2.1细胞中的元素和化合物（第一课时）教学设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修一

该高中生物学教学设计聚焦“细胞中的元素和化合物”核心知识，通过地壳与细胞元素含量对比表导入，引导学生发现元素种类相同（统一性）与含量差异（差异性），搭建初中化学元素概念与高中细胞物质基础的学习支架。 以数据分析法（元素对比表、化合物饼状图）和问题驱动法为主，通过玉米与人体细胞元素对比培养科学思维，结合梨果实与叶片化合物差异渗透结构与功能观（生命观念），联系合理膳食强化态度责任，助力学生构建知识体系，教师易操作，提升教学效率。

教学设计 课程名称 细胞中的元素和化合物 选用教材 高中生物人教版必修一 教学章节 第二章第一节 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 本节课是人教版高中生物必修二第二章第一节的第一课时,主要包括组成细胞的元素和组成细胞的化合物两部分理论内容。教材以地壳和细胞元素含量对比的问题探讨切入,引出生物界与非生物界的统一性和差异性,接着通过玉米细胞和人体细胞元素含量的对比,介绍大量元素和微量元素的概念,然后通过饼状图展示组成细胞的主要化合物及其相对含量,帮助学生建立 "元素以化合物形式存在" 的认识,为后续学习各种具体化合物奠定基础。 二、学情分析 1. 知识基础 学生在初中化学中已经学习过元素、化合物的基本概念,知道一些常见元素如 C、H、O、N 等,也了解水、蛋白质、糖类等物质的名称,但对细胞中具体有哪些元素、这些元素以什么形式存在、含量多少等问题还不清楚。学生知道生物和非生物都是由物质构成的,但对生物界与非生物界的统一性和差异性缺乏深入理解。 2. 能力基础 学生具备一定的数据分析能力,能从表格和图表中提取基本信息,但对数据背后的生物学意义挖掘不够深入,比如看到元素含量差异,不容易联想到功能差异。学生的归纳概括能力还在发展中,需要教师引导从具体数据中提炼出规律性的认识。 3. 认知基础 学生容易把 "含量多" 等同于 "重要",认为微量元素含量少就不重要,这是常见的认知误区。此外,学生对 "元素" 和 "化合物" 的关系容易混淆,不清楚元素是怎么组成化合物的,也不理解为什么要先学元素再学化合物。学生还容易停留在识记层面,认为这节课就是背一些元素名称和化合物种类,体会不到这部分内容的学科价值。 三、教学目标 1. 生命观念 能说出组成细胞的主要元素和化合物,理解生物界与非生物界的统一性和差异性,建立 "生命是物质的" 这一生命观念;能举例说明不同化合物在细胞中的含量和作用,认识到细胞的生命活动离不开各种化合物的共同作用。 2. 科学思维 通过分析地壳与细胞元素含量对比表、玉米细胞与人体细胞元素含量对比表,培养比较、分析、归纳的逻辑思维能力;通过解读化合物含量饼状图,发展从图表中提取信息、解释数据的思维能力;能运用 "结构与功能相适应" 的观点解释不同细胞化合物含量差异的原因。 3. 科学探究 能通过小组讨论分析元素含量数据,尝试提出有价值的问题并进行探究;能结合生活经验推测不同生物组织中化合物的种类和含量差异,发展提出假设、作出预测的探究能力。 4. 社会责任 通过了解不同食物中营养物质的差异,认识到合理膳食的重要性,养成健康的饮食习惯;通过了解微量元素的作用,关注营养均衡与人体健康,向家人朋友普及科学饮食的知识,增强健康生活的社会责任意识。 四、教学重难点 教学重点: 组成细胞的主要元素和化合物 生物界与非生物界的统一性和差异性 细胞中化合物的种类和含量 教学难点: 理解生物界与非生物界的统一性和差异性 微量元素的重要性 不同细胞化合物含量差异的原因 五、教学方法 数据分析法:充分利用教材中的表格和图表数据,引导学生分析数据、得出结论,培养数据分析能力。 问题驱动法:以问题链引导学生思考,从 "细胞中有什么元素" 到 "为什么是这些元素" 再到 "元素以什么形式存在",层层递进。 小组讨论法:设置思考讨论环节,让学生在合作交流中深化对数据的理解,培养合作探究能力。 联系生活法:结合合理膳食、营养均衡等生活实际,让学生感受到化学知识与生活的联系,增强学习兴趣。 直观教学法:利用饼状图、表格等直观素材,帮助学生直观理解元素和化合物的含量关系。 六、教学资源 人教版高中生物必修一教材、地壳与细胞元素含量对比表、玉米细胞和人体细胞元素含量对比表、细胞化合物含量饼状图、多媒体课件。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一:问题探讨,导入新课(约 6 分钟) 展示组成地壳和组成细胞的部分元素含量表 提问:同学们,大家看这张表格,比较组成地壳和组成细胞的部分元素含量,你能提出什么问题? 