5.2 细胞能量的”货币“ATP 教学设计-高中生物人教版（2019）必修1（表格版）

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第五章细胞的能量供应和利用
《细胞能量的“货币”ATP》教学设计
课型： 新授课
教材版本：人教版（2019）必修1《分子与细胞》
课时：1课时
授课对象：高一学生
一、 教材分析
本节内容是承接《降低化学反应活化能的酶》之后，对细胞能量供应问题的具体化和深化。酶解决了化学反应“如何快速发生”的问题，而ATP则解决了生命活动“利用何种能量直接驱动”的问题。教材通过“萤火虫发光”这一有趣现象引入，引导学生探究生命活动的直接能源物质，进而系统学习ATP的化学结构、特性、与ADP的相互转化及其在细胞生命活动中的广泛应用。本节课的核心是建立“ATP是细胞能量通货”这一核心概念，理解其在细胞内能量“储存-转移-利用”循环中的核心地位，是学习后续细胞呼吸和光合作用等内容的关键基础。
二、 学情分析
已有知识：学生已经学习了酶的催化作用，知道细胞代谢需要能量。同时也具备了基本的化学键和有机物（如核酸）的知识，为理解ATP的分子结构奠定了基础。
可能存在的困难：
抽象概念理解：“高能磷酸键”、“能量货币”是抽象比喻，学生难以形成具体认知。
动态过程理解：对ATP与ADP循环往复的转化过程及其在能量代谢中的意义理解不深。
易混淆点：容易将ATP中的“A”（腺苷）与腺嘌呤混淆；对ATP合成与水解的反应条件、能量来源与去路认识模糊。
实验设计应用：将“控制变量”的科学方法应用于新的探究情境（如萤火虫实验）存在困难。
教学策略：通过“萤火虫发光”的探究实验切入，激发兴趣；利用模型构建、动画演示和类比法（如“货币”比喻）将抽象概念具体化；通过问题串和资料分析，引导学生深入理解ATP与ADP循环的特点和意义。
三、 教学目标
维度 教学目标
生命观念 1. 通过对ATP结构、功能和转化过程的学习，理解ATP作为直接能源物质与细胞能量供应、利用之间的关系，形成“物质与能量观”和“稳态与平衡观”。
科学思维 1. 通过分析“萤火虫发光”实验，培养基于实验现象进行归纳与概括的逻辑思维能力； 2. 通过构建ATP与ADP转化模型，培养模型与建模的能力。
科学探究 1. 基于给定的实验材料，初步学会设计探究实验（如探究直接能源物质），巩固控制变量、观察和检测因变量的科学探究技能。
社会责任 1. 认识到ATP对维持一切生命活动的根本性作用，从而增强对生命本质的理解，形成珍惜生命、热爱自然的情感。
四、 教学重难点
1. 教学重点
(1) ATP的分子结构特点及其与功能的关系。
(2) ATP与ADP的相互转化过程及特点。
(3) ATP在细胞生命活动中的直接供能作用。
2. 教学难点
(1) 理解“高能磷酸键”的含义与ATP作为“能量货币”的实质。
(2) 辨析ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。
(3) 建立ATP在细胞能量代谢中的核心地位。
五、 教学方法
启发式教学法、探究式教学法、小组合作学习法、讲授法、模型建构法。
六、 教学手段
多媒体课件（PPT）演示、探究实验视频播放、ATP分子结构模型动画、AI教学:DeepSeek。
七、 教学准备
(1) 教师准备：制作精美的PPT课件，内含萤火虫实验视频、ATP结构动画、ATP驱动主动运输的动画；设计课堂讨论问题和当堂训练题。
(2) 学生准备：预习课本P84-P88相关内容。
八、教学流程
导入(诗意情境，引出问题):萤火虫视频
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实验探究1:ATP是直接的能源物质
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新知探究1：ATP的结构和特性
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新知探究2：ATP与ADP可以相互转化
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新知探究3：ATP的利用
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小结与当堂训练
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布置作业与预习任务
九、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、导入新课
（3分钟） 1. 朗诵杜牧《秋夕》诗句，展示萤火虫发光图片/视频。
2. 提出问题：
萤火虫发光的意义？
发光过程涉及何种能量转换？
什么是发光的直接能源？
3. 引出课题：细胞能量的“货币”——ATP。 1. 感受诗意与生命之美的交融。
2. 思考并回答教师问题。
3. 明确本课核心任务：探寻生命活动的直接能源。 创设诗意与科学交融的情境，激发兴趣，引发认知冲突，自然切入课题。
二、探究新知
活动一：ATP是直接能源物质
（5分钟） 1. 展示探究实验：播放或简述“探究萤火虫发光直接能源物质”的实验。
2. 引导设计：引导学生分析实验中的自变量、因变量和无关变量。
