【教学设计】细胞的能量“货币

《细胞的能量“货币”ATP》教学设计【教学目标】1.生命观念—基于ATP的分子结构，利用结构与功能观、物质与能量观，理解ATP和ADP容易相互转化，是细胞内通用的能量“货币”。

2.科学思维—基于ATP和核糖核苷酸的分子结构，以及ATP的合成和分解，利用比较与分析的科学方法，理解ATP、ADP与腺嘌呤核糖核苷酸之间的关系，理解ATP的合成与分解之间的区别与联系。

3.科学探究—能够基于简单的情景，确认变量，设计简单实验，验证ATP是生命活动的直接能源物质。

4.社会责任—了解ATP与生产、生活实际的相关联系，关注其在医疗健康方面的应用，认同科学技术的重要价值。

【教学重难点】1．重点：ATP分子化学组成和结构特点，使学生认同ATP结构与功能相适应。

2．难点：ATP与ADP相互转化的反应式，使学生认同物质作为能量载体。

【教学实施过程】教学环节教师活动学生活动导入：实验：探究萤火虫发光的直接供能物质播放歌曲《秋夕》，其中蕴含着怎样的生物学问题？展现本节目标复习回顾：复习与能量相关知识问题探讨：1.萤火虫发光的意义。

2．萤火虫体内有特殊的发光物质。

3．萤火虫在发光过程中有能量转化。

（过度）：能量不是凭空存在的，物质是能量的载体。

萤火虫发光的所需能量是由那种物质提供？学生跟唱。

1．互相传递信号，便于繁衍后代2．荧光素，在酶的催化作用下能发光3．有，在萤火虫腹部的有机物中储存着化学能，在酶的作用下转变成光能。

活动一探究活动展示“萤火虫发光器”实验。

实验：探究萤火虫发光的直接供能物质【基本原理】荧光素+能量+02 氧化荧光素（发出荧光）【材料用具】思考，自变量，因变量①2ml荧光素溶液暗处15min后，荧光消失，加入2ml生理盐水，暗处观察，无荧光出现。

②2ml荧光素溶液暗处15min后，荧光消失，加入2ml葡萄糖溶液，暗处观察，无荧光出现。

③2ml荧光素溶液暗处15min后，荧光消失，加入2ml脂肪溶液，暗处观察，无荧光出现。

5.2《细胞的能量“货币”ATP》教学设计一、课标分析《细胞的能量“货币”ATP》是新人教版高中生物学《《必修一•分子与细胞》第五章第二节的内容。

《普通高中生物学课程标准《（2022年版）》中提出：大概念2：“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”。

为了形成这一大概念，需要引导学生逐步构建三个重要概念作为支持，而本单元内容是学生建构：“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”这一重要概念的基础。

因此本单元四节内容的逻辑关联如下：细胞的功能大多数基于化学反应，对于化学反应，我们需要从反应的条件、过程和场所这几个方面分析。

细胞内的化学反应的条件需要酶和ATP，反应的过程以光合作用和细胞呼吸为例，反应的场所基于对细胞结构的学习，在这一重要概念的形成过程中逐步形成结构与功能观。

进而本节内容需要落实的次位概念是：“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。

教材内容主要分析了ATP分子的组成和结构特点、ATP与ADP相互转化的特性、ATP 的来源和利用这三个方面。

由“结构与功能观”逐步形成“物质与能量观”，可为后续“细胞呼吸”和“光合作用”的学习打下良好的基础。

因此，本节内容对于整个知识之间内在联系的纽带作用非常明显。

二、教材分析人教版教材《《分子与细胞》整个模块贯穿了系统的观点，帮助学生认识细胞是最基本的生命系统层次、细胞系统的物质基础、细胞系统的结构基础、细胞系统与环境的物质交换、细胞系统的能量变化、细胞系统的生命历程。

