《细胞与能量》教学设计
指导思想
建构主义学习理论认为,知识不是由教师传授给学生,而是由学生自主建构。同时提倡在教师帮助下的学生自主学习。而随着新课程改革的深入,生物科学的课堂教学已经逐渐从传统的教师讲授式转变成为了以学生为主体的探究式教学。
根据以上理念,本课以教师引导,学生自主学习为主要学习形式。教师提出阶段性问题,并以图片、视频和文字相结合的视觉媒体材料,先引导学生对所学知识有一个直观的认识,再层层深入思考及探索,最终获得意义上的建构。此外,根据《高中课程标准》中“提高生物科学素养”的教学理念,在课堂教学过程中逐步渗透STS的教育思想,帮助学生把科学、技术和社会三者紧密地联系起来,并加入对生物学前沿知识的介绍,使学生能够将理论知识应用于实际生活。
学习任务分析
本节课为(浙科版)《普通高中课程标准实验教科书 生物 必修1 分子与细胞》第三章细胞的代谢第一节的内容。本节课主要介绍了细胞中的能量转化、吸能反应和放能反应以及ATP的相关知识。在此之前学生已经学习了细胞的分子组成、细胞的结构等内容,对生物细胞内已经有了充分的认识,为本节课的学习奠定了知识基础。通过本节课的学习,将对细胞内能量的转化及ATP相关知识有充分的了解,同时本节课又为后续知识如细胞呼吸、光合作用等做铺垫,起到了承上启下的作用。此外,教材首先通过能量的转化引出了吸能反应和放能反应。接下来通过形象地比喻ATP是细胞中的能量通货,帮助学生理解整节课的内容,这样的安排顺序既体现了教材的内在逻辑,又符合学生认知规律的统一性。
学情分析
本课的授课对象是高二年级的学生。从知识起点上来看,学生在初中阶段就已经学习了生物的呼吸作用、光合作用等需能反应,但还没有上升到细胞的层面上。而在高中生物前两章内容的学习中,他们已经学习了细胞的分子组成、细胞的结构等内容,这些都是本节内容的基础。而从认知思维起点上看,高二学生的思维方式已经开始从具象思维转向抽象思维,具备了一定的理论分析能力和逻辑思维能力。所以本节课注重学生与教师的双向交流,以视觉媒体来帮助学生对抽象的知识有一个直观的理解,进一步锻炼他们获取信息、建构知识体系的能力。
教学目标
知识与技能
举例说明细胞中的能量转化
区别吸能反应与放能反应
阐明ATP是细胞中的能量通货
过程与方法
尝试分析ATP-ADP的循环及其对细胞内供能的意义。
情感态度与价值观
1) 通过让学生认识医用ATP的注射液和ATP片剂,让学生在分析自己身体内发生的ATP-ADP循环及其重要意义过程中,体验到生物学原理在生产实践中的价值,加强对身边的科学的理解。
教学重难点
重点:ATP的分子简式;ATP的生理功能;ATP与ADP的相互转变及在新陈代谢中的作用。
难点:ATP与ADP的相互转变及在新陈代谢中的作用;深入理解细胞中的能量转化、放能反应与吸能反应。
ATP的结构和水解过程以及循环是学习细胞呼吸、光合作用的基础,是课标和教学指导意见规定学生必须掌握的重点知识之一。而且该知识比较抽象复杂,属于学生的思维困惑区,是教学上的难点。
教学方法
视频观看、讲授、讨论,辅以多媒体展示法
课时安排
一课时
教学准备
1、图片资料收集(包括医用ATP的注射液和ATP片剂的相关资料)。
2、准备实物:医用ATP的注射液和ATP片剂
3、音频资料制作(ATP水解过程及ATP-ADP的循环动画)。
4、多媒体课件制作。
教学过程
具体教学过程
激发兴趣,导入新课
【讲述】新陈代谢是生物的基本特征。新陈代谢中一系列的物质变化,必定伴随着能量的转化。生命系统必须依靠物质和能量来维持,能量的获取、储存、释放、利用和散失,伴随着全部生命活动。
【提问】你能举出几个生物体内能量转化、吸收储存或释放利用的例子来吗?