3. 呈现结果：展示A（ATP）、B（葡萄糖）、C（脂肪）三组的实验结果。
4. 引导结论：提问“为何只有ATP组能重新发光？”，引导学生得出实验结论。 1. 观看实验，理解实验设计。
2. 识别并说出实验中的变量。
3. 分析实验现象。
4. 得出结论：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 通过经典探究实验，让学生基于证据形成结论，培养科学探究能力和实证精神。
活动二：ATP的分子结构
（6分钟） 1. 讲解名称与元素：介绍ATP的中文名称（腺苷三磷酸）和组成元素（C,H,O,N,P）。
2. 剖析结构简式：讲解“A-P~P~P”中各部分含义（A：腺苷；P：磷酸基团；-：普通化学键；~：高能磷酸键）。强调“A”是腺苷（腺嘌呤+核糖）。
3. 动画演示：展示ATP分子结构模型，动态演示高能磷酸键的位置。
4. 讲解特性：解释“高能磷酸化合物”的含义，即该键水解时能释放大量能量。 1. 记录并记忆ATP的基本信息。
2. 理解结构简式的含义，区分腺苷与腺嘌呤。
3. 观看动画，建立分子结构的空间表象。
4. 理解“高能”的含义。 将抽象的化学结构具体化，帮助学生建立“结构与功能相适应”的观念，为理解ATP的功能奠基。
活动三：ATP与ADP的相互转化
（10分钟） 1. 提出问题：细胞中ATP含量很少，如何满足持续的能量需求？
2. 展示转化方程式：板书 ATP ADP + Pi + 能量。
3. 引导构建模型：引导学生用文字和箭头构建ATP与ADP相互转化的概念模型。
4. 资料分析：呈现“成年人每日消耗ATP量”、“细胞内ATP含量”、“ATP合成速率”三组资料，引导学生分析ATP代谢的特点（含量少、转化快、循环用）。
5. 深度辨析：
这是可逆反应吗？（物质可逆，能量和场所、酶不可逆）
能量来源？（呼吸作用、光合作用等）
意义是什么？（作为即时、高效的 energy currency） 1. 思考能量供应稳定性的矛盾。
2. 识记转化方程式。
3. 动手构建概念模型。
4. 分析资料，小组讨论，归纳出ATP代谢的三个特点。
5. 在教师引导下，深入理解转化的不可逆性和生物学意义。 通过模型构建和资料分析，让学生主动发现并理解ATP-ADP循环的特点和核心地位，突破教学难点。
三、深化认知
ATP的利用
（8分钟） 1. 列举实例：展示ATP用于主动运输、生物发光、肌肉收缩、大脑思考、物质合成等实例图片。
2. 阐释机制：播放“ATP为主动运输供能”动画，重点讲解蛋白质磷酸化是ATP供能的普遍机制。
3. 诠释“货币”：
类比：糖原/脂肪如“定期存折”，ATP如“现金/零钱”。
总结：ATP是吸能反应和放能反应之间的纽带，是细胞内能量流通的“货币”。
4. 技巧点拨：讲解判断吸能反应与放能反应的技巧（看反应物/产物分子大小；看ATP动向）。 1. 认识ATP用途的广泛性。
2. 观看动画，理解“磷酸化”这一核心供能机制。
3. 理解“能量货币”的比喻，明确ATP在能量代谢中的核心地位。
4. 学习并应用判断技巧。 将ATP的功能具体化到各种生命活动，并通过机制剖析和生动比喻，深化对“能量货币”概念的理解，落实教学目标。
四、课堂小结与当堂训练
（8分钟） 1. 课堂小结：引导学生回顾本节课知识主线：探究证据→结构基础→转化循环→应用机制→“货币”概念。
2. 当堂训练：通过PPT展示5道选择题，针对核心概念和易错点进行检测和讲解。 1. 跟随教师回顾，形成知识网络。
2. 独立完成练习题，并聆听解析，及时巩固。 强化知识体系，并通过即时练习检验学习效果，实现教学评一体化。
五、布置作业与预告(1分钟) 1. 布置作业：
- 基础：绘制ATP-ADP循环图，并标注关键信息。
- 提升：解释“为什么说ATP是细胞内能量流通的货币，而不是能量的储存库？”
2. 预告下节：下节课我们将学习细胞呼吸，探讨ATP这个“货币”是如何“印钞”的。 记录作业，明确预习任务。 分层作业巩固知识，预告下节内容激发持续学习的兴趣。
十、板书设计
第2节 细胞能量的“货币”ATP
一、探究结论：ATP是直接能源物质
萤火虫发光实验
二、ATP的分子结构
(1)中文名：腺苷三磷酸
(2)元素：C、H、O、N、P
(4)结构简式：A - P ~ P ~ P
A：腺苷 (腺嘌呤 + 核糖)
~ ：高能磷酸键
三、ATP与ADP的相互转化
(1) 反应式：ATP ADP + Pi + 能量
(合成酶) ←┘ └→ (水解酶)
(2)特点：含量少、转化快、循环用
(3)意义：维持能量稳态，作为直接能源。
四、ATP的利用——能量“货币”
(1)应用：主动运输、肌肉收缩、发光、合成物质...
(2)机制：磷酸化 (转移磷酸基团，使蛋白质分子活化)
角色：连接放能反应 (合成ATP) 与吸能反应 (水解ATP) 的流通货币。
十一、教学反思
本节课概念密集，逻辑性强，需把握好教学节奏，确保学生有充分的思考和时间消化。
“高能磷酸键”和“能量货币”是核心比喻，需要通过动画和实例反复强化，避免学生死记硬背。
在ATP与ADP转化的“可逆性”辨析上，学生容易产生误解，应通过对比表格（物质、能量、酶、场所）进行清晰讲解。
探究实验部分，若时间允许，可让学生分组讨论并口头陈述实验设计，更能体现科学探究的自主性。
整体上，应始终围绕“ATP如何解决细胞能量即时供应与稳定需求之间的矛盾”这一核心问题展开教学，帮助学生构建完整的知识逻辑链。