《细胞的能量《“货币”ATP》一节选自人教版《（2019）必修1《《分子与细胞》第五章第二节，本节需要1个课时完成。

本节是在学生掌握了细胞中的有机物—蛋白质、糖类、脂肪等在细胞中的作用等知识的基础上安排的教学内容，目的是让学生懂得，尽管糖类等有机物是能源物质，但并不能给生命活动直接提供能量，从而激发学生的探究欲望。

细胞代谢能够进行既离不开酶的催化作用，又离不开能量的推动，ATP是生命活动的直接能源物质，在细胞代谢中具有重要作用，ATP的来源是细胞呼吸，有机物中的能量根本是来源于光合作用，因此，对ATP的学习，有助于从能量转化角度将呼吸作用和光合作用联系起来。

新教材生物学人教版必修1 分子与细胞第5章第2节教学设计第5章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“货币”ATP目录一、核心素养对接二、必备知识三、探究实践四、深化归纳五、应用创新第2节细胞的能量“货币”ATP一、核心素养对接1．运用结构与功能观，说出ATP的结构和功能。

2．采用比较与分类，说明动植物合成ATP的来源不同。

3．通过萤火虫发光现象的研究，了解荧光素对人类生活的影响。

二、必备知识（一）ATP是一种高能磷酸化合物1．ATP的结构(1)中文名称：腺苷三磷酸。

(2)结构简式：A—P～P～P。

(3)符号含义：A代表腺苷，P代表磷酸基团，“～”代表一种特殊的化学键。

2．ATP的特点(1)不稳定：末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。

(2)高能量：1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，是细胞内的一种高能磷酸化合物。

3．ATP的功能ATP能够直接给细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

微思考ATP分子去掉远离A端的两个磷酸基团后，剩余部分是什么物质？提示：腺嘌呤核糖核苷酸。

（二）ATP与ADP可以相互转化1．转化过程(1)图中字母A、B代表的物质分别是磷酸、ADP。

(2)能量1的来源①绿色植物：光合作用和呼吸作用。

②动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用。

(3)写出ATP合成的反应式：ADP＋Pi＋能量ATP。

2．转化特点(1)ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。

(2)ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。

微思考ATP与ADP之间的相互转化是可逆的吗？提示：不是可逆的。

ATP转化成ADP和ADP转化为ATP时所需要的酶是不同的，所需能量来源也不同，所以不可逆。

（三）ATP的利用1．ATP的利用2．ATP为主动运输供能的机理(1)参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。

第2节细胞的能量“货币”ATP教学目标1、通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应。

2、通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能归纳、概述ATP形成所需的主要来源及意义。

3、通过对生活实例的讨论分析，能解释“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。

教学重点：通过对ATP化学组成和结构特点的学习，认同ATP的结构与其功能相适应。

教学难点：通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建，能归纳、概述ATP形成所需的主要来源及意义。

教学方法：小组合作探究式学习学法指导：点评与补充完善教学环节：环节学生活动教师活动一、导课学生观看图片结合第二章所学的知识回答：糖类、脂肪等。

实验探究：什么物质为萤火虫尾部细胞发光直接提供能量？1、材料和试剂：现磨的萤火虫发光器粉末(含荧光素和荧光素酶)、蒸馏水、脂肪组织样液、葡萄糖溶液、ATP溶液。

2、用具：试管、滴管、量筒。

萤火虫发光的原理萤火虫的发光细胞内有特有的发光物质荧光素实验结论：为萤火虫尾部细胞发光直接提供能量ATP的功能：教师出示萤火虫的图片教师质疑：萤火虫发光的能量是那种物质提供的?教师补充在第四章的主动运输时我们还认识到一种载能物质—ATP。

