4.3细胞通过分解有机分子获取能量（第二课时）教学设计2026-2027学年高一上学期生物沪科版必修一

该高中生物学教学设计聚焦无氧呼吸代谢路径、两类发酵对比及脂肪蛋白质代谢通路。通过复习有氧呼吸、ATP循环和酵母实验旧知，结合肌肉酸痛、酿酒情境导入，搭建“ATP→有氧→无氧→多有机物”完整知识支架。 特色在于用模型网络图和对比表格整合代谢路径（科学思维），结合农田松土、膳食搭配等生活化案例（态度责任），设分层作业与自我评价。帮助学生建立物质能量观，教师易操作且落实核心素养，提升教学效率。

教学设计 课程名称 细胞通过分解有机分子获取能量（第二课时） 选用教材 高中生物沪科版必修一 教学章节 第四章第三节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本课时承接第一课时有氧呼吸完整代谢知识，聚焦无氧呼吸代谢路径，依托无氧呼吸过程示意图，区分人体肌肉乳酸型无氧呼吸、酵母酒精发酵两类无氧呼吸产物，讲解无氧呼吸仅第一阶段糖酵解生成少量 ATP，第二阶段仅还原丙酮酸、无额外能量释放；随后拓展脂肪、蛋白质两类有机能源物质的氧化分解路径，借助多糖、脂肪和蛋白质的氧化分解示意图，展示甘油、脂肪酸、氨基酸如何转化为有氧呼吸中间产物进入三羧酸循环；最后设置五道自我评价综合习题，整合 ATP 转换、有氧无氧呼吸对比、酵母环境适应、能量转换效率计算、膳食营养搭配全维度知识点，完整完成 4.3 整节细胞能量代谢内容，搭建 “ATP 直接供能→有氧彻底分解→无氧不彻底分解→多类有机物均可呼吸供能” 完整知识体系。 二、学情分析 1. 知识基础 学生上一课时完整掌握 ATP 结构与循环转换、有氧呼吸三阶段场所、物质变化、大量 ATP 生成机制，清楚糖酵解是葡萄糖分解前置阶段；知晓脂肪、蛋白质是人体储能、结构物质，但不了解脂肪、蛋白质水解后的小分子如何接入细胞呼吸代谢通路；无法区分有氧、无氧呼吸第二阶段的物质变化、能量释放差异，容易混淆两类无氧呼吸（乳酸、酒精发酵）的产物、发生场所，缺少多有机物统一代谢通路的整合知识。 2. 能力基础 学生具备基础代谢示意图分段识图能力，但对比归纳有氧、无氧呼吸异同的表格梳理能力薄弱；能够看懂单一葡萄糖代谢流程，却难以整合多糖、脂肪、蛋白质多条代谢支路，梳理统一汇入三羧酸循环的完整网络；定量计算能量转换效率的数学运算、逻辑分析能力不足，需要教师分步拆解无氧呼吸示意图、多有机物代谢网络图搭建认知阶梯。 3. 认知基础 学生存在多处固有认知误区：认为无氧呼吸全程在线粒体中进行，忽略无氧呼吸全部过程发生在细胞质基质；误以为无氧呼吸第二阶段也能生成 ATP，不清楚仅糖酵解产能；认为只有葡萄糖能作为细胞呼吸原料，不知道脂肪、蛋白质可替代供能；割裂农业松土、剧烈运动肌肉酸痛、酿酒发酵生活现象与两类细胞呼吸的关联，缺少细胞代谢适配外界环境、人体物质均衡供给的稳态生命观念。 三、教学目标 1. 生命观念 通过学习无氧呼吸代谢路径、多类有机物统一接入有氧呼吸通路，建立物质通用转化、能量统一转换的核心生命观念；对比有氧、无氧呼吸的分解彻底程度、能量释放量，理解细胞代谢随供氧环境灵活调整，体现生命适应性；认识糖类、脂肪、蛋白质可相互转化供给细胞能量，形成人体物质、能量动态平衡、合理膳食稳态观念。 2. 科学思维 依托无氧呼吸示意图，对比归纳有氧、无氧呼吸的场所、条件、产物、能量差异；结合多糖脂肪蛋白质氧化分解网络图，演绎推导各类有机物水解小分子接入有氧呼吸的转化路径；定量计算有氧呼吸能量转换效率，因果分析大部分能量以热能散失的生物学意义；从物质与能量双重角度，推理酵母适应有氧、无氧两种供氧环境的代谢逻辑，形成对比归纳、网络演绎、定量因果综合理性思维。 3. 