秦海燕

1.教材內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容是人教版高中生物必修一《分子與細(xì)胞》第五章第二節(jié)的內(nèi)容，主要包括ATP的分子結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，ATP的功能等內(nèi)容。ATP是細(xì)胞的直接能源物質(zhì)，學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞中的能源物質(zhì)，以及細(xì)胞中與能量代謝有關(guān)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，但是并不清楚糖類等能源物質(zhì)是如何為細(xì)胞提供能量的，通過對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到細(xì)胞中普遍存在的功能機(jī)制。也可為后面光合作用以及呼吸作用的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。筆者基于對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培育，立足教材內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)順序，從結(jié)構(gòu)決定功能的思路設(shè)計(jì)本節(jié)課的教學(xué)策略。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過模型構(gòu)建和問題引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，通過情景導(dǎo)入培養(yǎng)學(xué)生熱愛生命和自然的情感。

2.教學(xué)目標(biāo)

生命觀念目標(biāo)：能用物質(zhì)和能量觀理解ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)；能用穩(wěn)態(tài)與平衡觀解釋ATP和ADP的轉(zhuǎn)化是十分迅速的。

科學(xué)思維目標(biāo)：能掌握 ATP 的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和特點(diǎn)；能理解 ATP 的化學(xué)組成及其在化學(xué)組成上與 RNA的關(guān)系。

社會(huì)責(zé)任目標(biāo)：通過情境創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并滲透熱愛自然和生命的情感教育；關(guān)注 ATP 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。

3.教學(xué)過程分析

3.1課堂導(dǎo)入：

通過《囊螢夜讀》的小故事引出螢火蟲發(fā)光，以及在很多的古詩(shī)詞中都能看到螢火蟲的身影，但是為什么我們現(xiàn)在生活的區(qū)域，螢火蟲越來越少了？引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過播放《螢火蟲為什么越來越少了》的科普視頻，讓學(xué)生了解環(huán)境污染對(duì)螢火蟲的影響。再通過課本上的問題探討引出螢火蟲發(fā)光的直接能源物質(zhì)到底是什么？葡萄糖、脂肪還是其他物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：提高學(xué)生的求知欲，同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行熱愛生命和自然的情感教育，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

3.2探究實(shí)驗(yàn)分析

基于我們學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱的實(shí)際情況以及學(xué)校的實(shí)際教學(xué)條件，我們通過科學(xué)家的探究實(shí)驗(yàn)分析，精心設(shè)計(jì)問題來分析科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路。

用小刀將數(shù)十只螢火蟲的發(fā)光器割下，干燥后研磨成粉末，取四等份分別裝入四只試管并編號(hào)1、2、3、4，各加入少量等量的蒸餾水使之混合，置于暗處，可見試管內(nèi)有淡黃色熒光出現(xiàn)，約過15分鐘后，熒光消失，然后分別向四只試管中加入5ml葡萄糖、5ml植物油（脂肪）、5mlATP制劑、5ml蒸餾水，觀察現(xiàn)象。只有三號(hào)試管出現(xiàn)熒光，其他三只試管均無明顯現(xiàn)象。

設(shè)問：（1）本實(shí)驗(yàn)中多個(gè)地方用到“等量”這個(gè)詞，這體現(xiàn)了什么原則？（對(duì)照實(shí)驗(yàn)單一變量原則）

（2）本實(shí)驗(yàn)向四只試管中加蒸餾水后會(huì)發(fā)出熒光，這里的水有什么作用？（水作溶劑也可能參與化學(xué)反應(yīng)）

（3）為什么要等到熒光消失后才開始后續(xù)操作？這一步有什么作用？（排除細(xì)胞內(nèi)原有能源物質(zhì)的干擾，熒光消失說明細(xì)胞內(nèi)原有的能源物質(zhì)被消耗完了）

（4）4號(hào)試管的作用是什么？（空白對(duì)照）

（5）四只試管對(duì)比后只有3號(hào)試管能出現(xiàn)熒光說明什么？（ATP是使螢火蟲發(fā)光的直接能源物質(zhì)，葡萄糖和脂肪不能被細(xì)胞直接利用）

教師解釋：實(shí)際上，葡萄糖等能源物質(zhì)中的能量必須先轉(zhuǎn)換成ATP中的能量后才能被生物體利用。

設(shè)計(jì)意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生分析問題來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維以及熟悉實(shí)驗(yàn)探究的一般方法。

3.3 介紹ATP的功能

除了螢火蟲發(fā)光需要ATP直接供能以外，細(xì)胞中還有很多生命活動(dòng)需要ATP直接供能。如電鰩放電、人和動(dòng)物的各種運(yùn)動(dòng)（踢足球、打籃球、蝴蝶揮動(dòng)翅膀）甚至大腦在思考問題的時(shí)候也利用了 ATP。細(xì)胞內(nèi)的一些化學(xué)反應(yīng)（合成蔗糖的反應(yīng)）和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)哪芰恳瞾碜?ATP。ATP 的能量可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N形式的其他能源，如光能、電能、滲透能、機(jī)械能、化學(xué)能。以霍金患有肌萎縮側(cè)索硬化癥，每天要注射三磷酸腺苷二鈉為其肌肉供能為例，讓學(xué)生了解ATP在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生明白ATP是所有細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。從結(jié)構(gòu)決定功能的角度引導(dǎo)學(xué)生分析到底ATP具有怎么樣的結(jié)構(gòu)使得其能成為直接能源物質(zhì)。同時(shí)讓學(xué)生了解ATP在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

