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
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析
本节内容属于必修1第5章第2节的内容。主要内容包括ATP的结构和功能、ATP与ADP相互转化以及ATP 的利用三大部分。这一节与前面所学习的糖类(主要的能源物质)、脂肪(细胞内良好的储能物质)有一定的联系,也是后面将要学习到的细胞呼吸和光合作用的基础。通过本节课的学习,可以帮助学生树立正确的“结构与功能”“物质与能量”的生命观念,形成“归纳与总结”的科学思维,了解“观察提问、交流讨论”的科学探究的学习方法,提升“解决问题”的社会责任感。
2.学习者分析
知识基础：经过初中学习，学生初步认识到细胞的生命活动需要能量。这些能量主要来自糖类物质的氧化分解。但学生尚不清楚在细胞中糖类不能直接为细胞生命活动供能，糖类氧化分解释放的能量必须先转移到ATP这种高能磷酸化合物中储存，然后才能被细胞的各项生命活动所利用。 能力基础：学生已经具备了一定的识图、分析和归纳总结的能力，但对微观抽象知识的理解有一定的难度，对探究实验的设计及分析能力还有待加强。
3.学习目标确定
1、通过联系生活列举并分析ATP的利用，能解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，认识生命的复杂性，树立学以致用的价值观和社会责任。 2、通过资料分析并构建ATP的结构模型，说出ATP的化学组成和结构特点，认同ATP的结构和功能相适应。 3、通过资料分析和示意图完善，说出ATP与ADP相互转化的特点和过程，理解 ATP 在细胞中作为能量“货币”的原因，形成物质与能量观、稳态与平衡观，培养科学思维和科学探究能力
4.学习重点难点
重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用 难点：通过ATP与ADP相互转化的特点，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
5.学习评价设计
课堂评价（评价等级：A、B、C、D） 班级 姓名 项目评价指标学生自评教师评价科学思维素养能否结合资料，主动思考ATP相关知识的逻辑关系，提出有价值的疑问能否用规范的术语清晰表述转化关系科学探究素养能否积极参与小组合作，共建ATP的结构，利用建构的模型，讲解相关知识学习 现是否掌握基础知识(随堂练习题)是否能运用知识分析和解决实际问题（课后实践作业）
思维素养： 梳理ATP逻辑，提疑问：A、梳逻辑，提深度问 B、梳逻辑，提思考问 C、提示后提浅显问 D、无逻辑，无有效问 表述ATP转化关系： A、术语准，表述流畅 B、术语较准，表述清 C、提示后表述混乱D、无术语，表述错误 探究素养： 小组合作建ATP结构：A、 主导绘，补细节 B、参与绘，修细节C、协助绘，多漏洞D、 不参与，不会绘 学习表现： 掌握ATP基础知识： A、练习100%正确 B、练习≥80%正确 C、练习50%-80%正确 D、练习<50%正确 用ATP知识解决实际问题：A、 独立分析，设计方案 B、分析简单问题，改方案 C、提示后分析，需指导 D、不会分析，作业未做
6.学习活动设计
教师活动学生活动环节一：情境设置，感知ATP的作用观看灵石梧桐燕醋的40秒视频，介绍醋的酿造中酵母菌、醋酸菌等微生物大量工作，这些微生物的生命活动需要能量支持，它们的直接能量来源是什么？任何结论，都需以充分证据为依托。用醋酸杆菌做实验效果不明显，换成易观察的腓肠肌，效果很明显。播放腓肠肌在葡萄糖溶液、ATP溶液中是否收缩的视频，问题： 为什么要先连续刺激，尽量消耗掉肌肉中的能量？ 2、通过视频，你能得出什么结论？ 观看视频，调动感官体验；增强本土产业自信 带着问题观看视频，产生探究兴趣，跟随引导进入新课。活动意图：1.以本土特色工艺为情境，贴近学生生活，降低抽象知识的理解门槛；2.通过问题链和实验设视频激发探究欲，自然引出本节课的核心主题环节二：联系生活分析理解-ATP的利用实验证明ATP是细胞生命活动的直接能源物质，除了肌肉收缩，细胞中哪些生命活动需要ATP直接供能？ ATP是如何为主动运输功能的？ 结合学生回答，引导学生归纳ATP的利用 （播放主动运输视频）。 1、参与主动运输的Ca 载体蛋白除了运载钙离子，还有什么作用？ 