教师进一步质疑：那种物质才是萤火虫发光的直接供能物质？引导学生分析设计出实验二、探究新知：1、ATP的结构学生分小组认真研读教材并讨论完成问题，写在导学案上。

：学生讨论后交流:学生活动：（2分钟）1.学生利用提前准备好的纸片在白色卡纸上粘贴，构建ATP分子的结构模型师生共同修正。

板书标题过渡语：我们常说物质的结构与功能相适应，那么ATP有怎样的结构，使它可以承担直接为生命活动供能的功能？教师PPT出示学习任务：请阅读课文第86页第二段及旁栏中的相关信息，思考下列问题：1、ATP的中文名称是什么？2、组成ATP的元素有哪些？3、腺苷是由什么组成的？4、ATP中含有几个腺苷？几个磷酸基团？它们之间是如何连接的？5、ATP结构简式是怎样的？A、T、P 分别代表什么？6、根据ATP的结构，想一想ATP为什么能够作为直接的能源物质？观察学生的探究情况，并请一位学生将2、ADP 和ATP 是可以相互转化的3、ATP 的利用4、点明主题：ATP是细胞的能量货币三、课堂小结四、课堂检测五、布置作业：学生认真思考后交流。

5.2《细胞的能量“货币” ATP》教学设计（一）导入新课教师活动：展示萤火虫发光的图片或视频，提问：萤火虫为什么能发光？发光过程中能量是如何转化的？学生活动：观察图片或视频，思考并回答问题。

可能的回答有：萤火虫体内有特殊的物质可以发光；发光过程中可能涉及化学能转化为光能等。

设计意图：通过有趣的自然现象引入新课，激发学生的学习兴趣，同时引导学生思考生命活动中的能量转化问题。

（二）新课讲授1.ATP 是一种高能磷酸化合物（1）ATP 的中文名称、结构简式和特点教师活动：讲解 ATP 的中文名称为腺苷三磷酸，展示 ATP 的结构简式 A—P～P～P，解释结构简式中各部分的含义。

强调 ATP 是一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。

教师：“同学们，A 代表腺苷，它由腺嘌呤和核糖组成。

P 代表磷酸基团。

大家看这个结构简式，就像一个小梯子一样，三个磷酸基团依次排列。

那么，为什么说 ATP 是高能磷酸化合物呢？”学生活动：认真听讲，思考老师的问题。

教师引导：“我们来回忆一下化学中学过的化学键的知识。

高能磷酸键是一种特殊的化学键，它断裂时会释放出大量的能量。

ATP 中就含有两个这样的高能磷酸键，所以它被称为高能磷酸化合物。

”设计意图：让学生了解 ATP 的基本结构和特点，为后续学习奠定基础。

（2）高能磷酸键的含义和作用教师活动：结合化学知识，讲解高能磷酸键的含义，即断裂时释放大量能量的化学键。

举例说明高能磷酸键在生命活动中的作用，如为细胞的各种生命活动提供能量。

教师：“同学们，我们知道细胞的生命活动需要能量，而 ATP 中的高能磷酸键就像是一个能量宝库。

当细胞需要能量时，高能磷酸键就会断裂，释放出能量。

比如，肌肉收缩的时候，就需要 ATP 提供能量。

大家能再举一些生命活动需要 ATP 提供能量的例子吗？”学生活动：结合化学知识，理解高能磷酸键的含义和作用，积极思考并回答问题。

可能的回答有：主动运输需要 ATP 提供能量；细胞分裂也需要 ATP 等。

细胞的能量“货币”ATP教学设计一、教材与学情分析《细胞的能量“货币”ATP》是高中生物（新课标人教版）必修I《分子与细胞》第5章《细胞的能量供应和利用》中第2小节的内容。

