
高中生物教学设计 (人教版2019必修1 第5章 第2节) 细胞的能量“货币”ATP 一、核心素养融入 1. 生命观念:理解ATP作为直接能源物质的结构基础与功能特性,形成能量流动与转化的生命观念。 2. 科学思维:通过实验探究与数据分析,培养学生逻辑推理与模型建构能力。 3. 科学探究:设计对照实验验证ATP的供能机制,强化实验设计与分析能力。 4. 社会责任:结合ATP在医学与科技中的应用实例,感悟生物学对社会发展的贡献。 教学重难点分析 教学重点 1. ATP的分子组成、结构特点及高能磷酸键的特性。 2. ATP与ADP的相互转化机制及其在能量代谢中的作用。 3. ATP作为直接能源物质的生物学意义。 教学难点 1. 通过ATP水解与合成的动态平衡,解释其“能量货币”的实质。 2. 区分ATP与其他能源物质(如糖类、脂肪)的功能差异及联系。 教学流程设计 环节一:创新导入———情境激趣 活动设计: 1. 视频导入:播放“深海发光生物”的短视频(如荧光水母、发光乌贼),提问: 问题1:深海生物发光的意义是什么? 问题2:发光需要能量,这些能量直接来源于哪种物质? 学生讨论:推测可能与ATP有关,但需实验验证。 2. 类比启发:展示“货币流通”动画,类比“ATP是细胞内的能量货币”,引导学生思考: 问题链:货币如何循环使用?ATP如何实现能量的存储与释放? 设计意图:通过真实情境与生活类比,激发兴趣,引出核心问题。 环节二:探究新知———ATP的结构与功能 活动1:模型构建———ATP的分子组成 1. 任务驱动: 学案任务:结合教材与资料卡,完成ATP结构分析表。 组成成分 具体内容 中文名称 腺苷三磷酸 结构简式 A—P~P~P 元素组成 C、H、O、N、P 特殊化学键位置 高能磷酸键(~) 2. 模型展示: 3D动态模型演示ATP的分子结构,标注腺苷(A)、核糖、磷酸基团及高能磷酸键。 学生活动:用黏土或磁贴拼接ATP模型,强化结构记忆。 活动2:实验探究———ATP的直接供能作用 1. 实验设计: 材料:离体萤火虫发光器粉末、蒸馏水、葡萄糖溶液、ATP注射液、荧光素试剂。 步骤: 试管A:荧光素 + 蒸馏水 → 观察是否发光。 试管B:荧光素 + 葡萄糖 → 观察是否发光。 试管C:荧光素 + ATP → 观察是否发光。 结论:只有ATP能直接驱动发光,验证其直接供能作用。 2. 数据分析: 展示“ATP含量与肌肉收缩时间关系”图表(如图),引导学生分析ATP快速再生的必要性。 关键提问:若人体ATP总量仅2~10mg,如何满足剧烈运动的需求? 环节三:深度学习———ATP与ADP的转化机制 活动1:动态模型分析 1. 动画演示: 播放ATP水解与合成的动态过程,标注能量释放与储存的关键位点(γ位磷酸基团)。 反应式书写: 水解:ATP → ADP + Pi + 能量(30.54 kJ/mol)。 合成:ADP + Pi + 能量 → ATP。 2. 资料探究: 案例:对比实验组(肌酸激酶阻断剂处理)与对照组肌肉ATP含量变化(如表),分析磷酸肌酸在ATP再生中的作用。 组别 ATP含量变化 ADP含量变化 对照组 稳定 稳定 实验组 减少 增加 活动2:概念辨析———ATP循环的不可逆性 1. 小组讨论: 问题:ATP与ADP的转化是否是可逆反应? 结论:物质可逆,能量与酶不可逆,故整体不可逆。 环节四:拓展应用———ATP的利用与延伸 活动1:实例分析 1. 案例库: 吸能反应:主动运输(载体蛋白磷酸化)。 放能反应:肌肉收缩、神经冲动传导。 社会应用:ATP作为信号分子在神经传递中的作用(如疼痛信号传递)。 2. 模型完善: 展示“ATP能量流通”示意图(如图),学生补充吸能反应与放能反应的箭头方向。 活动2:跨学科延伸 1. 资料阅读: NTP家族:GTP(蛋白质合成)、UTP(多糖合成)、CTP(磷脂合成)的直接供能作用。 科技前沿:ATP生物传感器在疾病检测中的应用。 环节五:巩固提升———分层 ... ...
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