高中人教版 (2019)细胞的能量“货币”ATP教学设计

这是一份高中人教版 (2019)细胞的能量“货币”ATP教学设计，共10页。教案主要包含了基本信息，设计思想，学习者特征，教学内容与任务，教学目标，教学策略设计，信息资源与教学环境设计，教学过程等内容，欢迎下载使用。

一、基本信息
教师姓名
杨贤云
课名
细胞的能量“货币”ATP
学科
生物学
章节
第 5 章第2 节
教材版本
人教版
必修 1
课时
第 1 课时
课型
新授课
年级
高一
二、设计思想
本节课的设计基于学科核心素养，通过四个任务驱动新知识的学习，围绕学习任务设置四个相应的学习活动，并以任务单的形式呈现。
在教学方法上，通过设计若干问题，引导学生推理、归纳得出相应结论；通过构建物理模型和概念模型，帮助学生理解 ATP 的结构和功能，并逐渐建立次位概念“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 ”，作为细胞中的能量“货币 ”，尝试理解重要概念“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 ”。
在教学评价方面，注重多元评价和过程性评价，对学生的展示及时作出反馈，并利用智慧课堂开展自评与互评。
三、学习者特征（学情分析）
授课对象是高一学生，在本节课之前， 已经学习了糖类、核酸、蛋白质等重要有机物， 已经明确了糖类是主要的能源物质、核酸的基本单位是核苷酸，这为学习 ATP的结构和功能提供了一定的知识基础。另外， 在学习主动运输的时候，开始接触 ATP，这也为本节的学习作了铺垫。高一学生正处在形象思维向抽象思维逐渐过渡的时期，具备一定的分析和推理能力，但在实验设计、理解 ATP 水解供能的机理和 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质上难度较大，需要借助一些模型和背景资料等。
四、教学内容与任务
任务一：寻找细胞的直接能源物质
活动 1 探究萤火虫发光的直接能源物质任务二：认识 ATP 的结构
活动 2 构建 ATP 的结构模型
活动 3 模拟 ATP 水解释放能量
任务三：举例说明 ATP 释放能量的去向
任务四：理解 ATP 与 ADP 的相互转化
活动 4 思考 ·讨论——如何理解”ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质”？
五、教学目标
1.生命观念：通过分析 ATP 的分子结构特点，建立结构与功能观；能从物质与能量观的角度， 阐述 ATP 作为细胞直接能源物质在能量代谢中的关键作用； 通过分析 ATP 与 ADP 的相互转化，维持动态平衡，形成稳态与平衡观。
2.科学思维：通过构建 ATP 的物理模型，认识 ATP 的分子结构；通过构建 ATP与 ADP 相互转化的概念模型，理解物质和能量变化的统一性；运用归纳与概括的方法，总结得出 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
3.科学探究：通过探究萤火虫发光的直接能源物质，尝试设计实验方案，学会控制变量、观察现象并分析结果。
4.社会责任：认同 ATP 荧光检测仪是萤火虫发光原理的应用延伸，体会生物学知识的社会应用价值；关注 ATP 在生物体内的重要作用，认识到生命活动的有序进行离不开能量的供应，增强对生命本质的理解，形成珍惜生命、热爱自然的情感态度。
六、教学策略设计
1.情境导入：诗朗诵《秋夕》，引出萤火虫发光之谜
2.实验探究：萤火虫发光的直接能源物质，引出 ATP
3.构建模型：认识 ATP 的结构；资料分析：ATP 最外侧的特殊化学键易水解断裂
释放能量
4.举例说明 ATP 水解释放能量的去向，并以主动运输为例说明蛋白质磷酸化是 ATP供能的常见原理