科学探究 能够结合第一课时酵母对照实验，自主设计区分乳酸发酵、酒精发酵的拓展对照实验；能根据多有机物代谢网络图，设计单一变量探究脂肪、蛋白质作为呼吸底物的对照实验；熟练运用列表对比法整理有氧、无氧呼吸全部差异，掌握多代谢路径整合、拓展实验设计的探究思路。 4. 社会责任 结合农业松土透气、酿酒发酵、剧烈运动肌肉酸痛生产生活实例，运用有氧、无氧呼吸原理解释农事、生理现象；依托多类有机物代谢通路知识，分析日常膳食糖类、脂肪、蛋白质均衡搭配的营养学依据；能够向身边人科普运动后适度休息、农田定期通风的生物学原理，树立运用细胞能量代谢知识指导农业生产、健康饮食、科学运动的责任意识。 四、教学重难点 教学重点 1. 无氧呼吸完整代谢过程、两类无氧呼吸（乳酸、酒精发酵）产物、场所、少量 ATP 生成特点； 2. 有氧、无氧呼吸全方位对比（场所、氧气条件、产物、能量释放、分解彻底程度）； 3. 脂肪、蛋白质水解后接入细胞有氧呼吸的转化路径； 4. 能量转换效率定量计算、热能散失的生物学意义。 教学难点 1. 无氧呼吸第二阶段不产生 ATP 的微观代谢逻辑，NADH 重新氧化循环再生机制； 2. 多糖、脂肪、蛋白质多条代谢支路整合汇入三羧酸循环的完整物质转化网络； 3. 结合能量转换效率、物质代谢规律，综合分析均衡膳食搭配的营养学原理。 五、教学方法  模型网络图分析法：使用无氧呼吸示意图、多有机物氧化分解示意图梳理代谢路径；  对比表格归纳法：横向对比有氧、无氧呼吸全部维度差异，纵向对比乳酸、酒精两类无氧发酵；  定量计算分析法：依托葡萄糖氧化分解能量数值，计算能量转换效率，分析热能散失意义；  生活化案例教学法：结合农田松土、剧烈运动酸痛、酿酒、均衡膳食实例落地生命观念；  问题链复盘教学法：依托五道自我评价习题串联全节知识点，分层复盘 ATP、细胞呼吸全部重难点。 六、教学资源 教材文字素材：无氧呼吸完整讲解文本、乳酸发酵、酒精发酵文字、其他有机分子氧化分解文本、脂肪蛋白质代谢讲解文字、五道自我评价综合习题。 教材图表图片：无氧呼吸过程示意图；多糖、脂肪和蛋白质的氧化分解示意图。 课堂配套资源：有氧无氧呼吸对比空白表格；多类有机物代谢路径梳理任务单；能量转换效率计算演算纸；膳食营养搭配科普阅读材料。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一：复习旧知 + 生活情境导入，引出课题（时长 5 分钟）  分层设置三道复习提问，依次点名学生作答：第一，有氧呼吸三个阶段分别发生在细胞什么结构？哪个阶段生成大量 ATP？第二，ATP 与 ADP 相互转换的能量来源分别是什么？第三，酵母有氧、无氧两组实验的产物存在什么差异？结合学生回答，快速复盘第一课时核心知识点，查漏补缺。  创设两组生活化情境抛出递进式问题：剧烈跑步后腿部肌肉酸胀疼痛，酿酒密封容器内产生酒精，这两类现象对应的细胞代谢方式是什么？这种代谢方式和有氧呼吸有哪些不同？顺势书写本节课课题 —— 细胞通过分解有机分子获取能量。  在黑板书写本节课两大核心学习主线：一是掌握无氧呼吸完整代谢路径，区分乳酸、酒精两类无氧发酵，对比有氧、无氧呼吸全部差异；二是梳理脂肪、蛋白质转化为呼吸中间产物的代谢通路，结合定量计算、自我评价习题整合全节知识，明确课堂整体学习目标。  主动回顾第一课时有氧呼吸、ATP 循环、酵母实验知识点，举手完整回答复习提问，巩固线粒体分步产能、ATP 供能、供氧决定分解程度等核心内容。  结合运动肌肉酸痛、酿酒密封发酵生活实例自主思考，猜想缺氧环境下细胞存在特殊葡萄糖分解方式，带着生活疑问进入无氧呼吸新知学习。  在笔记本完整记录两大课堂学习主线，搭建 “无氧呼吸代谢→多有机物呼吸通路→全节知识综合复盘” 认知框架，关联第一课时有氧呼吸、ATP 知识，形成完整细胞能量代谢体系。 