人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的能量“货币”ATP教学设计

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞的能量“货币”ATP教学设计，共16页。教案主要包含了）探寻，）课等内容，欢迎下载使用。
学校
课题
细胞的能量“货币”ATP
年级
高一
学科
生物
教材分析
本节是2019版普通高中生物学必修1《分子与细胞》第5章“细胞的能量供应和利用 ”中第 2 节的内容。在普通高中生物学课程标准中，与本节有关的内容是：解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。教学提示建议在教学活动过程中，组织好探究性学习活动 ,帮助学生增强感性认识，克服对微观结构认识的困难。学业要求在阐明细胞生命活动过程中，能够认识物质与能量变化的关系。
因此，教材紧紧围绕“ATP 是细胞的能量通货”这一重要概念组织相关内容，主要包括 ATP
的分子组成和结构特点、ATP 与 ADP 的相互转化，以及 ATP 在细胞生命活动中的作用。本节内容安排在学生掌握了细胞中的有机物—蛋白质、糖类、脂肪等在细胞中的作用之后，
目的是让学生易于理解能源物质糖类和直接供能物质 ATP 间的区别与联系，也为后续学习细胞呼吸和光合作用奠定基础，具有承前启后的作用。
学情分析
高一学生此时已经知道人体主要的能源物质是糖类,储能物质是脂肪,但可能存在认为糖类中的能量可以直接被细胞利用的错误认识。学生通过学习上一节酶的相关知识，具备了一定的科学探究素养。因此，本节课对于“ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质”这一内容，采用探究性实验的方式进行学习。同时有机化学的相关内容安排在高一下学期才学习，学生对于抽象的ATP结构的掌握有一定的难度，所以开展ATP模型建构的方法予以解决。
教学目标
1、通过对ATP化学组成和结构特点的学习以及相关的探究活动，能运用结构与功能观 ,解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质；通过开展 ATP 与 ADP 转化的资料分析活动，能运用稳态与平衡的观点，阐述ATP与ADP 转化特点及生物学意义；通过开展Ca2+的跨膜运输资料分析活动，能运用物质与能量观，解释ATP在细胞中的作用机制。
2、通过分析ATP与ADP相互转化的机制，能归纳、概述ATP与ADP相互转化过程中能量的来源和去向。
3、能基于“探究青蛙腓肠肌细胞内的直接能源物质” 的相关实验材料，进行实验设计与交流讨论，掌握ATP相关探究实验的基本设计思路和分析方法。
4、关注 ATP 在生产生活中的应用，主动向他人宣传有关ATP的科学知识。
教学重难点
重点：1.阐述ATP 的化学组成及其结构特点；2.阐述ATP与ADP相互转化的特点；
3.解释ATP在细胞生命活动中的作用。
难点：解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
教学
准备
1、 教师准备：准备“探究青蛙腓肠肌细胞内的直接能源物质”相关实验材料；ATP在生活中的应用相关材料；肌肉收缩视频；ATP模型材料。
2、学生准备： 学生分组，每 6 人为以小组开展探究活动；预习本节课内容，提前了解细胞中的能源物质。
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧课堂应用及分析
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
时长
导入新课
情境中感知ATP的作用并设
计实验“
探究细胞
内的直接
能源物质
”
播放运动员参加 100m 比赛的短视频。运动员右腿蹬地、左腿后提就需要腓肠肌收缩来实现，这需要消耗能量吗？腓肠肌的收缩需要什么物质为其供能呢?葡萄糖能直接为腓肠肌细胞供能吗? （现场利用智慧平台进行调查）通过一系列问题，引导学生进入新课的学习
。
学生观看视频思考回答 ，猜测供能物质可能有葡萄糖 、脂肪、ATP等。
让我们一起来探寻ATP 的秘密吧。
智慧课堂投票调查功能可以即时反馈与高效互动 、提升课堂趣味性和参与度 ，有助于激发学生的学习兴趣 ，提高
学习效果。
2分钟
讲授新课
（一 ）探寻 ATP供能方式之谜
教师图片呈现青蛙坐骨神经—腓肠肌标本。以小组为单位进行活动。提出问题：如何设计实验，探究青蛙腓肠肌细胞内的直接能源物质。引导学生进行实验设计，强调实验设计的对照、等量、单因子原则。
教师展示实验材料: 锌铜弓、任氏液、5%的葡萄糖溶液、适宜浓度ATP溶液、适宜浓度动物油脂溶液、新鲜的腓肠肌标本。并引导学生思考以下问题 ,进行实验思路设计 :
（1）肌肉细胞中是否本来就含有直接能源物质？ 若有，如何去除其对实验的影响？
（2）应设置几组实验？ 如何控制实验的自变量？ 观测指标是什么？
教师播放课前生物兴趣小组所做的“青蛙腓肠肌在不同能源物质处理下的收缩情况 ”的实验微课视频。引导学生观看并修正学生的实验设计思路
。
ATP作为细胞的直接能源物质，具有怎样的结构才可以承担这一功能呢?