引导学生观察数据:大家仔细看看,组成细胞的化学元素,在地壳里都能找到吗?有没有哪种元素是细胞特有的?对,没有,细胞中的元素在地壳中都能找到,这说明什么呢? 继续提问:那含量一样吗?比如氧元素,地壳里 48.60%,细胞里 65.0%;碳元素,地壳里只有 0.087%,细胞里有 18.0%,差了 200 多倍。含量差别这么大,又说明什么呢? 总结引出课题:这就是我们今天要探讨的问题。生物界和非生物界,既有统一性 —— 元素种类相同,又有差异性 —— 元素含量大不相同。那细胞里具体有哪些元素?这些元素又以什么形式存在呢?今天我们就来学习第 1 节 —— 细胞中的元素和化合物。 观察地壳和细胞元素含量对比表,对比两者的元素种类和含量。 思考老师提出的问题,尝试回答:细胞中的元素在地壳中都能找到,说明生物来源于非生物;但含量不同,说明生物和非生物又有区别。 小组讨论交流,提出自己感兴趣的问题,比如 "为什么细胞里碳元素含量这么高?"" 为什么硅元素在细胞里含量很少?" 明确本节课的学习目标和主要内容。 环节二:组成细胞的元素(约 15 分钟) 过渡:刚才我们看了地壳和细胞的对比,现在我们来看看不同细胞之间的元素含量有没有差异。 展示玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量表 引导学生观察:大家看这张表,左边是玉米细胞,右边是人体细胞,都是干重的质量分数。我们来讨论几个问题。 提出第一个讨论问题:在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗?怎样解释这种现象? 学生回答后讲解:对,含量最多的四种元素都是 C、H、O、N,但是排序不一样,玉米细胞里氧最多,人体细胞里碳最多。这是因为玉米是植物,含糖多,糖类里氧的比例高;人体含蛋白质多,蛋白质里碳的比例高。 提出第二个讨论问题:细胞中有些元素含量很少,是否意味着它们不重要? 讲解:当然不是。含量少不代表不重要。比如铁元素,含量很少,但缺铁会贫血;锌元素含量少,但缺锌会影响生长发育。这些含量少的元素叫微量元素,虽然少,但作用非常关键,缺了就不行。 提出第三个讨论问题:比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量,你还能得出哪些结论? 学生发言后总结:种类基本相同,说明不同生物有共同的物质基础,体现了统一性;含量有差异,说明不同生物的物质组成又有区别,体现了多样性。 讲解大量元素和微量元素的概念:组成细胞的化学元素,常见的有 20 多种。含量多的叫大量元素,有 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等;含量很少的叫微量元素,有 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。这里有个口诀可以帮大家记微量元素:铁猛碰新木桶 ——Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu。 强调:无论是大量元素还是微量元素,都是细胞生命活动必不可少的。大量元素是构成细胞的主要成分,微量元素虽然少,但往往具有不可替代的特殊作用。 观察玉米细胞和人体细胞元素含量对比表,找出含量最多的四种元素。 小组讨论三个思考题,每个同学都发表自己的看法,小组整理答案。 回答第一个问题:含量最多的四种元素都是 C、H、O、N,但排序不同,因为玉米和人体的主要成分不一样。 回答第二个问题:含量少不代表不重要,比如缺铁会贫血,缺碘会得大脖子病。 回答第三个问题:元素种类差不多,说明生物有共同的起源;含量不同,说明不同生物有差异。 学习大量元素和微量元素的概念,在书上标注出来。 记忆微量元素的种类,用 "铁猛碰新木桶" 的口诀帮助记忆。 理解 "微量元素含量少但作用大" 的道理,纠正 "含量少就不重要" 的错误认识。 环节三:组成细胞的化合物(约 12 分钟) 过渡:我们知道了细胞中有哪些元素,那这些元素是以什么形式存在的呢?是单个原子直接存在吗?当然不是,它们大多以化合物的形式存在。 展示组成细胞的主要化合物及相对含量饼状图 引导学生观察:大家看这个饼状图,细胞中的化合物主要有哪几类?含量最多的是哪种?含量最多的有机物又是哪种? 逐一讲解各类化合物: 水:含量最多,占 70%~90%。水是生命之源,没有水就没有生命。 蛋白质:含量第二,占 7%~10%,是含量最多的有机物。蛋白质是生命活动的主要承担者,我们后面会专门学。 脂质:占 1%~2%。