本节内容主要介绍ATP的分子组成和结构特点、ATP与ADP的相互转化以及ATP在细胞生命活动中的作用3个方面的内容。

在生物细胞内能量的转换和传递过程中，ATP是直接能源物质，是能量的‘转换站’，细胞内的一切生命活动都离不开ATP。

本节教学内容相对较少，但是各部分内容的联系与渗透十分典型，需要综合理解与应用。

同时，该节内容在《细胞能量供应和利用》一章中的承接作用相当明显，学习好本节内容，有助于帮助学生更好掌握后面包括细胞呼吸、光合作用等知识。

通过《组成细胞的分子》一章的学习，学生对能源物质与能量有了进一步的理解，也为学习ATP这一细胞的直接供能物质奠定了基础。

但是ATP与ADP作为两种看不见摸不着的物质，又是学生新接触的两个概念，学生掌握起来有一定的难度，因此应该侧重对此两种物质化学组成简式的分析与解释。

高一学生具备已经了一定的知识水平，思维和学习能力也得到了一定的发展。

在学习本节内容之前，学生已经学习了三大能源物质的功能、与能量代谢有关的细胞结构，也有一定的知识基础。

学生对抽象知识的理解有一定障碍，而且在对问题的本质分析和协作交流方面还有待加强。

二、教学目标1.知识目标：（1）简述ATP的化学组成和特点。

（2）写出ATP分子简式、ATP与ADP的相互转化式。

（3）解释ATP在能量代谢中的作用。

2.能力目标：（1）通过自主学习掌握ATP的中文名称，结构简式及元素组成（2）小组讨论共同绘出ATP与ADP相互转化示意图，理解ATP在细胞中作为能量货币的原因。

3.情感目标：（1）激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育。

（2）通过阅读与思考、讨论活动培养学生主动参与的学习态度，培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度。

5.2细胞的能量“货币”ATP 教学设计2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1一、课程基本信息1.课程名称：细胞的能量“货币”ATP2.教学年级和班级：2023-2024学年高一上学期，理科班3.授课时间：2023年10月10日，星期二，下午第一节课4.教学时数：45分钟5.课程内容：人教版必修1，第五章第二节“细胞的能量‘货币’ATP”二、核心素养目标培养学生对生命科学的学习兴趣，提高他们的问题解决能力和科学思维能力，以及培养学生的社会责任感和团队合作意识。

三、学习者分析1. 学生已经掌握了以下相关知识：在初中阶段，学生已经学习了有关细胞的基本结构和功能，包括细胞膜的结构和功能，以及细胞内的能量转换和能量供应。

此外，学生还了解了一些基本的化学概念，如化合物的组成和性质，以及化学反应的基本原理。

2. 学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对生物学课程通常表现出较高的兴趣，尤其是对与日常生活密切相关的内容。

在学习能力方面，学生具有一定的观察能力、实验操作能力和数据分析能力。

在学习风格方面，一些学生倾向于通过观察和实验来学习，而另一些学生则更倾向于通过阅读和思考来学习。

3. 学生可能遇到的困难和挑战：在理解ATP的概念和作用时，学生可能会遇到困难，因为他们可能还没有完全理解能量在生命活动中的重要性。

此外，学生可能对ATP在细胞内的合成和分解过程的理解不够深入，这可能需要通过实验和案例分析来帮助学生更好地理解和记忆。

四、教学资源1. 软硬件资源：多媒体投影仪、实物模型、实验器材（如显微镜、试剂等）。

2. 课程平台：人教版高中生物学教材、学习辅导资料。

3. 信息化资源：相关教学视频、PPT课件、在线实验模拟软件。

4. 教学手段：小组讨论、实验操作、案例分析、问题解答。

五、教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）学生预习：发放预习材料，引导学生提前了解ATP的概念、作用以及ATP在细胞内的合成和分解过程。

