观念。
五、模型构建（10min） 为了对核心问题的深层理解设计了下面模型构建活动。 为每个小组提供ATP与ADP转化的流程图，一些能量和酶，结合教材88页内容让学生对流程图进行完善。然后把小组的结果通过拍照上传到大屏上让其他组进行评价。 运用所学知识进行模型构建。讨论并评价。 ATP与ADP的相互转化是本节课的难点，通过模型构建的方式让学生运用刚才学习的知识进行整合，能够对本知识的达成度进行课堂价。
六、深入思考 阅读教材89页正文，通过类比生活中以家庭为单位系统的花钱与赚钱的循环过程类比ATP与ADP的循环过程，并结合教材吸能反应与放能反应同ATP的关系提出ATP充当能量的“货币”。 再次回答核心问题：肌肉细胞的供能机制是什么样的？（ATP与ADP相互转换，时刻发生并处于动态平衡。） 然后提供资料：列举地球上形态各异的生命虽然多种多样，但是无一例外都是运用这种供能机制。 提出问题：总结ATP的特点并回答为什么ATP与ADP相互转换的功能机制是生物界的共性？（用进化的观点：地球上的生命都是共同祖先进化而来的。） 阅读教材 思考回答 运用类比理解货币的比喻，运用学生初中的进化观点理解功能机制是生物界的共性。为学生建立进化的生命观念和思维方式做铺垫。
作业设计 阅读资料分析葡萄糖和ATP的结构特点，并结合货币的相关知识和ATP相关知识说出ATP是能量“货币”的理由。 资料：1mol的葡糖糖彻底氧化分解释放2870KJ能量，在肽链上添加1mol氨基酸需要消耗的1.22KJ能量。 某同学为了探究为肌肉细胞直接提供能量的物质是ATP还是葡萄糖，设计了如下实验。请完成实验步骤并通过兴趣小组的形式在校本课程时间完成此实验得出结论。 实验材料：蛙的坐骨神经腓肠肌标本3个，锌铜弓（用来刺激神经使肌肉收缩），任氏液（两栖动物的生理盐水），5%的葡萄糖溶液，ATP溶液，滴管等。 实验原理：离体的蛙坐骨神经腓肠肌在锌铜弓的刺激下，会出现肌肉收缩的现象，但是当肌肉细胞内能量消耗完之后，继续刺激肌肉不再收缩。为腓肠肌标本提供直接能源物质，给予刺激，肌肉又会重新收缩。 实验步骤及结果： 步骤标本编号123一任氏液二刺激 三任氏液5%葡萄糖溶液ATP溶液结果刺激
实验结论： 3.展示药物ATP的包装和说明书，尝试解释ATP能不能作为兴奋剂给正常人进行服用。 1.理解能量“货币”有助于对细胞供能机制的理解，对学生课堂达成情况进行评价。 2.提升学生科学探究能力。 3.对生命能量供应的温和性进行考察，对ATP的特点达成情况进行评价。并引导学生建立健康文明的生活方式。
板书设计 通过概念图对本节的主要内容进行总结，通过让学生进行补充具体内容可抽样对学生达成进行评价。
参考文献 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017 年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020. 朱正威，赵占良.普通高中教科书：生物学：必修一：分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2019：86-89. 黄婧怡，胡薇.细胞内的微型水电站[J].生物学教学.2019，44（12）：69-70.(共24张PPT)
细胞的能量“货币”ATP
ADENOSINE TRIPHOSPHAYE
教材分析
TEXTBOOK ANALYSIS
教学目标
TEACHING OBJECTIVES
重难点及突破策略
KEY POINTS AND DIFFICULTIES
学情分析
TEACHING AND LEARNING METHODS
1
2
