王 瑩

(江蘇省無錫市第一中學(xué) 214031)

1 教材分析

“細(xì)胞的能量‘通貨’——ATP”是人教版高中生物學(xué)教材《分子與細(xì)胞》第5章第2節(jié)的內(nèi)容，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了糖類、酶的內(nèi)容之后，對(duì)直接為生命活動(dòng)提供能量的物質(zhì)的探究與學(xué)習(xí)，可為“細(xì)胞呼吸”與“光合作用”等的學(xué)習(xí)做鋪墊?！癆TP”一節(jié)的學(xué)習(xí)是認(rèn)識(shí)細(xì)胞內(nèi)各種代謝活動(dòng)的基石，本節(jié)內(nèi)容包括ATP分子結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化。其中ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)，而ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)，教師應(yīng)在教學(xué)中引導(dǎo)，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化是生物界的共性，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過程中能量的來源與去路建立了細(xì)胞之間、細(xì)胞與生物體之間、生物體與生態(tài)系統(tǒng)之間的能量關(guān)系。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo) 簡(jiǎn)述ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)，寫出ATP的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，解釋ATP在能量代謝中的作用。

2.2 能力目標(biāo) 模仿科學(xué)家實(shí)驗(yàn)探究的過程，鍛煉學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 滲透人文主義教育，體驗(yàn)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)探究過程。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課 用多媒體展示一則“囊螢夜讀”的古文小故事，故事中介紹了家境貧寒的車胤捉螢火蟲照亮?xí)碜x書的故事，引出螢火蟲發(fā)光的過程中，直接提供能量的物質(zhì)是ATP。從而引出主體內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：通過一則故事引入，吸引學(xué)生注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生求知欲。

3.2 自主學(xué)習(xí)，分析推理 利用卡片構(gòu)建ATP分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式模型，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、積極思考；分析相關(guān)資料，鍛煉學(xué)生處理信息和獲取新知識(shí)的能力。

3.2.1 ATP分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 學(xué)生自主閱讀教材，組內(nèi)成員合作討論：明確ATP分子的全稱、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、各個(gè)符號(hào)的名稱及高能磷酸鍵等知識(shí)。邀請(qǐng)一個(gè)小組成員到講臺(tái)前，利用課前教師準(zhǔn)備的卡片，共同完成ATP分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式模型的展示，并說出自己手中卡片的中文名稱。隨后，教師對(duì)該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式進(jìn)行描述及總結(jié)。最后，輔以一道有關(guān)腺苷數(shù)目、磷酸基團(tuán)數(shù)目與ATP分子數(shù)目對(duì)應(yīng)關(guān)系的題目，完成這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：通過自主學(xué)習(xí)、合作展示、教師總結(jié)、鞏固練習(xí)四個(gè)環(huán)節(jié)，將ATP分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式這一抽象知識(shí)直觀地展現(xiàn)出來，使學(xué)生對(duì)ATP分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式有深刻的認(rèn)識(shí)。

3.2.2 ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過程 通過播放多媒體課件展示ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過程中的物質(zhì)和能量變化。得出在ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中，物質(zhì)可逆但能量不可逆的結(jié)論。其中，在探討ATP水解的過程中哪個(gè)高能磷酸鍵先斷裂的問題時(shí)，可以再次利用黑板上的ATP分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式模型進(jìn)行演示。最后強(qiáng)調(diào)ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化是細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)的機(jī)制，這種機(jī)制在真核生物、原核生物的細(xì)胞中普遍存在，建立了細(xì)胞之間、細(xì)胞與生物體之間、生物體與生態(tài)系統(tǒng)之間的能量關(guān)系，是生物界的共性。

設(shè)計(jì)意圖：利用模型演示ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)和能量的變化，有利于學(xué)生理清思路，掌握精髓。

3.2.3 ATP分子的特點(diǎn) 通過前兩個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生自然會(huì)產(chǎn)生新的問題：ATP分子的哪些特點(diǎn)適宜為生命活動(dòng)直接提供能量？此時(shí)，由教師給出相關(guān)資料，學(xué)生閱讀分析，總結(jié)歸納得到結(jié)論。

資料1：人在激烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，每分鐘約有0.5 kg ATP轉(zhuǎn)化成ADP，釋放能量，供運(yùn)動(dòng)之需。那么，人在2個(gè)小時(shí)的馬拉松比賽中，運(yùn)動(dòng)員會(huì)消耗多少ATP？人在2個(gè)小時(shí)的馬拉松比賽中，運(yùn)動(dòng)員會(huì)消耗60 kg的ATP，相當(dāng)于一個(gè)成年人的體重。顯然，運(yùn)動(dòng)員消耗的60 kg ATP并不是運(yùn)動(dòng)前就已儲(chǔ)存在體內(nèi)，而是在運(yùn)動(dòng)過程中，根據(jù)身體的需要，通過細(xì)胞中的ADP、Pi和能量迅速合成；合成的ATP將能量釋放用于生命活動(dòng)后，隨即被分解為ADP和Pi，ADP和Pi又可作為合成ATP的原料。從而得出結(jié)論①：ATP分子在細(xì)胞中含量雖少，但轉(zhuǎn)化快。