学生自主设计实验 , 小组展示 实验设计思路 ，教师评价
。
学生认真观看视频 , 回答相应 问题 并完善实验思路 ， 并得 出 ATP的 功 能 ： ATP才是为细胞提供直接能源的物质。
智慧课堂屏幕推送功能，可以进行智慧课堂管理与监控了解学生现场学习情况以及教学内容即时传达，在课堂中将实验视频推送到学生的平板，学生观察更加方便清除，大大提高了教学效率。
2分钟
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧课堂应用及分析
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
时长
讲授新课
（二）
探寻 ATP结构之谜
学生课前预习了本节课ATP的相关内容，提前完成ATP信息卡片填写内容。
ATP中核糖、磷酸、碱基是如何组成ATP的呢？
学生自主学习教材86页旁栏的“相关信息” 中 ATP结构图后，小组合作利用模型组件材料构建出ATP结构模型。选取两个小组进行模型展示，并讲解各部分名称及连接方式。
教师根据学生展示的结果引导其他小组学生进行评价并完善模型。
【思考】为什么说ATP的结构适于为细胞直接供能？
引导学生思考 : 磷酸基团带什么电荷? 如何让三个带负电荷的磷酸基团靠近并压缩在一起?
两个磷酸基团之间的化学键为什么是特殊的化学键？引导学生总结ATP的结构特点。
教师选择ATP模型作为教具，讲解ATP与 ADP和AMP的联系与区别，以及RNA与AMP的关系。
学生利用智慧平台平板 ，上传填写的内容。
学生阅读教材上的ATP分子结构图。
利用智慧课堂平板 ， 小组展示制作好的ATP模型， 并讲解。
总结出ATP作为驱动生命活动直接能源物质的原因是 ： ATP是一种高能磷酸化合物 ，其化学性质不稳定 ，末端的磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势 ，具有较高的转移势能。
使用智慧课堂课堂互动功能全班学生将预习好的ATP 信息卡片 以及分组将制作好的 ATP 结构模型上传到智慧课堂软件平台上 ，并进行线上互评。
线上互评的环节为学生提供了一个展示 自我 、交流思想的平台 。学生可以通过浏览其他同学的作品 ，学习他人的优点和长处 ， 同时针对作品中的不足之处提 出 自己的见解和建议 。智慧课堂互动课堂中的学生上传作品及师生点评功能在促进学生 自主学 习 、锻炼实践能力 、培养交流能力和提升教学质量等方面都发挥着重要作用。
1
0分钟
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧课堂应用及分析
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
时长
讲授新课
（三）
探寻 ATP的利用之谜
ATP 是如何为绝大数反应供能的呢？
ATP远离腺苷的特殊的化学键不稳定末端磷酸基团脱离后，产生1 个ADP和1 个磷酸分子 ,并为生命活动供能
ATP结构不稳定， 末端磷酸基团脱离后携带着能量可为肌细胞收缩直接供能，除此以外， ATP水解还能为哪些生命活动直接供能呢？
呈现各种需要能量的生命活动图片。此外,还展示了萤火虫发光、电鳗放电等过程，让学生理解了ATP 中的化学还能转化成光能、电能等
ATP提供的能量到底是如何驱动这些生命活动进行的呢？
教师以钙离子主动运输为例，展示其过程的动画，要求学生描述其过程。
讲述利用ATP可以用于主动运输功能、物质合成的相关例子 , 学生思考ATP在细胞中的作用机制。
师生共同总结出ATP水解驱动生命活动进行的过程 : ATP水解释放磷酸基团，磷酸基团携能量与蛋白质等分子结构结合并转移能量使蛋白质等分子发生分子构象的改变，最终促使生命活动进行。
学生思考回答:
小组讨论 ， 回忆初中生物和高中生 将课堂上由ATP直接供能的生命活动类型 , 并举 出相应 实例
。
学生观看动画 ， 思考ATP驱动钙离子转运的机制。
学生认真分析思考
学生利用所学知识来解释其发生的机制。
智慧课堂屏幕推送功能，可以进行智慧课堂管理与监控了解学生现场学习情况以及教学内容即时传达，在课堂中将钙离子主动运输视频推送到学生的平板，学生观察更加方便清除，大大提高了教学效率。
5分钟
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧课堂应用及分析
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
时长
讲授新课
（四）
探寻 ATP与 ADP相互转化之谜
人体在运动时 ，需要大量ATP来供能，那是不是说我们细胞中储存了大量的ATP呢 ? 从资料中，你能得出生物体内的 ATP有什么特点？
【 资料分析1】：人体 中的ATP总量大约只有50g。一个人在剧烈运动的状态下，每分钟约有 0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需,一个成年人在安静状态下，24小时内竟有40kg的 ATP被水解。在剧烈运动的情况下，ATP 的消耗约达 0.5 kg/min。
根据上述资料，生物体内如何合理解决 ATP含量很少，但总需求量很大的矛盾?
