5.2细胞的能量“货币”ATP 教学设计（表格式）

教学设计
课题 细胞的能量“货币”ATP 授课教师
课标 分析 《细胞的能量“货币”ATP》是人教版必修一《分子与细胞》第五章第 2节的内容。对应课程标准中的大概念“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖。”，重要概念“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域。”，次位概念及课标要求为“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。”
学情 分析 高一的学生已经对糖类与脂肪的功能及酶的相关实验设计有一定的认识与理解；以及对线粒体供能、主动运输消耗能量有一定的知识积累；并且具备一定的认知能力、逻辑思维能力和归纳概括能力。但是他们的思维还具有一定的局限性，对于什么物质能为生命活动直接供能、能量如何产生、如何储存、如何被利用等尚不清楚；利用科学方法进行综合分析的能力不足。因此，我将通过创设有趣的学习情境，提供有效的问题支架以及选择丰富的学习活动进行突破。
教学 目标 生命观念：通过ATP化学结构及其功能的学习，认同ATP的结构与功能相适应的生命观念。 科学思维：尝试用物质和能量观建构ATP与ADP的相互转化的模型，理解ATP的合成和水解伴随着能量的吸收和释放。 科学探究：通过设计实验探究细胞的直接能源物质，发展科学探究能力。 社会责任：利用ATP的相关知识向他人解释萤火虫发光等常见的生命现象，并基于萤火虫濒临灭绝的事实，培养学生爱护生命，保护环境的社会责任。
教学 重难点 1.教学重点 （1）ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。 （2）ATP与ADP之间相互转化的过程。 2.教学难点 （1）建构ATP与ADP相互转化模型，理解ATP的合成与水解伴随着能量的吸收和释放。 （2）从结构与功能观的角度解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
教学过程：
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 (情境导入） 一、创设情境，激发兴趣 引导学生齐读诗句“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”，推测诗人描绘的画面后播放《萤火虫发光现象》视频 ，并呈现资料。 资料： 萤火虫的尾部发光器中有荧光素和荧光素酶。荧光素接受能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，激活的荧光素与氧气发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 思考： 根据资料可知，萤火虫发光是否需要能量的供应？ 齐读唐代诗人杜牧的诗句，并通过视频感受诗句描绘的优美画面，同时分析资料并得出萤火虫发光需要能量 既立足教材，保留了优秀传统文化的美韵；又激发学生兴趣，为后续实验探究环节埋下伏笔。
新课讲授 二、情镜分析，建构概念 1、构建ATP的功能 【情境分析1】 既然萤火虫发光需要能量的供应，细胞内哪一种物质可能为萤火虫发光直接提供能量？ 【探究活动一】 请以小组（4人）为单位讨论后做出假设，并利用以下实验材料设计实验进行证明。预测实验结果和结论。 材料：经暗处理过的萤火虫发光器粉末、葡萄糖溶液、蒸馏水、脂肪溶液、ATP溶液。 思考： （1）该对照实验如何确定自变量、对照组和实验组？ （2）为什么要等到荧光消失后再加入待测的能源物质？ 教师补充：为了更直观的理解ATP是驱动细胞生命活动直接的能源物质，将其类比于卖菜的商人想要买衣服，需要将菜卖了换成钱才能买衣服。 2、构建ATP的结构 【情境分析2】 从结构与功能相适应的角度分析，为什么ATP能够成为萤火虫发光的直接能源物质？ 【探究活动二】 阅读课本P86第三段和旁栏的“相关信息”内容，了解ATP的结构,说出ATP的元素组成，并通过下面3种图形构建腺苷和ATP的模型。 教师讲解：指导学生建构正确的ATP结构模型，并讲解其中文名称、字母对应的含义、腺苷二磷酸和腺苷一磷酸的形成过程。为帮助学生更好地理解特殊化学键的形成和断裂过程，将其类比于弹簧的压缩与松开。 3、ATP与ADP的相互转化 【情境分析3】 萤火虫一整晚都在闪烁飞舞，需要消耗大量ATP为其供能，那么，萤火虫体内微量的ATP如何满足其整晚发光的需要？ 【探究活动三】 阅读与分析以下资料并回答相应问题： 资料1：研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg。 