2、蛋白质分子被磷酸化后，空间结构是否发生变化？活性是否被改变？1.列举细胞中需要ATP供能的实例，分享自己的思考。 2.观看视频，阅读课本，归纳ATP的利用1.从微生物到细胞，拓展ATP功能的应用场景，帮助学生建立“普遍规律”的认知；2.实例归纳让功能更具体，避免抽象记忆；环节三：合作探究-ATP的结构细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的，醋酸杆菌是好氧菌，细胞质中能合成ATP,ATP其作为直接能源物质与其结构一定有关，大家想知道其结构有什么特殊之处吗？让我们一起来探索。 呈现资料1:1934年，罗曼发现ATP会被分解成 1份腺苷一磷酸（AMP）和 2份磷酸（Pi)。此后，其他科学家又发现，用腺苷酸酶处理AMP,AMP被分解成磷酸和腺苷，后者可进一步被酶分解为腺嘌呤和核糖。 资料2：核糖1,2,3和5号位上的碳原子有性质活泼的羟基基团，其中1号碳上的羟基可以和腺嘌呤反应缩合形成腺苷，5号碳上的羟基可被磷酸酯化，形成腺苷一磷酸（AMP)。研究发现，相邻的磷酸都带负电荷而相互排斥等原因，可形成含能量较多且不稳定的化学键。1941年，科学家李普曼经建议用符号"~"代表这种不稳定、可供能的特殊的化学键。 利用实验材料，制作ATP模型：泡沫球3个、扭扭棒2根、牙签2根，五边形泡沫板1块、多边形泡沫板1块，教师巡视指导，纠正模型错误，引导学生观察：远离腺苷的特殊化学键有什么特点？ATP与RNA有什么关系？你能为CTP、GTP命名吗？个别学生选择磁力片（腺嘌呤、腺苷）在黑板上展示ATP结构，教师引导学生分析模型的准确性，强调核心要点：腺苷（腺嘌呤+核糖）+3个磷酸基团，特殊化学键易断裂、易合成。 PPT呈现问题： 1、讲解ATP结构中各部分分别代表什么？腺嘌呤与磷酸分别与核糖的几号位碳原子相连？ 2、为什么ATP中特殊化学键容易断裂？当脱去2个磷酸基团后，与RNA有什么关系？哪个特殊化学键更易断裂？为什么？ 3、细胞中的直接能源物质除ATP外，还有GTP、UTP、dATP(脱氧腺苷三磷酸）等，请推测它们的组成与ATP有什么不同？ 1.分析资料，结合课本，思考ATP的结构 小组合作制作ATP模型，明确各部分结构名称及连接方式。展示模型。观察模型和教具，讨论特殊化学键的特点，理解结构与功能的关联。 学生利用自制模型讲解1、2其他学生补充 学生交流3并利用磁力片讲解，其他组补充完善1.结合资料，让ATP结构的学习有情境支撑，避免纯理论记忆；2. 动手建模将抽象概念具象化，培养学生的空间想象和动手能力，帮助学生快速理解ATP作为直接能源物质的结构基础。环节四：资料分析-ATP与ADP的相互转化机制这些直接供能物质与ATP的供能机制类似，均为通过水解将储藏在特殊化学键中的能量释放出来，那么机体内ATP含量多吗？消耗量大吗？ 呈现资料3： 醋酸杆菌胞内ATP仅约0.055μmol/g菌体干重，仅能维持基础代谢数秒 醋发酵中，醋酸杆菌每秒水解约百万个ATP，一天代谢消耗ATP量是自身重量的数十倍 醋发酵中，醋酸杆菌每个细胞每秒合成约1200万个ATP，同时有等量ATP被水解 引导学生利用建构的模型，分析ATP与ADP的转化是可逆反应吗？说明理由（从酶、能量来源、去路角度说明）。 1、ATP与ADP的转化是可逆反应吗？尝试从酶、能量的来源和去路分析。 2、对于高粱来说，合成ATP时，所需要的能量从哪里来呢？蓝细菌呢？醋酸杆菌、酵母菌呢？ 3、ATP 的水解与吸能反应相联系？说出理由？ 4、ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的什么特性？反映了生物有共同的起源。 5、某种酶可以催化ATP（A-Pα~Pβ~Pγ ）的一个磷酸基团转移到 DNA 末端上,同时产生 ADP。若要用该酶把32P标记到DNA 末端上,则带有32P的磷酸基团应在ATP的 (填“α”“β”或“γ”)位上。 类比讲解：农民收获的粮食糖、喂养的牛羊不能直接在超市直接换购物品，需先兑换成人民币才可以，类比类、脂肪中稳定的化学能先转变成ATP中的化学能，才能直接为生命活动供能。 ATP可形象地比喻为细胞中流通的“能量”货币。 贴人民币 细胞膜控制物质进出细胞，细胞质中各组分分工合作，细胞核控制物质的代谢和遗传，酶催化化学反应，能量通过吸能反应和放能反应之间流通。这种物质承载着能量的转移，使得细胞形成一个有序的整体。 