《细胞的能量“货币”ATP》教案一、教学目标1.通过观察ATP的结构式，结合ATP的模型说出ATP的组成，归纳得出ATP的结构简式。

2.通过ATP和ADP的转化过程，能够阐明ATP为细胞生命活动供能。

二、教学重难点【重点】ATP的化学组成。

【难点】理解ATP是生物体内的直接能源物质。

三、教学过程(一)新课导入利用多媒体播放萤火虫在黑暗里发光的动画，学生体会“轻罗小扇扑流萤”的意境，教师提问：萤火虫为什么能发光?(萤火虫体内有特殊的发光物质。

)教师追问：这种发光的过程需要能量吗?由什么提供能量?引入新课。

(二)新课教学1.ATP是一种高能磷酸化合物教师讲解：萤火虫发光需要能量，但是这种能量不是由之前学过的糖以及脂肪直接提供的，而是转化成了另一种有机物——ATP，直接为生命活动提供能量。

过渡：ATP有怎样的结构决定其可以提供能量?多媒体展示ATP的结构式，用红绿紫分别代表不同的基团，提问：ATP包含了哪些结构?学生通过观察得出包括一分子碱基、一分子核糖以及三分子磷酸基团。

教师做出解释和补充：ATP是腺苷三磷酸的英文缩写，其中A代表腺苷，是由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成的结构，T是三的首字母，P代表三个磷酸基团。

腺苷和三个磷酸基团通过普通化学键连接，用“-”表示。

而磷酸基团之间的这种化学键是特殊的化学键，用“~”表示。

教师提问：如何用简单的方式表示ATP的结构?学生同桌两人一组讨论得出ATP的结构简式为A-P~P~P。

教师展示特殊的化学键的资料卡片，提问：这种化学键特殊在哪里?(这种特殊的化学键由于相邻的磷酸基团具有排斥作用使这种化学键不稳定，具有较高的转移势能。

所以，这种特殊的化学键比普通的键更容易断开。

)过渡：ATP是如何释放能量的?教师播放ATP水解释放能量的微观动画，提问：(1)ATP发生了怎样的变化?(2)断裂的是哪一个特殊的化学键?(3)特殊的化学键断裂后，释放了多少能量?(ATP最外侧的特殊化学键发生断裂，并释放30.54kJ的能量。

《细胞的能量“货币”ATP》教学设计一、教材分析《细胞的能量“货币”A TP》为人教版（2019年）必修一《分子与细胞》第五章第二节，本节内容前承“降低化学反应活化能的酶”，后启“细胞呼吸”和“光合作用”，作为中间一节内容，起着承上启下的作用。

本节内容对应课标中的内容要求“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”，主要包括ATP的结构——解释其为什么是一种高能磷酸化合物，ATP与ADP的相互转化和ATP的利用，即解释ATP与ADP相互转化时能量的来源与去路，相互转化的意义。

二、教学目标1、依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点；2、根据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。

三、教学重难点（一）教学重点ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

（二）教学难点通过ATP与ADP相互转化的特点，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

四、教学过程（一）导入以“校运会中百名冲刺的运动员”为情境引入A TP：在校运会上，百米冲刺的运动员肌肉收缩是需要能量的，这些能量从哪里来呢？我们知道，细胞中的糖类、脂肪等有机物都储存着化学能，是它们直接供能吗？通过萤火虫发光等实验证明它们不是直接供能物质！而是另一种有机物——A TP。

ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

（二）ATP的结构在学生们知道了ATP以后，开始了解ATP的结构。

先直接展示ATP的结构图片，让学生观察各部分结构，发现一个ATP由一分子腺嘌呤、一分子核糖、三分子磷酸基团构成。

一分子腺嘌呤和一分子核糖可以组成一分子腺苷，用字母A表示，腺苷连接一分子磷酸基团叫腺苷一磷酸，简称AMP，AMP再连接一分子磷酸基团叫腺苷二磷酸，简称ADP，ADP再连接一分子磷酸基团叫腺苷三磷酸，即ATP。

然后讲解ATP的结构，A—腺苷，T—三，P—磷酸基团，所以ATP中文名称为腺苷三磷酸，要将A（腺苷）与A（腺嘌呤）区别开来，并且磷酸基团之间的化学键比较特殊，是一种高能磷酸键，由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。