李楠 蔣莉娟 焦成瑾 石志學(xué)

[摘 ? 要]《細(xì)胞的能量“通貨”——ATP》的教學(xué)設(shè)計(jì)以物質(zhì)和能量觀為核心編排教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)概念模型和問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)概念和提升能力，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]能量通貨;ATP;教學(xué)設(shè)計(jì);高中生物

[中圖分類號(hào)] ? ?G633.91 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號(hào)] ? ?1674-6058（2019）26-0089-02

一、教材分析

《細(xì)胞的能量“通貨”——ATP》是人教版教材生物必修1第五章《細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用》第二節(jié)的內(nèi)容，之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)、主動(dòng)運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)知識(shí)，對(duì)“能源”“能量”有一定的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課通過(guò)介紹ATP的結(jié)構(gòu)、ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量的儲(chǔ)存和利用，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)ATP在細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖等生命活動(dòng)過(guò)程中的價(jià)值和作用，為進(jìn)一步探索呼吸作用和光合作用的能量代謝奠定理論基礎(chǔ)。因此，本節(jié)課起承上啟下的作用。

本節(jié)課的重難點(diǎn)是通過(guò)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化和ATP的利用的學(xué)習(xí)，理解能量代謝過(guò)程，解釋為何ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。

二、學(xué)情分析

（1）知識(shí)方面，學(xué)生對(duì)生物體的生化反應(yīng)有初步的認(rèn)識(shí)，并在高中階段學(xué)習(xí)了生物體中的主要能源物質(zhì)、儲(chǔ)能物質(zhì)以及主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程需要ATP提供能量等。但學(xué)生不知道ATP是什么及細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程中是如何利用ATP的。另外，ATP是細(xì)胞能量的“通貨”這一概念較為抽象，學(xué)生較難接受。

（2）能力方面，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的識(shí)圖、分析和歸納總結(jié)的能力，但對(duì)抽象知識(shí)的理解有一定的難度。

（3）情感方面，本節(jié)課的部分內(nèi)容與學(xué)生生活相關(guān)聯(lián)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚。

三、教學(xué)目標(biāo)

（1）通過(guò)熒光實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，體驗(yàn)提出問(wèn)題、做出假設(shè)的科學(xué)探究方法，增強(qiáng)對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，體會(huì)學(xué)習(xí)生物學(xué)的樂(lè)趣。

（2）通過(guò)ATP分子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，理解ATP是高能磷酸化合物，樹(shù)立“結(jié)構(gòu)與功能觀”。

（3）通過(guò)分析生物體內(nèi)發(fā)生的ATP—ADP循環(huán)及其重要意義，解釋為何ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì);利用所學(xué)知識(shí)解釋生活中的相關(guān)實(shí)例，形成能量觀：生命活動(dòng)的維持離不開(kāi)能量。

四、教學(xué)過(guò)程

1.問(wèn)題探討，導(dǎo)入新課

設(shè)計(jì)問(wèn)題：饑餓時(shí)的感覺(jué)是什么？生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)和主要儲(chǔ)能物質(zhì)分別是什么？細(xì)胞是如何利用這些能源物質(zhì)中的能量的？

明確課題：細(xì)胞的能量“通貨”——ATP。

提問(wèn)：“如何理解能量‘通貨？”

舉例：以學(xué)生日常消費(fèi)的方式（付現(xiàn)金和刷銀行卡）為例，將生物大分子形象地比作銀行卡，ATP比作小票，化抽象為具體。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)回憶舊知，在認(rèn)知的基礎(chǔ)上建立新的知識(shí)體系;聯(lián)系生活實(shí)際，將抽象概念具體化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對(duì)ATP有初步的認(rèn)識(shí)。

2.合作討論，獲取新知

（1）ATP的生理作用

課件展示謎語(yǔ)：白天草里住，晚上空中游，金光閃閃動(dòng)，見(jiàn)尾不見(jiàn)頭。

創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：①這個(gè)謎語(yǔ)的謎底是什么？（螢火蟲）②螢火蟲發(fā)光需不需要能量？③誰(shuí)為螢火蟲發(fā)光提供了直接能源？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？

（學(xué)生認(rèn)真思考、積極回答）

教師進(jìn)一步讓學(xué)生以小組的形式，展開(kāi)合作學(xué)習(xí)，探究問(wèn)題③。

提出假設(shè)：ATP、淀粉、葡萄糖等為螢火蟲發(fā)光提供了直接能源。

教師給出一定的實(shí)驗(yàn)材料和儀器，學(xué)生合作討論設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師課件展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所拍攝的圖片。

師生共同分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論：ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)計(jì)謎語(yǔ)，活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與課堂活動(dòng);針對(duì)“螢火蟲發(fā)光”這一生物學(xué)現(xiàn)象設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、提問(wèn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，讓學(xué)生體會(huì)學(xué)習(xí)生物學(xué)的樂(lè)趣。