【资料分析2】： 科学家将标记的磷酸（32P）注入活细胞内 , 随后迅速分离细胞内的ATP , 测定其放射性。实验结果： ATP含量没有发生变化，仅有几毫克，但它的末端磷酸基团已经被放射性32P所标记，而且检测出ATP放射性强度与之前注入的磷酸（32P）强度完全一致。
思考：ATP 的末端磷酸基团为什么会出现放射性标记？
师生共 同推测 出 ATP与ADP可以相互转化。
【资料分析3】据测算一天内人体 要将体 内 的 ATP 更 新1000次或以上，每个新生成的ATP分子在1~2 min内即要发生水解。
思考：ATP和ADP的转化速率如何?
再引导学生思考:合成ATP的过程需要哪些条件，需要能量吗 ?ATP合成所需能量来 自何处呢? 阅读课本获取相关信息
。
讲解:ATP合成所需能量主要由生物细胞内有机物氧化分解释放的化学能提供，绿色植物还可通过光合作用收集光能提供 。出示ATP与ADP相互转化的动态示意图，思考ATP与 ADP相互转化有何生物学意义？
学生阅读资料得出 ：细胞内ATP的含量非常少，机体对ATP的需求量却非常大
。
学生各抒己见思考回答 ，然后阅读资料 ，根据资料推测
。
根据能量守恒定律 , 认识到ATP合成过程需要能量。
学生联系必修1第三章关于线粒体和叶绿体作为能量转化器的相关内容 ，理解这些细胞器能够合成ATP。
学生利用智慧平台讨论回答
利用畅言智慧课堂平板软件讨论功能，学生利用平板学生机进行线上自主发表观点，同学们“ 点赞”进行相互评价，教师抽取部分观点进行课堂交流。
智慧课堂讨论功能的主要作用在于促进学生之间的互动与合作 ，增强课堂参与感和学习效果。
同学们之间的“ 点赞”功能实现了相互评价和鼓励 ，增强 了学生 的 自信心和学习动力 。 同时老师可以知道同学们思考的观点 ，有利于课堂教学。
5分钟
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧课堂应用及分析
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时长
讲授新课
（五）
ATP 是细胞 的 能量货币
（六）
探寻 ATP知 识 在生 活 中的应用
物质合成与分解总是伴随着能量的吸收与释放，ATP与ADP相互转化过程同样伴随着能量的吸收与释放，展示细胞的吸能反应和放能反应。
学生就细胞内吸能反应和放能反应各举一个实例，并询问学生放能反应（例如葡萄糖的氧化分解）放出的能量能否直接用于吸能反应（例如蛋白质的合成）？
教师引导学生建立概念模型，理解细胞内吸能、放能反应与ATP的合成、水解的关系
。
ATP是细胞内时刻都流通着的能量货币。
【拓展应用】
播放ATP荧光检测仪检测高中食堂细菌的视频
ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系 ”快速检测三磷酸腺苷（ATP），可以清晰地表明样品中 (食品、药品、水等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
你能说出它的计数原理吗？
学生举出相关实例 ,并思考回答
师生共同构建细胞内吸能 、放能反应与 ATP 合成与水解的模型。
学生试分析ATP荧光检测仪能够检测细菌数量的原理
智慧课堂屏幕推送功能，可以进行智慧课堂管理与监控了解学生现场学习情况以及教学内容即时传达，在课堂中将 ATP 荧光检测仪视频推送到学生的平板，学生观察更加方便清除，大大提高了教学效率。
2分钟
教学环节
教学内容
教师活动 学生活动
智慧课堂应用及分析
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
时长
课堂总结
（七 ）课 堂 总结 与 检测
（八 ）课 外 拓展
小组相互讨论，总结本节课所学知识，教师评价。