包括脂肪、磷脂、固醇等。 糖类和核酸:占 1%~1.5%。糖类是主要的能源物质,核酸是遗传信息的携带者。 无机盐:占 1%~1.5%。虽然少,但作用很重要。 提问:这些数据是大量不同种类细胞的统计结果,那是不是所有细胞的化合物含量都一样呢? 展示梨的果实和叶片图片 提问:梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类和含量有什么明显的差别? 学生回答后讲解:对,梨的果实细胞里含糖多,所以吃起来甜;叶片细胞里含蛋白质和叶绿素多,所以是绿色的,能进行光合作用。不同的细胞,因为功能不同,化合物的含量也有差异,这就是结构与功能相适应。 联系生活:我们平时吃的食物也是如此,不同食物营养成分差别很大。比如米饭馒头主要是淀粉,属于糖类;肉蛋奶主要是蛋白质;油类主要是脂肪。正因为不同食物营养不同,我们才需要合理膳食,均衡营养,不能挑食。 观察细胞化合物含量饼状图,识别各类化合物及其大致含量。 回答老师的问题:含量最多的化合物是水,含量最多的有机物是蛋白质。 跟随老师的讲解,逐一了解各类化合物的含量和大致功能,在书上标注重点。 思考 "是不是所有细胞化合物含量都一样" 这个问题,结合之前学的细胞多样性来推测答案。 观察梨的果实和叶片图片,分析两者化合物含量的差异:果实含糖多,叶片含蛋白质和色素多。 理解 "不同细胞化合物含量不同,是因为功能不同",体会结构与功能相适应的观点。 联系生活实际,认识到合理膳食的重要性,反思自己的饮食习惯是否健康。 环节四:课堂小结与练习(约 12 分钟) 带领学生回顾本节课内容:今天我们学了两大部分,一是组成细胞的元素,二是组成细胞的化合物。 梳理知识框架: 元素方面:生物界与非生物界既有统一性又有差异性;元素分大量元素和微量元素;C 是最基本元素,C、H、O、N 是基本元素,C、H、O、N、P、S 是主要元素。 化合物方面:分无机化合物(水、无机盐)和有机化合物(蛋白质、脂质、糖类、核酸);水最多,蛋白质是最多的有机物。 出示练习题: 判断题: (1)细胞中不存在无机自然界没有的特殊元素。 (2)细胞中微量元素含量很少,作用也很微小。 (3)不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同,但含量又往往有一定差异,这既体现了细胞的统一性,又反映了细胞的多样性。 学生回答后讲解:第一题对,体现了统一性;第二题错,微量元素含量少但作用大;第三题对,种类同是统一,含量异是多样。 布置作业:完成课后概念检测题目;预习下节课的实验 —— 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,想一想可以用什么方法检测这些物质。 跟随老师的回顾,梳理本节课的知识脉络,检查自己还有哪些地方没搞懂。 在笔记本上整理知识框架,形成系统的认识。 完成课堂练习题,独立思考后回答: (1)对,因为生物来源于非生物,元素都来自无机自然界。 (2)错,微量元素虽然含量少,但作用很重要,缺了会得病。 (3)对,不同细胞有共同的物质基础,又有各自的特点。 听老师讲解,纠正自己的错误,加深理解。 记录课后作业,明确要求。 预习下节课的实验内容,了解检测糖类、脂肪、蛋白质的原理和方法。 八、板书设计 九、课程思政 本节课通过学习细胞中的元素和化合物,帮助学生建立 "生命是物质的" 这一辩证唯物主义观点,认识到生命世界和非生命世界既有统一性又有差异性,生命是物质世界长期发展的产物;通过了解微量元素 "含量少但作用大" 的特点,引导学生认识到每个人都有自己的价值,不要因为平凡就轻视自己;通过联系合理膳食、营养均衡的生活实际,培养学生健康的生活方式和对自己、对家人健康负责的责任意识,树立科学的健康观和生活观。 十、教学反思与修改措施 本节课理论性较强,整体设计注重从数据出发引导学生分析得出结论,而不是直接灌输知识点,表格和饼状图的运用能较好地培养学生的数据分析能力,联系生活的部分也能激发学生的兴趣。但实际教学中可能存在两个问题:一是元素和化合物的名称较多,学生容易混淆,特别是微量元素的记忆对学生来说有难度;二是学生对 "生物界与非生物界的统一性和差异性" 理解不够深入,容易停留在表面。针对这些问题,后续修改可以从两方面入手:一方面,增加元素和化合物的趣味记忆方法,除了微量元素口诀,还可以用生活中的例子帮助学生联想记忆,让学生在理解的基础上记忆,而不是死记硬背;另一方面,在统一性和差异性的教学中,可以增加 "为什么含量会不同" 的深度讨论,引导学生从生物的功能需求角度理解元素含量差异的原因,让学生不仅知道 "是什么",还理解 "为什么"。 学科网(北京)股份有限公司 $