5.2 细胞的能量“货币”ATP教学设计2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

教学设计 一、基本信息 教师姓名 杨贤云 课名 细胞的能量“货币”ATP 学科 生物学 章节 第 5 章第2 节 教材版本 人教版 必修 1 课时 第 1 课时 课型 新授课 年级 高一 二、设计思想 本节课的设计基于学科核心素养，通过四个任务驱动新知识的学习，围绕学习任务设置四个相应的学习活动，并以任务单的形式呈现。 在教学方法上，通过设计若干问题，引导学生推理、归纳得出相应结论；通过构建物理模型和概念模型，帮助学生理解 ATP 的结构和功能，并逐渐建立次位概念“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 ”，作为细胞中的能量“货币 ”，尝试理解重要概念“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域 ”。 在教学评价方面，注重多元评价和过程性评价，对学生的展示及时作出反馈，并利用智慧课堂开展自评与互评。 三、学习者特征（学情分析） 授课对象是高一学生，在本节课之前， 已经学习了糖类、核酸、蛋白质等重要有机物， 已经明确了糖类是主要的能源物质、核酸的基本单位是核苷酸，这为学习 ATP的结构和功能提供了一定的知识基础。另外， 在学习主动运输的时候，开始接触 ATP，这也为本节的学习作了铺垫。高一学生正处在形象思维向抽象思维逐渐过渡的时期，具备一定的分析和推理能力，但在实验设计、理解 ATP 水解供能的机理和 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质上难度较大，需要借助一些模型和背景资料等。 四、教学内容与任务 任务一：寻找细胞的直接能源物质 活动 1 探究萤火虫发光的直接能源物质任务二：认识 ATP 的结构 活动 2 构建 ATP 的结构模型 活动 3 模拟 ATP 水解释放能量 任务三：举例说明 ATP 释放能量的去向 任务四：理解 ATP 与 ADP 的相互转化 活动 4 思考 ·讨论——如何理解”ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质”？ 五、教学目标 1.生命观念：通过分析 ATP 的分子结构特点，建立结构与功能观；能从物质与能量观的角度， 阐述 ATP 作为细胞直接能源物质在能量代谢中的关键作用； 通过分析 ATP 与 ADP 的相互转化，维持动态平衡，形成稳态与平衡观。 2.科学思维：通过构建 ATP 的物理模型，认识 ATP 的分子结构；通过构建 ATP与 ADP 相互转化的概念模型，理解物质和能量变化的统一性；运用归纳与概括的方法，总结得出 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 3.科学探究：通过探究萤火虫发光的直接能源物质，尝试设计实验方案，学会控制变量、观察现象并分析结果。 4.社会责任：认同 ATP 荧光检测仪是萤火虫发光原理的应用延伸，体会生物学知识的社会应用价值；关注 ATP 在生物体内的重要作用，认识到生命活动的有序进行离不开能量的供应，增强对生命本质的理解，形成珍惜生命、热爱自然的情感态度。 六、教学策略设计 1.情境导入：诗朗诵《秋夕》，引出萤火虫发光之谜 2.实验探究：萤火虫发光的直接能源物质，引出 ATP 3.构建模型：认识 ATP 的结构；资料分析：ATP 最外侧的特殊化学键易水解断裂 释放能量 4.举例说明 ATP 水解释放能量的去向，并以主动运输为例说明蛋白质磷酸化是 ATP供能的常见原理 5.构建模型：ATP 与 ADP 的相互转化，突出其与吸能反应和放能反应之间的联系 6.总结提升：ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质 7.迁移与应用：ATP 荧光检测仪的使用原理 8.练习与提高：当堂小练习，巩固所学知识 七、信息资源与教学环境设计 1.智慧课堂互动教学系统：抢答、随机选人、拍照上传、计时、自评与互评、随堂练习 2.课件：嵌入本人课前录制的实验视频、主动运输动画讲解、背景资料等 3.教具：磁片、别针、翻页笔 4.教学环境：录播教室 八、教学过程 教学环节 起止时间 （“-”） （按照 完整视 频的时 间点） 环节目标 教师活动 学生活动 媒体作用及分析 一、情境导入 00:00- 03:14 感受中国传统文化，激发学习兴趣。 请学生有感情地朗读唐诗《秋夕》，思考： 1.萤 火 虫 发 光 的生物学意义是什么？ 2.萤 火 虫 体 内 有特殊的发光物质吗？ 3.为 萤 火 虫 发 光直接提供能量的物质是什么？ 朗读诗句，思考并回答有关问题。 展示萤火虫图片及其发光机理。 二、【任务一】寻找细胞的直接能源物质 03:15- 11:08 通过分析、设计实验方案，提高学生的科学探究能力和合作探究能力。 直观地展示实验操作过程和实验结果，引导学生得出正确结论。 活动 1：探究萤火虫发光的直接能源物质：给出一些实验器材，供学生选择。 以小组为单位，在任务单上书写实验方案。引导学生注意设置对照实验。 3 分钟后请其中一个小组代表展示实验设计思路。 播放课前教师录制的实验视频 根据所给器材设计实验，并分成若干组：ATP、葡萄糖、脂肪和生理盐水等。 预期实验结果： ATP 组会发光。其中一位同学作为代表展示实验设计思路。 观看视频，得出结论：ATP 是萤火虫发光的直接能源物质 计时 3 分钟拍照上传 对代表同学的表现进行自评和互评，及时进行课堂评价与反馈。 播放视频 用旧知启发新知，建立 RNA与 ATP 两种物质之间的联系。 动手实践，在活动中探索和体验新的知 识 ， 加深对ATP 结构 的认识。 