环节二：新知讲授一 无氧呼吸代谢过程、两类无氧发酵对比（时长 15 分钟）  出示无氧呼吸过程示意图 分步完整拆解无氧呼吸两阶段，全程标注场所为细胞质基质：第一阶段和有氧呼吸糖酵解完全一致，葡萄糖分解为 2 分子丙酮酸，生成少量 ATP，NADH 携带氢；第二阶段无氧气参与，NADH 将氢还原丙酮酸，无 ATP 生成，仅完成 NAD⁺循环再生，保证糖酵解持续进行。  分两类讲解无氧呼吸产物：第一类人体骨骼肌、马铃薯块茎乳酸发酵，丙酮酸还原生成乳酸，1 分子葡萄糖仅生成 2 分子 ATP；第二类酵母、植物果实酒精发酵，丙酮酸脱羧释放二氧化碳，再还原生成乙醇，酒精积累过高会抑制细胞代谢，酿酒酒精浓度上限 12% 至 16%。  组织四人小组开展三分钟对比讨论，抛出核心任务：从反应场所、氧气需求、葡萄糖分解彻底程度、代谢终产物、ATP 生成总量五个维度，列表对比有氧呼吸、无氧呼吸的全部差异，邀请小组代表上台展示完整对比表格，汇总补充完善观点。  当堂巩固提问：剧烈运动后肌肉产生乳酸的代谢发生在细胞什么部位？该过程为什么只能生成少量 ATP？随机点名作答，结合无氧呼吸两阶段能量释放特点补充订正。  观看无氧呼吸过程示意图，手绘两阶段代谢流程，标注全程细胞质基质场所，区分第一阶段产能、第二阶段无能量释放的核心差异，记录乳酸、酒精两类发酵不同终产物。  小组合作绘制有氧、无氧呼吸五维度对比表格，完整梳理两类呼吸方式的全部区别，小组代表上台展示表格内容，其余同学补充遗漏对比维度。  独立回答当堂巩固提问，清晰阐述无氧呼吸仅糖酵解释放少量能量，葡萄糖分解不彻底，大部分化学能储存在乳酸分子中的原理，根据教师点评修正认知漏洞。 环节三：新知讲授二 脂肪、蛋白质等有机分子的氧化分解（时长 12 分钟）  完整讲解除葡萄糖外，脂肪、蛋白质均可作为细胞呼吸原料：脂肪在酶催化下水解为甘油、脂肪酸，甘油转化为丙酮酸进入糖酵解，脂肪酸分解生成乙酰辅酶 A 进入三羧酸循环；蛋白质水解为氨基酸，氨基酸脱去氨基后碳链接入有氧呼吸各阶段，氨基转化为尿素排出体外。  出示多糖、脂肪和蛋白质的氧化分解示意图 引导学生追踪三类有机物水解小分子的代谢流向：多糖水解单糖生成葡萄糖，脂肪水解甘油、脂肪酸，蛋白质水解氨基酸，全部中间产物最终汇入三羧酸循环，通过电子传递链生成 ATP。  拓展讲解生命适应性：细胞可根据体内营养物质储备、外界供给环境，灵活切换糖类、脂肪、蛋白质作为呼吸底物，保证细胞持续获取能量，对应农业合理施肥、人体均衡膳食的现实意义。  当堂巩固提问：长期节食缺少糖类摄入时，人体依靠哪两类有机物分解供能？二者分别转化为哪些有氧呼吸中间产物？随机点名作答，梳理物质转化路径补充完善。  完整记录脂肪、蛋白质水解后的小分子种类，分别梳理甘油、脂肪酸、氨基酸接入有氧呼吸的转化节点，理解糖类不是唯一呼吸底物。  观看多糖、脂肪和蛋白质的氧化分解示意图，在图上标注三类有机物的代谢汇入节点，搭建统一的细胞呼吸物质转化网络。  结合生命适应性知识点，思考农田作物、人体细胞灵活利用多类有机物的生存优势，独立回答巩固提问，完整阐述脂肪、蛋白质的转化路径。 环节四：新知讲授三 综合复盘、自我评价习题逐题解析（时长 10 分钟）  回顾有氧呼吸总能量数值，带领学生完成能量转换效率二次演算：总释放能量 2870kJ，储存在 ATP 的能量 1161kJ，计算比值 1161/2870，得出转换效率约 40.5%；讲解大部分能量以热能散失的生物学意义：维持人体恒温、促进植物体内物质运输。  出示教材五道自我评价习题，逐题拆解答题逻辑，同步出示完整题目： 1. 有人将 ATP 称为细胞的 “能量货币”，你觉得这个比喻合适吗？请说出 ATP 的工作过程。 2. 列表对比细胞有氧呼吸和无氧呼吸的反应场所、条件、物质变化和能量转换。 3. 从物质与能量角度，分析酵母是如何适应环境中不同氧气浓度的。 4. 