分析资料，A明确ATP含量少，消耗量大，转化快 2.利用模型，分析反应是否可逆1 学生代表回答2、3、4、5其他同学予以补充 3.类比理解ATP直接供能，糖类脂肪不能以资料为依托，让能量转化的机制更易理解，突破“动态平衡”这一难点环节五：课堂小结，文化升华利用板书，梳理核心知识，结合细胞结构、酶的知识，升华主题。 完成当堂练习题 回头看目标是否达成，给自己打分数（满分100） 4.课后实践作业：请同学们去醋厂调查，酿醋过程中需控制哪些条件？为什么要控制这些条件？结合本节课所学为醋厂提高醋的产量提出可行的措施。1.跟随教师梳理知识 2.完成练习，回看目标，自评 3.记录作业，增强热爱乡村、振兴乡村的集体荣誉感和责任感。1.梳理核心知识，帮助学生构建系统的知识体系，强化记忆；2.课后作业延伸学习情境，增强学生社会责任感。
7.板书设计
作业与拓展学习设计
基础巩固题1.萤火虫尾部发光器能发光的机理如图所示。ATP快速荧光检测仪中含有荧光素、荧光素酶等物质，用来快速检测食品表面的微生物，下列说法正确的是（ ） A. ATP是细胞中的能量货币，细胞中储存大量ATP为生命活动供能 B. ATP快速荧光检测仪只能检测是否有微生物残留，不能检测数量 C. ATP转化为 ADP可为离子的主动运输提供能量 D.ATP中五碳糖为核糖,A为腺嘌呤 能力提升题2、在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质。 （1）人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动3s内的能量供给。在校运动会上，某同学参加100m短跑过程中，其肌细胞中ATP相对含量变化如图所示，试回答： ①由A到B的变化过程中，说明ATP被水解，释放的能量用于 ②由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明 （2）纯净的ATP呈白色粉末状，能够溶于水，作为一种药物常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉滴注。据此，你认为在人体消化道中______（填“存在”或“不存在”）ATP水解酶；人体内合成ATP的生理过程有________。 课后实践作业：请同学们去醋厂调查，酿醋过程中需控制哪些条件？为什么要控制这些条件？结合本节课所学为醋厂提高醋的产量提出可行的措施。
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明
1.以当地特色的梧桐燕醋为情境切入点，借助多媒体播放其酿造过程的实景视频，增强本土自信；2.同时配合教具搭建物理模型，将抽象概念转化为直观可感的具象形式，既能培养学生的空间想象与动手实践能力，也能帮助他们快速理解ATP作为直接能源物质的结构基础；3.调整了教材顺序，以作用-利用-结构-转化-作用，首位呼应。4.板书设计新，设计成人民币的代表符号 ，形象表达ATP是直接能源物质这个功能。5.习题设计分层补充，课堂以醋酸菌为主线， 没涉及到课本荧光素和荧光素酶的知识，所以在习题中予以补充
10.教学反思与改进
一、教与学经验总结 本节课紧扣“一境追‘醋’”单元主线，以梧桐燕醋发酵中微生物耗能为切入点，将ATP知识与醋产业实践结合，衔接前后课时形成知识闭环。通过制作结构模型，降低抽象知识难度，契合高一学生学情。评价设计聚焦核心素养，课堂评价与课后实践作业分层落实知识、能力与社会责任目标，教学效果良好。 二、学情与目标达成度反思 部分学生对“ATP作为直接能源物质”的理解停留在记忆层面，未能结合醋发酵实例深入分析，与“知识应用”目标存在差距；模型构建中，少数学生对“特殊化学键能量变化”认知模糊。 三、改进设想 （一）课时改进 模型中利用弹簧演示特殊化学键，效果应该会更好；利用虚拟实验软件模拟动态转化过程，可辅助学生突破难点。 （二）单元整体衔接 后续“细胞呼吸”“光合作用”课时中，强化ATP与能量转化的关联，构建“光能→化学能→ATP→醋酸能”完整链条。 四、后续课时成果运用 运用“ATP供能”知识分析细胞呼吸、光合作用的能量转化，强化知识迁移。通过单元整体教学，持续培育生命观念与社会责任意识，促进学生核心素养螺旋式提升。
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