3.4 ATP結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

請(qǐng)同學(xué)們先觀察ATP 的結(jié)構(gòu)式，從ATP的結(jié)構(gòu)式總結(jié)ATP的組成元素，并聯(lián)系前面所學(xué)，歸納含有相同元素組成的物質(zhì)，如磷脂、核酸等都含有 C、H、O、N、P。

構(gòu)建ATP的結(jié)構(gòu)模型：

用五邊形 的紙片來表示核糖，用長(zhǎng)方形 紙片來表示腺嘌呤，用 表示磷酸基團(tuán)。

首先建立一磷酸腺苷（AMP）的結(jié)構(gòu)模型，說明它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A-P。

引導(dǎo)學(xué)生回憶：大家有沒有覺得好像在哪里見過這個(gè)物質(zhì)呀？由此引出 RNA的基本結(jié)構(gòu)單位之一腺嘌呤核糖核苷酸與AMP是同一物質(zhì)。在AMP的基礎(chǔ)上高能磷酸鍵連接磷酸基，構(gòu)建二磷酸腺苷（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）的結(jié)構(gòu)模型。教師強(qiáng)調(diào)普通磷酸鍵和高能磷酸鍵的區(qū)別，同時(shí)介紹，高能磷酸鍵斷裂時(shí)，大量的能量會(huì)釋放出來。ATP可以水解，這實(shí)際上是指ATP分子中高能磷酸鍵的水解。高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量高達(dá)30.54KJ/mol，一般將水解時(shí)，釋放能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物就稱為高能磷酸化合物，所以說ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。

用回答問題的方式對(duì)ATP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行小結(jié)。教師再次強(qiáng)調(diào)：ATP 中有 1 個(gè)普通磷酸鍵、2 個(gè)高能磷酸鍵。ATP 中的 A 不是指腺嘌呤，而是腺苷（即腺嘌呤 + 核糖），因此 ATP 中文名是三磷酸腺苷。

設(shè)計(jì)意圖：通過模型構(gòu)建讓學(xué)生理解ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及ATP與RNA的關(guān)系。

3.5 ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

既然ATP是能源物質(zhì)，那它的功能機(jī)制是怎樣的？引導(dǎo)學(xué)生思考：ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵，在供能時(shí)到底斷裂幾個(gè)高能磷酸鍵？是不是類似燃燒那樣，一下子全部釋放所有能量？

老師介紹研究表明：ATP 一個(gè)明顯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是遠(yuǎn)離腺苷（A）的那個(gè)高能磷酸鍵不穩(wěn)定，易斷裂，釋放出大量能量供生命活動(dòng)利用，但也容易形成。

講解、演示ATP的斷鍵方式，介紹ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程，說明ATP的這種供能機(jī)制在真核生物、原核生物的細(xì)胞中普遍存在，是生物界的共性。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生明白ATP的供能機(jī)制。

3.6 ATP是細(xì)胞內(nèi)的能量通貨

介紹政治課上的通貨的含義，提出為什么把ATP比喻成通貨？

出示資料1：一個(gè)正常人體內(nèi)ATP和ADP的總量很少，基本保持在2～10mg不變，只能供肌肉收縮1～2s所需。但是一個(gè)成年人安靜狀態(tài)時(shí)，24h內(nèi)竟有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。

通過資料1引導(dǎo)學(xué)生分析得出：ATP在細(xì)胞中的含量很少，但是消耗很多。再提出問題：細(xì)胞如何解決這樣的矛盾？

學(xué)生可以通過前面學(xué)習(xí)的ATP與ADP的轉(zhuǎn)化關(guān)系，想到通過ATP與ADP快速相互轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)。

出示資料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。

引導(dǎo)學(xué)生分析葡萄糖含的能量比ATP多得多，但是不適合做直接能源物質(zhì)的原因。與能源物質(zhì)葡萄糖相比，ATP 分子儲(chǔ)存的能量雖少卻很活躍，既為生命活動(dòng)及時(shí)提供能量，又避免一時(shí)用不盡的能量白白流失掉。

這就好比是我們拿著大額支票與小額鈔票去買東西一樣，哪個(gè)更方便呢？大額支票雖然有價(jià)值，但是不具有廣泛的流通性，大多數(shù)情況下你必須把它拿到銀行去兌換出現(xiàn)金才能去消費(fèi)。這里葡萄糖和脂肪就好比大額支票，細(xì)胞中的線粒體就像是銀行，而ATP就類似于我們手里的鈔票。所以我們形象的把ATP稱為細(xì)胞中的能量通貨。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生理解ATP是細(xì)胞內(nèi)能量通貨，形成科學(xué)分析問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

4.教學(xué)反思

本節(jié)課教師采用了實(shí)驗(yàn)探究分析、模型構(gòu)建、直觀演示以及思維啟發(fā)等基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)培育的方式的進(jìn)行了本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，照顧了生物學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)維度，制定合理的教學(xué)目標(biāo)，并以教學(xué)目標(biāo)為核心，選擇合適教學(xué)情境和學(xué)生活動(dòng)展開教學(xué)。在教學(xué)過程的布局上，教師不拘泥于教材安排，從結(jié)構(gòu)決定功能的思路出發(fā)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。但是仍然存在一些不足之處，例如雖然設(shè)計(jì)了一些環(huán)節(jié)讓學(xué)生參與，但是課堂上應(yīng)該更加關(guān)注學(xué)生，體現(xiàn)學(xué)生的主體性等。