【学生活动】讨论,回答(请2-3个同学发言,活跃课堂气氛。)
【教师活动】总结同学所提出的例子
问题引导,构建新知
【过渡】同学们刚才举了几个能量转化的例子,那同学们还知道其他的吗?请同学们带着以下的问题仔细阅读书本第48到49页的内容。
【提出问题】1、什么是化学能;2、能量会消失、被创造吗?3、怎样维持一个系统的有序性?(ppt展示问题)
【学生活动】带着问题,快速阅读书本相关知识
【过渡】好,同学们,通过阅读,想必同学们对刚才的三个问题都有答案了。那老师请一位同学来解答一下。
【学生回答】。。。。。。(尽量引导学生不看书本进行回答:1、化学能:活细胞中的各种分子具有的势能通常被称作化学能,是细胞内最主要的能量形式。2、能量不会被创造也不会消失,在生物体内或细胞中进行各种形式的相互转变。生物体和细胞是开放系统,生物体要与外界发生物质和能量的交换。3、细胞的有序状态的维持需要消耗能量。)
【过渡】 既然我们知道细胞的有序状态的维持需要消耗能量。那细胞中的能量是从何而来?又是如何释放的呢?
【教师引导】同学们在初中的时候学习过光合作用,对不对?那同学们知道光合作用是吸收。。。产生。。。(让学生集体说出光合作用是吸收光能,产生氧气和淀粉。)
【教师讲解】光合作用吸收的能量来自太阳能,是因为产物分子中的势能比反应物中的势能高,这即为吸能反应。细胞中还有许多吸能反应,它们所需的能量来至于细胞中的放能反应,最重要的放能反应就是糖的氧化。这个过程通常叫做什么?
【学生回答】。。。。。。(集体回答:细胞呼吸)
【教师引导】那放能反应也就是产物分子中的势能比反应物中的势能。。。(引导学生回答“低”)
【过渡】细胞中放能反应所产生的能量是怎样被吸能反应利用的呢?
【教师启发】这两者之间的纽带就是腺苷三磷酸,即ATP。ATP不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带,更是细胞中的能量通货。
【提问】那ATP到底具有怎样的结构才能成为细胞中的能量通货呢?
【课件展示】ATP的结构。
【讲述】 ATP是腺苷三磷酸的英文缩写,普遍存在于各种活细胞中的一种高能磷酸化合物。ATP的结构简式: A-P~P~P。式中A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表一种特殊的化学键,称为高能磷酸键;ATP分子中大量的化学能就储存在高能磷酸键中;两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定;ATP分子的水解本质上就是ATP分子中高能磷酸键的水解,也就是高能磷酸键断裂后释放出大量的能量。
【过渡】那同学们知道ATP是怎么进行水解的吗?水解后又产生了怎样的物质呢?请同学们带着上述问题先来观看一段ATP水解过程及循环过程的动画视频。
【学生活动】带着问题认真观看ATP水解过程及循环动画视频。
【教师启发】通过刚才观看动画,同学们有没有发现ATP水解时,是哪个化学键断裂?
水解后有哪些产物?这是个吸能反应还是放能反应过程?释放的能量被如何利用了呢?
【学生活动】。。。。。。(思考讨论)
【课件展示】ATP的水解过程
+ +能
【讲述】(待学生思考讨论后再讲述)细胞利用这种能量的方法是将ATP水解这一放能反应所释放的能量用于另一吸能反应。也就是用于细胞中的各种生命活动。
【讲述】细胞中的ATP含量很少,如肌细胞中的ATP只能维持肌肉收缩2~3钞钟左右。不过ATP在细胞中易于再生,在本章第四节中将学习。
【提问】ATP与ADP之间为什么能够进行循环?其意义又是什么?
【讲述】(等待学生思考回答后,点评学生的回答,并进行归纳)ATP水解形成ADP后,利用细胞内释放能量的反应,如呼吸作用释放的能量,ADP吸收能量又和磷酸结合转变成ATP,而这一过程的进行与两个磷酸基团之间的高能磷酸键的特点直接相关,高能磷酸键即容易水解断裂,又容易重新合成。
【引导】所以, ATP和ADP在体内总是处于不停地转化中,且处于动态平衡之中,其意义就是能够。。。(引导学生进行概括:为细胞内的各项生命活动不断的提供能量。)
【引导】刚才我们就提到了ATP是细胞中的“能量通货”。同学们现在能说说原因吗?