資料2：在細(xì)胞內(nèi)，1 mol葡萄糖徹底氧化分解后，可釋放出2870 kJ的能量，相當(dāng)于1 mol ATP水解釋放能量的94倍?？梢姡c能源物質(zhì)葡萄糖相比，ATP分子儲(chǔ)存的能量雖少卻很活躍，可以隨時(shí)為生命活動(dòng)直接提供能量。從而得出結(jié)論②：ATP分子儲(chǔ)能少、能量活躍。由于細(xì)胞中的ATP分子可以迅速合成或水解，因此，ATP被稱為細(xì)胞的能量“通貨”。

設(shè)計(jì)意圖：充分利用教材資源，選取兩段相關(guān)資料，以問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，分析推理得出ATP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，鍛煉學(xué)生處理信息和獲取新知識(shí)的能力。

3.3 合作探討，能力提升 通過探究實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提升學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，實(shí)驗(yàn)題目：“在淀粉、葡萄糖、ATP中，哪種物質(zhì)可為螢火蟲發(fā)光直接提供能量”。實(shí)驗(yàn)材料及用具：螢火蟲細(xì)胞中熒光素和熒光素酶的提取物、葡萄糖溶液、淀粉溶液、ATP溶液、試管等。思考如下問題：該實(shí)驗(yàn)中的自變量是什么？如何控制？因變量是什么？如何檢測(cè)？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？

學(xué)生方案一：取等量的熒光素和熒光素酶的提取物于三支試管，分別向三支試管中加入等量ATP、葡萄糖、淀粉溶液，混合一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)只有加入ATP溶液的試管發(fā)出熒光。

學(xué)生方案二：取等量的熒光素和熒光素酶的提取物于四只試管，并保證溫度、壓強(qiáng)、pH值等無關(guān)變量相同，分別向四支試管中加入等量的蒸餾水、ATP、葡萄糖、淀粉溶液，混合一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)只有加入ATP溶液的試管發(fā)出熒光，并繪制表1。

表1 探究哪種物質(zhì)可為螢火蟲發(fā)光直接提供能量

與方案一相比，方案二更為嚴(yán)謹(jǐn)，不僅控制實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量(溫度、壓強(qiáng)、pH值等)，而且設(shè)置了空白對(duì)照(1號(hào)試管)，根據(jù)方案二進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并觀察熒光素和熒光素酶提取物發(fā)光的情況，最終得出ATP可為螢火蟲發(fā)光直接提供能量的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生已經(jīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則有所了解，并初步具備實(shí)驗(yàn)探究能力的基礎(chǔ)，通過組內(nèi)合作提出實(shí)驗(yàn)方案，鍛煉學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。

3.4 課堂小結(jié)，達(dá)標(biāo)檢測(cè) 回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)，師生共同繪制知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖(圖略)。最后用多媒體展示幾道練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

設(shè)計(jì)意圖：歸納總結(jié)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的把握；通過練習(xí)題，檢測(cè)學(xué)習(xí)效果。

3.5 思考發(fā)問，拓展升華 給出資料：純凈的ATP是白色粉未，能溶于水，可作為一種藥品，ATP片劑可以口服，ATP注射液可以肌肉注射或靜脈滴注。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道ATP是細(xì)胞的直接能源物質(zhì)，那么在運(yùn)動(dòng)之前服用ATP，能起到興奮劑的作用嗎？請(qǐng)學(xué)生們搜集有關(guān)資料，證明自己的觀點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過話題討論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，鍛煉學(xué)生搜集整合歸納信息的能力，將知識(shí)與生活聯(lián)系起來，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性。

4 教學(xué)反思

新課程倡導(dǎo)把課堂轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主、合作、探究的場(chǎng)所，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生通過切身的體驗(yàn)來學(xué)習(xí)知識(shí)。本節(jié)教學(xué)為學(xué)生營(yíng)造自主學(xué)習(xí)、合作探究的學(xué)習(xí)氛圍：首先通過一則“囊螢夜讀”的成語(yǔ)故事引入，引出直接為生命活動(dòng)提供能量的物質(zhì)是ATP，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性；在ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)，采取自主閱讀和小組討論的形式，依次通過“卡片法”構(gòu)建ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式模型、教師總結(jié)、檢測(cè)練習(xí)等環(huán)節(jié)，使學(xué)生高效地掌握這一重點(diǎn)內(nèi)容；最后設(shè)置了螢火蟲發(fā)光的探究性實(shí)驗(yàn)，通過問題串引導(dǎo)學(xué)生思考，鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力，使學(xué)生在課堂上有話可說，有事可想，有空間可拓展，真正成為學(xué)習(xí)的主人，感受到學(xué)習(xí)的無窮樂趣。