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通过《组成细胞的分子》一章的学习,学生对能源物质与能量有了进一步的理解,也为学习ATP这一细胞的直接供能物质奠定了基础。但是ATP与ADP作为两种看不见摸不着的物质,又是学生新接触的两个概念,学生掌握起来有一定的难度。此外,学生通过物理、化学两学科的学习,已经具备了能量转化的知识,将其转移应用到对ATP与ADP的相互转化上,来认识细胞内的能量转化,是有帮助作用的。
白板教学、多媒体课件
学科核心素养达成目标:
l 生命观念:
1. 认同能量代谢过程中的“动态的”和“相互联系”的观点。
2. 知道ATP在生命活动中的作用
l 理性思维:
1.对比ATP和葡萄糖作为能源物质的异同。
2.通过“资料”分析获取ATP的特点与作用。寻找ATP是直接能源物质的证据进行论证。
3.评价模型的合理及科学性
l 科学探究: 养成探究与论证相结合的论证思维
社会责任: 应用生物能量转换的观点,解决能量应用的问题。
教学重点
1、ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用
2、ATP与ADP的相互转化
教学难点
ATP与ADP的相互转化及对“能量通货”的理解。
合作探究、讨论法
《细胞的能量“通货”——ATP》教学设计
一、教材内容、地位
《细胞的能量“通货”——ATP》是必修I《分子与细胞》第5章《细胞的能量供应和利用》中第2小节的内容。本节内容主要介绍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3个方面的内容。本节教学内容各部分的联系紧密,需要综合理解与应用。该节内容在《细胞能量供应和利用》一章中有承上启下的作用,学习好本节内容,有助于帮助学生更好掌握后面细胞呼吸、光合作用等知识。
二、学情分析
通过《组成细胞的分子》一章的学习,学生对能源物质与能量有了进一步的理解,也为学习ATP这一细胞的直接供能物质奠定了基础。但是ATP与ADP作为两种看不见摸不着的物质,学生掌握起来有一定的难度,因此侧重对两种物质化学组成简式进行分析与解释。学生通过学科间的综合,已经具备了能量转化的知识,将其转移应用到对ATP与ADP的相互转化上,来认识细胞内的能量转化。
三、教学目标
(一)知识与技能
1.简述ATP的化学组成和特点
2.写出ATP的分子式
3.解释ATP在能量代谢中的作用
(二)过程与方法
1.通过ATP与ADP的相互转化关系,认识ATP在细胞中作为能量通货的原因
2.通过分析,ATP的如何生成和消耗,找出能量代谢的规律
(三)情感态度与价值观
1.激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育
2.培养学生主动参与的学习态度,培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度
四、教学重难点
(一)教学重点
1.ATP化学组成的特点及其在能量中的作用
2.ATP与ADP的相互转化
(二)教学难点
ATP与ADP的相互转化
五、教学准备
教学课件
(一)预习检查
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑。
(二)引入新课
由唐诗音频导入 秋夕 杜牧
银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水,卧看牵牛织女星。
师:该诗中提到是什么动物呢? 生:萤火虫
接下来我们就萤火虫来进行探究实验
设计意图:此音频导入,既能激发生兴趣,又能直奔本节课的主题。
师提问:
萤火虫尾部发光需要能量吗?如果要,这些能量是来自细胞中的糖类、蛋白质等能量物质吗?
学生小组讨论,教师给予评价。
[引出课题]细胞的能量“通货”—ATP
(三)合作探究、精讲点拨。
合作探究一:ATP的功能
设计实验:用培养皿、试管、活萤火虫(摘下其尾部发光器备用)、ATP制剂、质量浓度为1.2g/dL的葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水以及必需的实验用具。
师问题:1、你能否设计实验?