资料2：成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 资料3：每个细胞每秒钟可合成约1000万个ATP且同时有等量ATP被水解。在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 （1）合成ATP需要什么原料？写出ATP合成的反应式。 （2）通过对比资料2和你发现了什么？ （3）根据资料4的实验现象说明了什么？如何通过示意图进行表示呢？ 4、ATP的利用 【情境分析4】 ATP转化为ADP的过程中释放的能量除了能够为萤火虫发光供能外，还可以用于哪些生命活动呢？ 教师呈现直观的图片与视频，帮助学生认识ATP的利用与作用机制。 细胞内吸能反应和放能反应与ATP的水解与合成之间的关系 【情境分析5】 萤火虫体内ADP转化为ATP的过程中所需的能量来源是什么？ 【探究活动四】 阅读课本87~89页,并完成下列概念模型示意图。 三、情境回归，总结应用 让学生从结构与功能相适应的角度解释ATP能够为萤火虫夜间发光持续不断地提供能量的原因？对概念进行总结应用。 补充萤火虫濒临灭绝的资料： 现状1：人工光源带来的冲击；河流、沟渠水泥化所引起的危机；农药的使用；水污染造成环境的劣化；外来物种的入侵；人为捕捉……，这些无疑给萤火虫带来了噩运！ 现状2：专家发现萤火虫的栖息地遭到了严重的破坏，萤火虫的生活处境非常糟糕，一些稀有的陆生类萤火虫，越来越难以发现，可能已经濒临灭绝！ 课堂检测： 1. 能准确表示ATP中三个磷酸基团之间，以及磷酸基团和腺苷之间关系的结构简式是（ 　 ） A. A-P-P~P B. A-P~P~P C. A~P~P-P D. A~P~P~P 2. ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下列关于ATP的叙述，错误的是（ 　　 ） 　A. 细胞质和细胞核中都有ATP的分布 　B. ATP合成所需要的能量由磷酸提供 　C. ATP可以水解为ADP和磷酸 　D. 正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定 课后作业： 1. ATP既然能为肌肉收缩提供能量，那它能否应用在体育竞技中以帮助运动员取得更好的成绩呢？如果能，那ATP是不是兴奋剂呢？ 2. ATP制剂在实际中有哪些应用？查阅资料进行说明。 学生小组讨论并设计实验，预测实验结果，根据教师展示的真实实验结果图，得出ATP是萤火虫发光的直接能源物质。 学生分析情境，借助材料构建ATP的结构模型，并总结ATP的元素组成、中文名称、字母对应的含义、腺苷二磷酸和腺苷一磷酸的形成过程。 学生结合教材和资料，分析资料，通过问题解决构建出ATP与ADP相互转化的示意图。 学生通过图片和视频直观感受ATP的其他利用，加深对一般概念的理解。 结合课本以及前面学习内容，完成概念模型示意图。 学生运用所学知识解释自然现象，通过资料感受环境和生命的重要性。 学生结合已学知识完成相应的练习。 通过设计探究实验，运用证据推理环节，培养逻辑思维能力的同时构建一般概念1：ATP是细胞生命活动的直接供能物质。 落实物质与能量、演绎与推理、设计与分析实验的学科核心素养。 通过模型的合作建构与交流，化抽象为具体，培养学生模型建构的思维方法，生成一般概念2：ATP的结构适于为细胞直接提供能量。 落实结构与功能、物理模型建构的学科核心素养。 通过问题驱动，扫清认知障碍，丰富知识背景和发展思维的同时，构建一般概念3：细胞通过ATP与ADP的迅速相互转化，保证了能量的持续供应。 落实物质与能量观、稳态与平衡观、基于事实与证据进行逻辑推理的学科核心素养。 通过图片和视频直观的展示ATP的转化与利用，进一步加深对一般概念3的理解与认识。 通过建构概念模型，培养归纳与总结能力的同时帮助学生整体理解与分析“ATP是能量货币，是供应细胞生命活动的直接能源物质”，落实物质与能量观、结构与功能观的生命观念以及归纳与概括、概念模型构建的学科素养。 培养学生珍爱生命，保护环境的社会责任。 检测学生的学习及掌握情况。
板书设计 5.2 细胞的能量“货币”ATP 生物发电 主动运输 直接供能 肌肉收缩 物质合成 ......
教学反思 本节内容以发展学生的生物学学科核心素养为目标，遵循学生的认知规律，逐步引导学生认识ATP的结构和功能，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。增加探究细胞直接能源物质是什么的实验，培养学生科学探究能力，并总结科学探究的一般步骤。