（2）ATP分子中具有高能磷酸鍵

銜接過(guò)渡：同學(xué)們，你們?cè)谏钪杏袥](méi)有接觸過(guò)ATP？ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，這與ATP的結(jié)構(gòu)有什么聯(lián)系嗎？

（學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)談感受）

教師圖片展示藥品：三磷酸腺苷二鈉片，并介紹其功效。

創(chuàng)設(shè)如下問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

①ATP分子的中文名稱、組成元素分別是什么？

②ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式怎么寫？各組成部分分別代表什么？（提示：結(jié)合課本中的相關(guān)信息，回憶核酸的分子結(jié)構(gòu)）

③為什么稱ATP分子為高能磷酸化合物？

學(xué)生認(rèn)真閱讀課本，結(jié)合提前預(yù)習(xí)的內(nèi)容回答以上問(wèn)題。

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本;請(qǐng)一兩名學(xué)生解答以上問(wèn)題，教師給予一定評(píng)價(jià)并補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容。

設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)系生活，學(xué)以致用;引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，使其主動(dòng)獲得新知，提高提取信息的能力;讓學(xué)生講解，鍛煉膽識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言組織能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

（3）ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化

銜接過(guò)渡：資料顯示，人體中ATP的總量只有約0.1摩爾。人體細(xì)胞每天的能量需要水解200～300摩爾的ATP，這意味著每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用2000～3000次。

提問(wèn)：“ATP與何種物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化？”

課件展示ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化示意圖（略）。

教師引導(dǎo)學(xué)生讀圖，寫出ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的方程式。

創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：①水解過(guò)程中哪個(gè)鍵斷裂？②水解后形成了哪些物質(zhì)？③水解需要什么條件？④合成過(guò)程中需要些什么物質(zhì)？是否需要能量？還需要什么條件？

學(xué)生觀察圖片，回答問(wèn)題，體會(huì)ATP與ADP通過(guò)相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)貯能和放能，從而保證了細(xì)胞各項(xiàng)生命活動(dòng)的能量供應(yīng)。

待學(xué)生對(duì)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化有了一定的認(rèn)識(shí)后，提問(wèn)：“ATP合成過(guò)程中需要能量，那這個(gè)能量來(lái)源于哪里？”

教師結(jié)合課件講解ATP合成過(guò)程中的能量來(lái)源：

提問(wèn)：“生物體所需的能量歸根結(jié)底來(lái)自于哪里？”

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)計(jì)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生不斷提出問(wèn)題，解決問(wèn)題，再提出問(wèn)題，從而獲得新知;利用概念圖的直觀性，科學(xué)地展示ATP合成過(guò)程中的能量來(lái)源，使學(xué)生便于理解和加深記憶。

（4）ATP的利用

銜接過(guò)渡：ATP合成過(guò)程中，所需能量歸根結(jié)底來(lái)自于太陽(yáng)能，那ATP水解釋放的能量是如何被生物體利用的呢？

教師結(jié)合教材中給出的ATP利用的圖片，引導(dǎo)學(xué)生分析思考ATP水解釋放的化學(xué)能被轉(zhuǎn)化為什么能，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)對(duì)ATP利用的實(shí)例進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

再次幫助學(xué)生理解ATP是細(xì)胞的能量“通貨”：

教師講解：從這個(gè)圖中可以看出，ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通，若將吸能反應(yīng)比作掙錢，放能反應(yīng)比作消費(fèi)，則貨幣“ATP”就在掙錢和消費(fèi)之間循環(huán)流通，因此，我們形象地把ATP比喻成細(xì)胞的能量“通貨”。

教師強(qiáng)調(diào)：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性。

設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)系實(shí)例，強(qiáng)化類比，使學(xué)生形成生命觀念：細(xì)胞在生命活動(dòng)中發(fā)生著物質(zhì)和能量的復(fù)雜變化以及生命活動(dòng)的維持離不開(kāi)能量的推動(dòng)。

3.繪制思維導(dǎo)圖，歸納小結(jié)

師生共同繪制本節(jié)課的思維導(dǎo)圖（略）。

設(shè)計(jì)意圖：建立起本節(jié)課的完整知識(shí)體系。

4.布置作業(yè)

[ ATP的合成 ATP的水解 反應(yīng)式 所需酶 能量來(lái)源 能量去路 反應(yīng)場(chǎng)所 ]

完成表格，思考ATP的合成和ATP的水解是否為可逆反應(yīng)，并說(shuō)明理由。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)以物質(zhì)和能量觀編排教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用較多的形象比喻，引導(dǎo)學(xué)生由具象思維向抽象思維轉(zhuǎn)化;通過(guò)概念模型，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念體系;通過(guò)創(chuàng)設(shè)層層遞進(jìn)的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)。本節(jié)課的教學(xué)取得了較好的效果，期冀在今后的教學(xué)中能夠在合作學(xué)習(xí)方法上有更好的突破，更進(jìn)一步地發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

（責(zé)任編輯 ? ?黃春香）