3
5
说课提纲
CONTENTS
教学流程
TEACHING PROCESS
4
教材分析
TEXTBOOK ANALYSIS
1
1
学科分析
1
学科分析
1
教材内容分析
1
教材单元分析
化 学反应
能量
ATP
酶
降低
提供
生命
脱水缩合
光合作用
呼吸作用
转录
学情分析
ANALYSIS OF TEH STUDENTS
2
能力储备
素养储备
知识储备
2
学情分析
2
学情分析
2
学情分析
教学目标
TEACHING OBJECTIVES
3
3
教学目标
TEACHING OBJECTIVES
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
课标要求
1.说出腺嘌呤核糖核苷酸与ATP的区别与联系。
2.依据ATP的结构说出ATP的特点。
3.说明ATP与ADP相互转化对于肌肉运动的意义。
课时目标
暗线目标：说出地球上的生命都拥有共同祖先的证据。
重难点及突破策略
KEY POINTS AND DIFFICULTIES
4
4
教学重点
ATP化学组成的特点
01
ATP在能量代谢中的作用
02
结构基础
功能体现
4
教学难点
ATP与ADP相互转化对于生命活动的意义
01
稳态与平衡
理解基础
促进形成
问题分解
模型构建
情境创设
课前微课
4
重难点突破
教学流程
TEACHING PROCESS
5
5
教学过程
01
02
03
04
问题驱动
模型构建
情境创设
课前储备
在实践中获取真知。
提供具体的情景，符合学生的认知规律。
有效的问题是激发深度思考钥匙。
引发重视，掌握基础
整体视角和深度思考是升级认知的关键。
总结思考
05
作业评价
06
及时反馈是保证系统良好运行的有效方法。
感谢您的耐心聆听
THANKS FOR WATCHING
5
板书设计
ATP
功能
结构简式
供能机制
特点
5
板书设计
1. 阅读资料分析葡萄糖和ATP的结构特点，并结合货币的相关知识和ATP相关知识说出ATP是能量“货币”的理由。
资料：1mol的葡糖糖彻底氧化分解释放2870KJ能量，在肽链上添加1mol氨基酸需要消耗的1.22KJ能量。
5
板书设计
2. 某同学为了探究为肌肉细胞直接提供能量的物质是ATP还是葡萄糖，设计了如下实验。请完成实验步骤并通过兴趣小组的形式在校本课程时间完成此实验得出结论。
实验材料：蛙的坐骨神经腓肠肌标本3个，锌铜弓（用来刺激神经使肌肉收缩），任氏液（两栖动物的生理盐水），5%的葡萄糖溶液，ATP溶液，滴管等。
实验原理：离体的蛙坐骨神经腓肠肌在锌铜弓的刺激下，会出现肌肉收缩的现象，但是当肌肉细胞内能量消耗完之后，继续刺激肌肉不再收缩。为腓肠肌标本提供直接能源物质，给予刺激，肌肉又会重新收缩。
实验步骤及结果：
步骤 标本编号 1 2 3
一 任氏液 二 刺激 三 任氏液
5%葡萄糖溶液
ATP溶液
结果 刺激
实验结论：
5
板书设计
3.展示药物ATP的包装和说明书，尝试解释ATP能不能作为兴奋剂给正常人进行服用。细胞的能量“货币”ATP（说课稿）
一、教材分析
1.学科分析：新课程改革强调学科的育人价值，其实这些年我也一直在思考高中生物学科对于高中生（无论文理，面向全体）终身发展最重要的是什么，我认为应该是生物学区别于其它自然科学和人文科学的独有的思维方式，一种建立在进化论基础上的思维方式。可以说进化论塑造了人类的现代思想，一方面：它破除了人类特殊论，根据进化论我们不是上帝制造出来的奴仆，也不是被逐出伊甸园的弃儿。和其他生命一样，和其他非生命物质也一样，我们都是自然规律的产物。另一方面：进化论彻底改变了我们对这个世界整体面貌的看法，它让人们人类放弃了对机械世界（目的论）的痴迷，不得不接受一个虽然有规律，但没有目的、没有确定性的混乱世界。最后，还有特别重要的一点：进化论为我们理解秩序和改造秩序，提供了一套全新的方法论。让人们认识到精良的秩序可以在不存在设计者的情况下，仅仅依靠“变异-竞争-选择”三个步骤就出现。