【学生回答】。。。。。。(学生回答后整理归纳:细胞内的糖类、脂质等能源物质不能被细胞直接利用,ATP水解后释放的能量才是细胞内各种生命活动的直接能量来源,呼吸作用分解有机物释放能量不能为生物体直接利用,只有这些能量转移给ATP,且ATP水解后释放的能量才可被细胞利用。ATP是细胞中普遍适应的能量载体,ATP在细胞内的含量是极少的,像小额钞票一样,便于流通使用,是细胞能量代谢的“能量通货”。)
小结复习,运用知识
【讲述】通过本节内容的学习,我们知道能量是相互转化的,既不会消失也不会凭空创造。在生物体的细胞内也发生着能量的相互转化-吸能反应和放能反应。
【提问】那细胞中糖类等有机物分解所释放的能量是怎样被吸能反应利用的呢?
【学生回答】。。。。。。(集体回答:ADP吸能后和磷酸结合形成ATP)
【提问】众多能源物质中,ATP这种含量极少的物质为什么成为“能量通货”?
【学生回答】。。。。。。(学生回答后整理:ATP中连接两个磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定,水解后形成ADP,释放出的能量供细胞中的吸能反应;而ADP吸收其他能源物质释放的能量后又可以迅速转化为ATP。并且强调ADP合成ATP所需的能量不是来自ATP的放能反应。)
(四)课后延伸,拓展知识
【过渡】同学对本节课的知识掌握的都很不错,下面就让我们来看看生活中的一些有趣的小知识。
【讲述】老师这里有ATP片剂和ATP的注射液实物。请代表大家观察ATP片剂和ATP的注射液实物,请一位同学给其他同学读出所看到实物的名称及治疗作用。
【学生活动】。。。(仔细观察实物,听同学阅读)
【教师总结】同学们是不是觉得这些东西很有意思呢?那不妨课后上网查阅收集ATP的相关资料,同学之间进行交流讨论。
(五)课堂巩固
【课件展示】形成性评价中的两个题目
【学生活动】。。。。。。(集体回答,教师及时纠错)
形成性评价
1、生物体的细胞内普遍存在一种能量载体,叫做腺苷三磷酸 ,简称ATP,它是细胞中各种生命活动所需的能量通货。ATP的分子式可简写成A—P~P~P,ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键内。
2、ATP分子中不稳定的高能磷酸键是两个磷酸基团之间的高能磷酸键,伴随着ATP-ADP的循环,存在着放能反应和吸能反应,ATP的这一特点,使它与生物体的新陈代谢有密切的关系。
3、要求学生课后上网查阅收集ATP的相关资料,并且进行交流讨论。
十一、板书设计
设计意图:通过联系生活导入新课,可以调动学生思维,激发学生的学习兴趣。
设计意图:通过让学生带着问题阅读,可以培养学生的自主学习能力。而且带着问题阅读可以更好地引起思考,突出阅读的重点,在学生原有的认知基础上顺利进行新知识的构建。
设计意图:通过简单的讲授法学习吸能反应和放能反应,有利于学生的理解,以便为更好地学习ATP打好基础。
P
P
P
~
~
腺嘌呤
磷酸基团
核糖
设计意图:本块内容是重点知识,以讲述和图片展示相结合的方式进行讲解,可以使学生更加容易理解ATP的节本结构,为学习后面的知识做好铺垫。
P
P
~
P
P
P
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~
P
设计意图:通过让学生带着问题观看视频后,明确ATP放能的部位,对两个相邻磷酸基团之间的高能磷酸键比较不稳定形成直观的认识。并及时联系刚学习的吸能和放能反应,使前后知识密切联系,培养学生的逻辑思维能力。然后再进行知识的讲解,可以使抽象不易理解的知识更加直观化,便于学生理解,突出重点,突破难点。
设计意图:用通俗易懂的比喻使学生理解ATP在生命活动中的的作用。
设计意图:以提问的方式进行小结,对所学的知识进行梳理,及时掌握学生对新知识理解的缺陷,以强化学生对新知识的认识,使学生充分认识到ATP在细胞代谢中的重要地位。
设计意图:以同学们未见过的ATP片剂和ATP的注射液实物,激发学生的学习兴趣,拓展学生的知识。
设计意图:用随堂练习的方式,检验学生的知识掌握情况,不仅有利于学生对自我的检查,也有利于教师进行教学反思。
学
生
自
由
展
示
区
PPT
展
示
区
第一节 细胞与能量
一、能量的转化
二、吸能反应、放能反应
三、ATP
1、结构简式:A-P~P~P
2、ATP的水解反应:ATP ADP
3、ATP-ADP循环
通过ATP的合成和水解使放能反应
所释放的能量 用于吸能反应的过程
4、ATP是细胞中的“能量通货”