分析 ATP 的结构，尝试理解ATP 如何提供能量。 【资料 1】腺嘌呤核糖核苷酸是 RNA的基本组成单位之一，又称腺苷一磷酸（AMP），结构简式为 A-P。 活动 2：请同学们利用信封里的材料，结合课本 P86有关内容 ，构建ATP 的结构模型。并请两位同学在讲台上展示。 提出问题： （ 1） “A”、“T”、 “P”分别代表什么？ （2）ATP 是如何释放能量的？ 请学生阅读课本P86 有关内容。 讲解：当 ATP 在酶的作用下水解时，脱离下来的磷酸 小组内同学配合，利用材料构建 ATP 的结构模型。 两位代表同学在黑板上展示ATP 结 构 模 型（磁 片 粘 贴 在黑板上） 回答问题（1） 写出 ATP 的结构简式： A-P～P～P 思考问题（2） 阅读课本相应内容。 展示【资料 1】 展 示 ATP 的分子结构，便于观察 三、【任务二】认识 ATP 的结构 11:09- 23:05 通过实验证据进行主动分析和推理，而不是被动接受。 通过角色扮演，直观地理解 ATP 如何水解提供能量。 基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 ATP 是一种高能磷酸化合物。 提出问题：ATP 分子中哪个特殊的化学键更容易断裂呢？ 【资料 2】用α、 β 、 γ 分别表示ATP 上三个磷酸基团所处的位置：A-P α~Pβ~P γ。 活动 3：模拟 ATP 水解释放能量：请四位同学上台“角色扮演 ”腺苷和三个磷酸基团，手拉手站成一排，“磷酸基团 ”之间呈分离的趋势。 根据资料，思考并回答哪个特殊的化学键更容易断裂。 结论： β位和γ位磷酸基团之间（最外侧）的特殊化学键更容易断裂。 按照要求站位。只见老师的手—“酶 ”轻轻作用于靠外的两个“磷酸基团 ”之间的“特殊化学键 ”，使两人分开，最外面的“磷酸基团 ”脱离，撞向半掩的门，使门关上。 抢答功能，提高积极性 四、【任务三】举例说明 ATP释放能量的去向 23:06- 29:08 认识到多种生命活动的正常进行都离不开能量的供应，而这些能量的储存又离不开物质，建立物质与能量观。 提出问题：ATP 水解释放出来的能量可以用于哪些生命活动呢 ？请学生写在任务单的相应位置。 展示ATP 释放能量的几个常见去向，并以主动运输为例，播放动画，进一步解释ATP 为主 在任务单上写出耗能的生命活动。并请一位同学举例说明。 观看动画 明确了蛋白质磷酸化是 ATP 供能的常见原理。 拍照上传，即时分享 播放动画 动运输供能的机理。 五、【任务四】理 解 ATP 与 ADP 的相互转化 29:09- 37:50 通过分析事实依据 ， 得出ATP 和 ADP 的迅速转化，以解决 ATP 含量在细胞中很少的问题，有利于锻炼学生的批判性思维。 ATP 与 ADP 的动态平衡帮助学生建立稳态与平衡观。 首尾呼应 总结提升，解释为什么 ATP是细胞中的能量“货币 ”？为什么 ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质？对应 【资料 3】1.人体内 ATP 总量为 2~ 10mg。肌肉内 ATP的含量只能维持肌肉收缩 1～3 秒的能量供应。 2.一 个 人 在 安 静状态下一天约有40Kg ATP 转化成ADP，而在剧烈运动状态下每分钟约有 0.5Kg ATP 转化成 ADP。 提出问题： （ 1）在ATP 总量很少的情况下如何保障ATP 充足而持续的供应？ （2）ADP 转化成ATP 所需的能量的来源是什么？ 请学生阅读课本P87 有关内容，填写任务单上对应表格。 活动 4：思考 ·讨论：如何理解“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”这句话？ 请学生阅读课本P89 第一段文字。然后小组讨论上述问题。 总结：吸能反应和放能反应往往发生在细胞的不同区域，无法直接联系起来，而 ATP 可以通过自身的水解与合成，将吸能反应和放能反应联系起来，驱动着 仔细阅读资料，思考并回答问题（1），得出： 1.ATP 在细胞中的含量很少。 2.ATP 和 ADP 之间可以转化，且转化十分迅速。 阅读课本有关内容，填写任务单上不同生物合成 ATP 的能量来源并加以比较。 学生阅读课本有关内容，小组内合作讨论。 用“货币 ”类比，理解“ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。” 展示【资料 3】 展示表格：不同 生 物 ADP 转 化 成 ATP时所需能量的来源 随机选人，了解合作讨论情况 本节内容的“次位概念 ”。 细胞中的生命活动，使细胞成为一个相互联系的统一整体。 六、迁移与应用 37:51- 41:27 认 同 ATP 荧光检测仪是萤火虫发光原理的应用延伸，体会生物学知识的社会应用价值。 【资料 4】利用ATP荧光检测仪可以快速检测饮用水、游泳池、设备表面等环境中的微生物含量，以确定微生物的污染情况。采样后，将样品置于特定的试剂中（含有裂解剂、荧光素、荧光素酶、 O2），最终仪器能将发出的荧光信号强度转换成对应的微生物数量。 提出问题：为什么荧光强度能反映微生物的含量？ 思考并回答问题：活细胞中的ATP 含量是稳定的，微生物细胞越多，释放出来的 ATP 越多，仪器检测到的荧光信号越强。因此，荧光强度能反映微生物的含量。 展示【资料 4】 抢答功能，提高积极性 七、练习与提高 41:28- 44:00 巩固本节所学内容，加深对ATP 结构和功能的认知。 展示两道有关 ATP结构和功能的选择题，通过教师平板发布。 根据答题情况作针对性讲解。 思考并在学生平板上作答。 即时测试，收集并反馈答题数据 九、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 $