当然要想深刻理解和运用生物学思维是需要终生学习。但是我们可以从高中阶段开始。所以我针对两本必修教材设置了一个基于进化论思维的基本课程目标：能够运用进化论思维解释和理解复杂的生命现象。这契合高中生物课程标准中提出的进化与适应的生命观念。在尊重教材设计的基础上我增加了一条暗线,以进化的观点和思维方式贯穿两本必修教材，通过在每一节课中设计一个小的课时目标，在进行必修教材的学习过程中，逐渐形成进化与适应的生命观念，答成所设置的课程目标。于是我做了一个大胆的大单元设计如下：贯穿高中必修教材的单元设计，也是面向全体高中生的单元设计。
所以我的教学设计是结合了这个特点进行设计的。
2.教材单元分析
本节位于高中生物必修一“分子与细胞”的第五章第二节。内容是大概念“细胞的生存需要能量和营养物质。”下的第二个重要概念“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些化学发应发生在细胞的特定区域”的生物学科学事实，内容虽然少，但是却承担起构建大概念枢纽的作用。从学科的角度来看，ATP也是生命的枢纽：他构建了细胞能量供应的体系，并且这种体系是在生命起源之初就形成的，所以在多样性的生物中毫无例外都是建立在这一能量供应体系上的。除此之外ATP还参与细胞内核酸和糖类的转化。在演化过程中还可能参与了遗传密码的演化。所以本节对构建生命的物质能量观尤为重要。
ATP与上一节所学酶共同搭建了化学反应与生命之间的桥梁，如果没有酶和ATP化学发应永远也不可能演化出生命。这两节内容是对生命本质理解的核心。而且还是引出后面两节内容的关键，决定了学生对光合作用和呼吸作用学习的认识和态度。
3.本节内容分析
本节内容与第二章中糖类看似矛盾却又相辅相成，结合呼吸作用和光合作用中，糖和ATP的转化是生命对能量利用的温和性的进一步理解的关键。
本节内容也做了较大的调整，特别是对于ATP水解如何释放大量能量的解释。以往教材的解释与化学教材中化学键断裂耗能的说法相矛盾。所以进行了修订，修订后既做了更深的阐释，又提高了与其他学科的一致性。
本节内容还设计到了人类利用ATP的相关原理研发药物对疾病的治疗。促进学生社会责任的形成。
二、学情分析
从知识上看高一学生具有生命活动需要能力供应的基础，掌握核糖核苷酸的化学组成和结构。
从能力上看我校高一学生对高中生物学科的学习还没有完全适应，除了学生学习态度和能力外，还再眷顾知识掌握层面的期望值。学生的生物学科素养依旧不够。再加上本节内容与第二章中糖类会引起学生的认知冲突，突然就加大了理解的难度，所以本节我把较为简单的概念性知识ATP的结构简式作为前置学习知识，让他们通过我录制的微课结合教材进行预习。然后以作业的形式在课前进行反馈，很大程度上可以使学生在课堂上基本处于相同的起点，有利于教师的教学开展。
从素养上看，城市长大的学生几乎没有见过萤火虫，对真实现象的解释还停留在理论上，所以课后的实验设计降低了难度。当然通过这个特点引发学生思考为什么我们见不到萤火虫，可以更好的引导学生建立保护环境的社会责任。
另一方面，学生要深入理解ATP与ADP相互转换的机制是有难度的，所以需要设计一个模型构建活动检测学生在这一部分内容的达成情况，并在检查中不断修正，最终能以稳态与平衡的观念来理解这个过程。
三、教学目标
