《細胞的能量“通貨”——ATP》教學設計

李楠 蔣莉娟 焦成瑾 石志學

[摘 ? 要]《細胞的能量“通貨”——ATP》的教學設計以物質和能量觀為核心編排教學內容，通過概念模型和問題情境，引導學生進行探究性學習，促進學生建構概念和提升能力，進一步發展學生的生物學科核心素養。

[關鍵詞]能量通貨;ATP;教學設計;高中生物

[中圖分類號] ? ?G633.91 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2019）26-0089-02

一、教材分析

《細胞的能量“通貨”——ATP》是人教版教材生物必修1第五章《細胞的能量供應和利用》第二節的內容，之前學生已經學習了細胞中的糖類和脂質、主動運輸等相關知識，對“能源”“能量”有一定的認識。在此基礎上，本節課通過介紹ATP的結構、ATP和ADP的相互轉化及轉化過程中能量的儲存和利用，引領學生認識ATP在細胞的生長、增殖等生命活動過程中的價值和作用，為進一步探索呼吸作用和光合作用的能量代謝奠定理論基礎。因此，本節課起承上啟下的作用。

本節課的重難點是通過ATP與ADP的相互轉化和ATP的利用的學習，理解能量代謝過程，解釋為何ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。

二、學情分析

（1）知識方面，學生對生物體的生化反應有初步的認識，并在高中階段學習了生物體中的主要能源物質、儲能物質以及主動運輸過程需要ATP提供能量等。但學生不知道ATP是什么及細胞生命活動過程中是如何利用ATP的。另外，ATP是細胞能量的“通貨”這一概念較為抽象，學生較難接受。

（2）能力方面，學生已經具備了一定的識圖、分析和歸納總結的能力，但對抽象知識的理解有一定的難度。

（3）情感方面，本節課的部分內容與學生生活相關聯，學生學習興趣濃厚。

三、教學目標

（1）通過熒光實驗的設計，體驗提出問題、做出假設的科學探究方法，增強對自然現象的好奇心和求知欲，體會學習生物學的樂趣。

（2）通過ATP分子結構的學習，理解ATP是高能磷酸化合物，樹立“結構與功能觀”。

（3）通過分析生物體內發生的ATP—ADP循環及其重要意義，解釋為何ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質;利用所學知識解釋生活中的相關實例，形成能量觀：生命活動的維持離不開能量。

四、教學過程

1.問題探討，導入新課

設計問題：饑餓時的感覺是什么？生物體內的主要能源物質和主要儲能物質分別是什么？細胞是如何利用這些能源物質中的能量的？

明確課題：細胞的能量“通貨”——ATP。

提問：“如何理解能量‘通貨？”

舉例：以學生日常消費的方式（付現金和刷銀行卡）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。

設計意圖：通過回憶舊知，在認知的基礎上建立新的知識體系;聯系生活實際，將抽象概念具體化，激發學生的學習興趣，使學生對ATP有初步的認識。

2.合作討論，獲取新知

（1）ATP的生理作用

課件展示謎語：白天草里住，晚上空中游，金光閃閃動，見尾不見頭。

創設問題情境：①這個謎語的謎底是什么？（螢火蟲）②螢火蟲發光需不需要能量？③誰為螢火蟲發光提供了直接能源？如何設計實驗驗證？

（學生認真思考、積極回答）

教師進一步讓學生以小組的形式，展開合作學習，探究問題③。

提出假設：ATP、淀粉、葡萄糖等為螢火蟲發光提供了直接能源。

教師給出一定的實驗材料和儀器，學生合作討論設計合理的實驗方案。

學生進行實驗，教師課件展示實驗過程中所拍攝的圖片。

師生共同分析實驗結果，得出結論：ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。

設計意圖：設計謎語，活躍課堂氣氛，調動學生積極參與課堂活動;針對“螢火蟲發光”這一生物學現象設計探究性實驗，引導學生進行觀察、提問、設計實驗等，提高學生的科學探究能力，增強學生對自然現象的好奇心和求知欲，讓學生體會學習生物學的樂趣。