5.构建模型：ATP 与 ADP 的相互转化，突出其与吸能反应和放能反应之间的联系
6.总结提升：ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质
7.迁移与应用：ATP 荧光检测仪的使用原理
8.练习与提高：当堂小练习，巩固所学知识
七、信息资源与教学环境设计
1.智慧课堂互动教学系统：抢答、随机选人、拍照上传、计时、自评与互评、随堂练习
2.课件：嵌入本人课前录制的实验视频、主动运输动画讲解、背景资料等
3.教具：磁片、别针、翻页笔
4.教学环境：录播教室
八、教学过程
教学环节
起止时间
（“-”） （按照
完整视
频的时
间点）
环节目标
教师活动
学生活动
媒体作用及分析
一、情境导入
00:00-
03:14
感受中国传统文化，激发学习兴趣。
请学生有感情地朗读唐诗《秋夕》，思考：
1.萤 火 虫 发 光 的生物学意义是什么？
2.萤 火 虫 体 内 有特殊的发光物质吗？
3.为 萤 火 虫 发 光直接提供能量的物质是什么？
朗读诗句，思考并回答有关问题。
展示萤火虫图片及其发光机理。
二、【任务一】寻找细胞的直接能源物质
03:15-
11:08
通过分析、设计实验方案，提高学生的科学探究能力和合作探究能力。
直观地展示实验操作过程和实验结果，引导学生得出正确结论。
活动 1：探究萤火虫发光的直接能源物质：给出一些实验器材，供学生选择。
以小组为单位，在任务单上书写实验方案。引导学生注意设置对照实验。
3 分钟后请其中一个小组代表展示实验设计思路。
播放课前教师录制的实验视频
根据所给器材设计实验，并分成若干组：ATP、葡萄糖、脂肪和生理盐水等。
预期实验结果： ATP 组会发光。其中一位同学作为代表展示实验设计思路。
观看视频，得出结论：ATP 是萤火虫发光的直接能源物质
计时 3 分钟拍照上传
对代表同学的表现进行自评和互评，及时进行课堂评价与反馈。
播放视频
用旧知启发新知，建立 RNA与 ATP 两种物质之间的联系。
动手实践，在活动中探索和体验新的知
识 ， 加深对ATP 结构 的认识。
分析 ATP 的结构，尝试理解ATP 如何提供能量。
【资料 1】腺嘌呤核糖核苷酸是 RNA的基本组成单位之一，又称腺苷一磷酸（AMP），结构简式为 A-P。
活动 2：请同学们利用信封里的材料，结合课本 P86有关内容 ，构建ATP 的结构模型。并请两位同学在讲台上展示。
提出问题： （ 1）
“A”、“T”、 “P”分别代表什么？
（2）ATP 是如何释放能量的？
请学生阅读课本P86 有关内容。
讲解：当 ATP 在酶的作用下水解时，脱离下来的磷酸
小组内同学配合，利用材料构建 ATP 的结构模型。
两位代表同学在黑板上展示ATP 结 构 模 型（磁 片 粘 贴 在黑板上）
回答问题（1）
写出 ATP 的结构简式：
A-P～P～P
思考问题（2）
阅读课本相应内容。
展示【资料 1】
展 示 ATP 的分子结构，便于观察
三、【任务二】认识 ATP 的结构
11:09-
23:05
通过实验证据进行主动分析和推理，而不是被动接受。
通过角色扮演，直观地理解 ATP 如何水解提供能量。
基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 ATP 是一种高能磷酸化合物。
提出问题：ATP 分子中哪个特殊的化学键更容易断裂呢？
【资料 2】用α、 β 、 γ 分别表示ATP 上三个磷酸基团所处的位置：A-P α~Pβ~P γ。
活动 3：模拟 ATP
水解释放能量：请四位同学上台“角色扮演 ”腺苷和三个磷酸基团，手拉手站成一排，“磷酸基团 ”之间呈分离的趋势。
根据资料，思考并回答哪个特殊的化学键更容易断裂。
结论： β位和γ位磷酸基团之间（最外侧）的特殊化学键更容易断裂。
按照要求站位。只见老师的手—“酶 ”轻轻作用于靠外的两个“磷酸基团 ”之间的“特殊化学键 ”，使两人分开，最外面的“磷酸基团 ”脱离，撞向半掩的门，使门关上。