课程要求：解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。依据上述要求，确定本节课的教学目标如下：
1.说出腺嘌呤核糖核苷酸与ATP的区别与联系。（可借助已有知识帮助学生掌握ATP的化学组成和结构组成。同时还通过ATP与细胞内其他物质的联系理解ATP能作为直接能源物质的基础。）
2.依据ATP的结构说出ATP的特点。（评价学生结构与功能生命观念的形成，促进学生理解ATP为核心的功能机制。）
3.说明ATP与ADP相互转化对于肌肉运动的意义。（以具体的实例理解生命供能机制，有助于学生建立稳态与平衡观。）
暗线目标：说出地球上的生命都拥有共同祖先的证据。（通过不断积累证据，理解进化论的思想方法。）
四、重难点及突破策略
1.教学重点
（1）ATP化学组成的特点。
（2）ATP在能量代谢中的作用。
2.教学难点
ATP与ADP相互转化对于生命活动的意义。
设置原因：对于生命供能机制的理解学生还很陌生，所以对于核心物质的掌握是认知基础，重点一是重点二的结构基础，重点二是重点一的功能体现。只有在重点一的良好落实情况下才能考虑重点二的理解。两者的相互关系对学生建立结构与功能观十分重要。而要充分理解ATP在能量代谢中的作用，就不得不涉及ATP与ADP相互转化的机制及其对生命活动的意义，就有了难点。要想理解这样复杂的机制除了要对学生进行稳态与平衡观的提升外，也要求教师能够化繁为简，深入浅出的讲解和有效的活动设计。
突破策略：（1）课前预习有关ATP的简单概念，学生能够完成，也能为课堂达成提供充足的思辨时间。学生的作业互评也能增加对ATP结构的理解。（2）通过萤火虫的例子引出多样的生物能量供应和利用，从而对生命功能机制给予思想上足够的重视，以球星C罗为例的核心问题以具体的实例为载体引发学生思考.（3）再通过核心问题的分解，形成问题串引导学生逐步解决问题。（4）最后运用模型构建的学生活动对难点进行突破，最终达成重点二的内容。但是由于供能机制的精密而复杂，所以对于能量货币的理解还要借助课后的作业进行充分的理解。
五、教学流程
本单元的教学对于生命能量观的形成至关重要，所以对本单元进行统一的情景创设：延续第一章生命产生对物质的必要性研究，本章研究生命产生对能量的必要性。提出组成生命的物质主要是四大类有机物，对能量利用的要求就很严格（温和而高效），再通过日常生活中能量对人的伤害凸显出生命能量供应温和而高效的特点。最终通过生命的本质和对能量的要求串联形成大单元，再结合进化论的暗线，帮助学生对生命能量供应与利用的深入理解，有助于形成能量观：
（1）课前储备：以萤火虫为载体，引发学生的思考的同时，帮助学生树立环保意识。自学ATP结构简式，以作业形式在课堂上进行汇报。
（2）情景创设：以球星C罗的足球比赛为线，动态研究ATP水解与合成的过程。
（3）问题驱动：以肌肉细胞的供能机制是什么样的？为核心问题，并运用球星C罗的足球比赛为例，分解核心问题为3个问题串，引导学生思考解决，并最终解决核心问题。
（4）模型构建：以模型构建的形式让学生完成ATP与ADP的转化过程，其中设置了植物和动物，合成酶和水解酶以及能量来源和利用三方面的辨析。
（5）总结思考：以家庭为单位系统的花钱与赚钱的循环过程类比ATP与ADP的循环过程，并结合教材吸能反应与放能反应同ATP的关系，提出ATP充当能量“货币”的类比。并对核心问题完成最终阐述。最后对教师的板书进行补充完成。
（6）作业评价：由于能量“货币”的理解其实是多方位多角度的，所以课后作业一设置了从货币作用的角度对ATP的供能进行分析。作业二是通过提升学生的实践动手能力进一步直观认识ATP作为直接能越物质的特点。作业三则是从ATP的运用上来反视ATP的特点。