利用课后习题，进行概念检测 , 智慧平台统计学生做题情况
。
《羊城晚报》曾报道，佛山某中学在体育中考前，老师给同学们发放一种叫“ATP”的药物 , 40人的班超过一半的同学在体育考试前服用了这种药物。
运动员可以为了提升运动水平而大量服用 ATP 类的药物么?小组合作搜集资料，下节课汇报。
小组充分讨论 ，概括本节课所学内容 , 并完成课后 习题
。
同学们课下以小组合作的形式进行资料搜集
使用智慧课堂进行课堂作业布置功能 ，让全班学生作答即使检测学生当堂掌握情况 。学生在完成作业并提交后 ，智慧课堂平台会立即进行批改和统计 。教师可以迅速了解到全班学生的作答情况 , 包括正确率 、错误率以及每个学生的具体答题情况 。这种即时反馈机制有助于教师及时调整教学策略 ，针对学生的薄弱环节进行强化训练。
5分钟
板书设计
第二节 细胞的能量“货币”ATP
第三节
教学反思
本节课在核心素养视域下运用了实验设计、物理建模、资料分析等教学手段，并以“ ATP的探秘之旅”为大情境进行教学，将课堂知识内容进行串联，使之层层递进，增强了各知识点之间的联系，时刻保持着学生的求知兴趣。具体表现如下：
1、构建教学“大情境”，激发学生学习兴趣
以运动员奔跑为背景，从学生熟悉的生活现象出发创设情境，“什么物质可以为腓肠肌细胞直接供能呢？”,从创设的情境中延伸出一系列问题，如“ATP是直接功能物质吗 、ATP具有怎样的结构适于供能、ATP如何驱动这些生命活动的进行的”，激发学生对“
ATP”这一概念的学习兴趣，从而带领学生开启对细胞能量 “货帀” ATP的探秘之旅，逐步揭开ATP的秘密。
2、开展探究活动，强化科学探究能力
为了促进学生建立与理解“ATP 是驱动生命活动的直接能源物质”这一教学重难点，本节课以探究青蛙腓肠肌细胞内的直接能源物质为例，学生根据教师提出的实验目的和提供的实验材料设计实验思路，并通过与实验视频中生物兴趣小组的互动问答完善实验过程 。通过实验设计与分析，强化学生变量分析、设计方案等科学探究能力，发展科学探究核心素养。
3、用模型建构ATP的结构，提升科学思维水平
本节课中ATP的分子结构特点比较抽象，教师通过让学生利用模型组件拼出ATP的结构模型，可以让学生对ATP的结构有一个直观的认识。再通过演示自制的ATP模型，加深学生对ATP的结构适于直接供能的认识。这一过程中物理建模和过程模拟有利于学生提升科学思维水平，形成结构与功能相适应的生命观念。
4、关注ATP在生活中的应用，勇于担当社会责任
本节课在最后让学生思考：“运动员可以为了提升运动水平而大量服用 ATP 类的药物么?”、“如何快速检测食堂是否达到卫生标准？”创设生活中关于ATP的情境，让学生利用所学知识解决实际问题。并且阐述生物科学知识对于解释和判断现实生活中与生物学相关问题的重要性并倡导学生关注涉及生物学的社会议题，勇于担当社会责任。
5、利用智慧课堂互动平台，架起师生沟通的桥梁。
本节课使用智慧课堂等信息技术作为教师组织与实施教学的工具和学生学习与认知的工具，融于教与学的过程，且教学成效明显,具体表现如下。
①利用智慧课堂“投票”功能，进行现场调查讨论谁才是细胞中的直接能源物质。
②利用智慧课堂平板播放视频（钙离子主动运输的动画、ATP荧光检测仪检测高中食堂细菌的视频），让学生观察体验，有助于学生表达自己的真实感受。
③利用利用智慧课堂平板投屏技术，展示实验现象，引导学生观察，有助于进行相关的实验设计活动。
④利用畅言智慧课堂软件中“互动”功能，学生上传自己的作品（自学作品、ATP结构模型），并相互评价，拓展了学生学习交流的范围和深度,发展创造性思维。
⑤利用畅言智慧课堂软件中“讨论”功能，围绕“ATP与 ADP相互转化有何生物学意义呢 ?”问题展开讨论，每位同学都可以发表自己的见解。
⑥利用课堂智慧平台进行概念检测，智慧平台统计学生做题情况，了解学生本节课的学习效果。