抢答功能，提高积极性
四、【任务三】举例说明 ATP释放能量的去向
23:06-
29:08
认识到多种生命活动的正常进行都离不开能量的供应，而这些能量的储存又离不开物质，建立物质与能量观。
提出问题：ATP 水解释放出来的能量可以用于哪些生命活动呢 ？请学生写在任务单的相应位置。
展示ATP 释放能量的几个常见去向，并以主动运输为例，播放动画，进一步解释ATP 为主
在任务单上写出耗能的生命活动。并请一位同学举例说明。
观看动画
明确了蛋白质磷酸化是 ATP 供能的常见原理。
拍照上传，即时分享
播放动画
动运输供能的机理。
五、【任务四】理 解 ATP 与 ADP 的相互转化
29:09-
37:50
通过分析事实依据 ， 得出ATP 和 ADP 的迅速转化，以解决 ATP 含量在细胞中很少的问题，有利于锻炼学生的批判性思维。
ATP 与 ADP 的动态平衡帮助学生建立稳态与平衡观。
首尾呼应
总结提升，解释为什么 ATP是细胞中的能量“货币 ”？为什么 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质？对应
【资料 3】1.人体内 ATP 总量为 2~ 10mg。肌肉内 ATP的含量只能维持肌肉收缩 1～3 秒的能量供应。
2.一 个 人 在 安 静状态下一天约有40Kg ATP 转化成ADP，而在剧烈运动状态下每分钟约有 0.5Kg ATP 转化成 ADP。
提出问题： （ 1）在ATP 总量很少的情况下如何保障ATP 充足而持续的供应？
（2）ADP 转化成ATP 所需的能量的来源是什么？
请学生阅读课本P87 有关内容，填写任务单上对应表格。
活动 4：思考 ·讨论：如何理解“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”这句话？
请学生阅读课本P89 第一段文字。然后小组讨论上述问题。
总结：吸能反应和放能反应往往发生在细胞的不同区域，无法直接联系起来，而 ATP 可以通过自身的水解与合成，将吸能反应和放能反应联系起来，驱动着
仔细阅读资料，思考并回答问题（1），得出：
1.ATP 在细胞中的含量很少。
2.ATP 和 ADP 之间可以转化，且转化十分迅速。
阅读课本有关内容，填写任务单上不同生物合成 ATP 的能量来源并加以比较。
学生阅读课本有关内容，小组内合作讨论。
用“货币 ”类比，理解“ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。”
展示【资料 3】
展示表格：不同 生 物 ADP
转 化 成 ATP时所需能量的来源
随机选人，了解合作讨论情况
本节内容的“次位概念 ”。
细胞中的生命活动，使细胞成为一个相互联系的统一整体。
六、迁移与应用
37:51-
41:27
认 同 ATP 荧光检测仪是萤火虫发光原理的应用延伸，体会生物学知识的社会应用价值。
【资料 4】利用ATP荧光检测仪可以快速检测饮用水、游泳池、设备表面等环境中的微生物含量，以确定微生物的污染情况。采样后，将样品置于特定的试剂中（含有裂解剂、荧光素、荧光素酶、 O2），最终仪器能将发出的荧光信号强度转换成对应的微生物数量。
提出问题：为什么荧光强度能反映微生物的含量？
思考并回答问题：活细胞中的ATP 含量是稳定的，微生物细胞越多，释放出来的 ATP 越多，仪器检测到的荧光信号越强。因此，荧光强度能反映微生物的含量。
展示【资料 4】
抢答功能，提高积极性
七、练习与提高
41:28-
44:00
巩固本节所学内容，加深对ATP 结构和功能的认知。
展示两道有关 ATP结构和功能的选择题，通过教师平板发布。
根据答题情况作针对性讲解。
思考并在学生平板上作答。
即时测试，收集并反馈答题数据
九、板书设计