（2）ATP分子中具有高能磷酸鍵

銜接過渡：同學們，你們在生活中有沒有接觸過ATP？ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質，這與ATP的結構有什么聯系嗎？

（學生結合生活經驗談感受）

教師圖片展示藥品：三磷酸腺苷二鈉片，并介紹其功效。

創設如下問題情境，引導學生自主學習。

①ATP分子的中文名稱、組成元素分別是什么？

②ATP分子的結構簡式怎么寫？各組成部分分別代表什么？（提示：結合課本中的相關信息，回憶核酸的分子結構）

③為什么稱ATP分子為高能磷酸化合物？

學生認真閱讀課本，結合提前預習的內容回答以上問題。

教師引導學生閱讀課本;請一兩名學生解答以上問題，教師給予一定評價并補充相關內容。

設計意圖：聯系生活，學以致用;引導學生閱讀課本，使其主動獲得新知，提高提取信息的能力;讓學生講解，鍛煉膽識，培養學生的語言組織能力，充分發揮學生的主體作用。

（3）ATP和ADP可以相互轉化

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

提問：“ATP與何種物質發生轉化？”

課件展示ATP與ADP的相互轉化示意圖（略）。

教師引導學生讀圖，寫出ATP與ADP相互轉化的方程式。

創設問題情境：①水解過程中哪個鍵斷裂？②水解后形成了哪些物質？③水解需要什么條件？④合成過程中需要些什么物質？是否需要能量？還需要什么條件？

學生觀察圖片，回答問題，體會ATP與ADP通過相互轉化實現貯能和放能，從而保證了細胞各項生命活動的能量供應。

待學生對ATP與ADP的相互轉化有了一定的認識后，提問：“ATP合成過程中需要能量，那這個能量來源于哪里？”

教師結合課件講解ATP合成過程中的能量來源：

提問：“生物體所需的能量歸根結底來自于哪里？”

設計意圖：設計問題情境，引導學生不斷提出問題，解決問題，再提出問題，從而獲得新知;利用概念圖的直觀性，科學地展示ATP合成過程中的能量來源，使學生便于理解和加深記憶。

（4）ATP的利用

銜接過渡：ATP合成過程中，所需能量歸根結底來自于太陽能，那ATP水解釋放的能量是如何被生物體利用的呢？

教師結合教材中給出的ATP利用的圖片，引導學生分析思考ATP水解釋放的化學能被轉化為什么能，引導學生結合已有知識對ATP利用的實例進行補充和完善。

再次幫助學生理解ATP是細胞的能量“通貨”：

教師講解：從這個圖中可以看出，ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環流通，若將吸能反應比作掙錢，放能反應比作消費，則貨幣“ATP”就在掙錢和消費之間循環流通，因此，我們形象地把ATP比喻成細胞的能量“通貨”。

教師強調：ATP與ADP相互轉化的能量供應機制是生物界的共性。

設計意圖：聯系實例，強化類比，使學生形成生命觀念：細胞在生命活動中發生著物質和能量的復雜變化以及生命活動的維持離不開能量的推動。

3.繪制思維導圖，歸納小結

師生共同繪制本節課的思維導圖（略）。

設計意圖：建立起本節課的完整知識體系。

4.布置作業

[ ATP的合成 ATP的水解 反應式 所需酶 能量來源 能量去路 反應場所 ]

完成表格，思考ATP的合成和ATP的水解是否為可逆反應，并說明理由。

五、教學反思

本節課的教學設計以物質和能量觀編排教學內容，運用較多的形象比喻，引導學生由具象思維向抽象思維轉化;通過概念模型，引導學生構建概念體系;通過創設層層遞進的問題情境，引導學生開展探究性學習。本節課的教學取得了較好的效果，期冀在今后的教學中能夠在合作學習方法上有更好的突破，更進一步地發揮學生的主體作用。

（責任編輯 ? ?黃春香）