2、选择萤火虫的发光器为实验材料的优点:
3、将发光器捣碎的目的:
4、本实验的原理是:
设计意图:通过问题,激发学生探究的欲望,培养实验能力及科学素养。
得出结论: ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。
接着向学生出示ATP片剂或注射液的使用说明书,说明ATP是真实存在的,而且已经用于医疗实践。
设计意图:加深学生对ATP功能的理解。
合作探究二:ATP的结构
结构与功能相适应是生物学的一个基本原理,ATP具有怎样的结构和特点才能担当新陈代谢所需能量的直接来源的“重任”呢?引出后面的内容“ATP分子中具有高能磷酸键”。
学生阅读教材并填写1、2题:
1、写出ATP(三磷酸腺苷)的分子结构简式,并标出所有符号代表的意义。
2、ATP中的两个磷酸基团之间(P和P之间)用“~”表示的化学键是_________。如ATP水解生成ADP和磷酸时,释放的能量多达30.54KJ/mol,含有高能磷酸键的化合物统称为______________。
师问:ATP是什么物质? 展示ATP的结构式(完整化学结构):介绍腺嘌呤、核糖(组成腺苷)、磷酸基团。 提出ATP的结构简式A—P~P~P,分别介绍:A代表腺苷;P代表磷酸基团;T代表三;~代表特殊的化学键,即高能磷酸键,储存有大量的能量,水解时可以释放出来。
关于ATP的结构,让学生分析教材中的三个色块代表的含义,明确ATP结构简式中所有符号代表的含义,特别强调ATP中大量的化学能储存的部位。
学生6人为一组,小组合作探究构建ATP结构模型
设计意图:通过小组建构模型活动,展示,完成教学重点一:ATP化学组成的特点。
师:提供磷酸、五碳糖、腺嘌呤等原材料并分发各学习小组
生:小组分组讨论并拼接ATP结构模型,其中一个小组派一位代表上前拼接并构建模型并解说。
师:巡视各小组活动、把其他小组的模型,用手机投屏,并展示。
以模型中的高能磷酸键,引出下一个内容。
ATP中________________(哪个)高能磷酸键,在一定条件下容易水解生成_ ___和_______放出能量,生成的两者________(容易/难以)再捕获能量重新生成ATP。
教学中抓住教材中“ATP再生迅速且含量稳定、移动迅速、供能高效”的特点,引导学生分析ATP在能量“转移”中所起到的关键作用。ATP作为生命活动的直接能源物质,是因为ATP既解决了线粒体“产能”和细胞各处都要“耗能”在空间上的矛盾,又解决了能量在糖类、脂肪等物质中“稳定储存”和细胞代谢需要“灵活利用”的矛盾。从而正确理解ATP在能量代谢的过程中扮演的角色--------能量“通货”。引导学生从两种不同角度分析这一过程,提高学生分析与推理能力。
知识迁移练习
合作探究三:ATP与ADP的相互转化
师:用PPT展示下列资料:
资料分析1:一个成年人在安静状态下,24h内竟有40kg的ATP转化成ADP。一个人在剧烈运动状态下,每分钟约0.5kg的ATP分解释放能量,供运动所需。而细胞内ATP、ADP的总量仅有2-10mg。资料分析2:肌肉收缩的直接能源物质是ATP。在人体安静状态时,肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s所需的能量。从以上资料我们可以获得什么信息?
生:分组进行资料分析?2分钟后由各组代表汇报分析结果。
师生共同总结:可以获得的信息。ATP在人体细胞内含量少,分解的速度快,合成速度快。
设计意图:提高学生课堂参与度;提高学生学习兴趣;培养学生分析资料,获取信息能力。培养合作意识和团队精神。
师提问:ATP和ADP是怎样相互转化的?请用一个图示表示出来。
生:绘图师:注意发现学生中绘出的不同于课本又能正确表示ATP和ADP相互转化的图示
设计意图:提高学生图文转换能力。
师:提问:ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗?
生:分组讨论。
设计意图:培养学生思维的全面性,严密性。(学生往往只能一个角度找结论,找到结论后就不再从其它角度思考,思维的全面性不足。)
师生共同总结:此转化过程能量是不可逆,反应过程也是不可逆的。(可以让学生关于这个文图展开讨论,提示:从反应过程的酶、反应场所、能量不同几个方面分析讨论。)
师:提问:ATP的合成过程中,所需能量由谁来提供呢?请阅读相关教材内容后回答。
生:阅读教材。
师:抽查1至2名学生,请他们来回答上述问题。
设计意图:该问题较简单,且课本中有现成答案,让成绩不理想的学生回答有利于提高他们的学习积极性。
合作探究四、ATP的利用
带着问题阅读教材并回答问题 说出: 断键方式与位置 ATP→ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量→ATP
衔接:ATP作为细胞生命活动的直接供能物质,都提供那些生命活动能量?
教师评价、小结学生回答:主动运输、生物发电发光、肌肉收缩、大脑思考、细胞吸收反应等生命活动需要能量。
教师提出关于细胞内吸能反应、放能反应与ATP的关系:吸能反应一般与ATP水解相联系,由ATP水解提供能量;放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。实现能量的循环。(再次验证ATP的“通货”作用)
学生:观看教材5-7图后再观看多媒体演示,进行思考、归纳,回答教师问题。
设计意图:通过多种途径,理解ATP在能量代谢中的作用
ATP既能储存能量,又能释放能量。糖类等大分子中的能量不能被细胞利用,它们把能量储存在ATP中,然后由ATP水解将能量释放出来,直接供生命活动所用。ATP类似于可以直接流通的货币,所以叫能量“通货” 。
(四)本节小结。
师:引导学生以概念图的方式进行总结。
(五)作业
六、板书设计
细胞的能量“通货”——ATP
一、ATP的功能————各项生命活动的直接能源物质
二、ATP的结构
全称:三磷酸腺苷 结构简式:A-P~P~P
三、ATP与ADP的相互转化
ADP+Pi+能量——>ATP
四、ATP的利用
设为正确答案