在细胞有氧呼吸过程中，1mol 葡萄糖彻底氧化分解释放出 2870kJ 的能量，其中约有 1161kJ 的能量储存在 ATP 中，其余的能量都以热能的形式散失。请计算有氧呼吸能量的转换效率大约是多少？这个过程中大部分能量作为热能释放，其生物学意义是什么？ 5. 查阅资料，从人体物质与能量的需求和代谢角度，分析日常饮食中应如何进行合理的营养搭配。  逐题引导学生作答，第 4 题带领全班同步演算能量转换效率，第 5 题结合多有机物代谢通路，引导学生推导糖类、脂肪、蛋白质均衡摄入的膳食原则。  跟随教师演算有氧呼吸能量转换效率，记录热能散失维持恒温、促进物质运输的生物学意义，理解细胞能量利用效率有限的客观规律。  逐题阅读五道自我评价习题，独立思考每道题答题要点，主动举手分享答题思路，整合两课时 ATP、有氧无氧呼吸、多有机物代谢全部知识点，查漏补缺标记薄弱内容。  结合第 5 题膳食分析问题，梳理糖类供能、脂肪储能、蛋白质结构与供能双重作用，形成均衡饮食的营养学认知。 环节五：课堂小结与分层作业（时长 3 分钟）  完整串联 4.3 整节全部知识逻辑链条：ATP 直接供能→酵母对照实验区分两类呼吸→有氧呼吸三阶段大量产能→无氧呼吸两阶段少量产能、两类发酵产物→脂肪蛋白质多底物呼吸通路，完成本节全部内容收尾。  布置三层分层课后作业：基础作业绘制有氧、无氧呼吸对比表格；提升作业完整梳理脂肪、蛋白质转化为呼吸中间产物的全过程；拓展作业查阅均衡膳食科普资料，撰写 150 字短文，结合细胞呼吸知识说明三餐营养搭配原则。  跟随教师梳理 4.3 完整细胞能量代谢知识网络，打通 ATP 循环、有氧无氧呼吸、多有机物代谢全维度关联，形成连贯系统知识体系。  完整记录三层分层课后作业，区分基础表格巩固、代谢路径梳理提升、膳食科普拓展三类任务，规划课后完成顺序。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托无氧呼吸代谢示意图、多类有机物氧化分解网络图、有氧无氧呼吸对比、膳食营养自我评价习题，引导学生建立物质相互转化、能量统一转换、细胞代谢适配环境的稳态生命观念；通过两类无氧发酵对比、多有机物代谢网络整合、能量转换效率定量演算，培养学生依托代谢示意图、定量数据综合推理细胞能量代谢规律的科学思维；完整的有氧无氧对比、多底物代谢分析训练学生整合归纳、系统梳理的科学探究能力；结合农田松土、运动健身、酿酒生产、均衡膳食生活化案例，让学生认识细胞呼吸原理广泛应用于农业、健康饮食、食品工业，树立运用细胞能量代谢理论指导生产、健康生活的社会责任。 十、教学反思与修改措施 1. 教学反思 本节课依托无氧呼吸示意图、多有机物代谢网络图搭建无氧呼吸、多底物代谢双线教学逻辑，小组对比表格有效区分有氧、无氧呼吸差异，膳食、农业生活化素材落地社会责任素养；但课堂留给学生自主绘制有氧无氧对比表格、梳理脂肪蛋白质转化路径的实操时间不足，部分学生混淆无氧呼吸第二阶段无 ATP 生成的核心特点；讲解多类有机物汇入三羧酸循环的代谢网络时节奏偏快，学生难以完整追踪甘油、氨基酸的转化节点；对无氧呼吸工业应用（酿酒、泡菜发酵）拓展不足，学生仅记住肌肉酸痛单一生活实例，无法联系食品发酵产业现实场景。 2. 修改措施 后续授课优化各环节时长分配，压缩无氧呼吸文字讲解时长，增设课堂有氧无氧对比表格填空、脂肪蛋白质代谢路径梳理小任务，给予学生充足实操、纠错时间；放缓多有机物代谢网络讲解，分步追踪每类小分子转化节点，搭配简易转化流程图辅助理解；拓展泡菜发酵、酿酒工业生产案例，打通基础细胞呼吸理论与食品加工产业联系；课后配套分层巩固习题，设置无氧呼吸产物判断、代谢路径梳理、能量效率计算三类题型；增加课堂小组互评环节，组员互相检查对比表格、代谢转化梳理内容，借助同伴互助及时纠正无氧呼吸、多底物代谢相关认知漏洞。 学科网（北京）股份有限公司 $