细胞的能量供应和利用单元教学设计

高中生物必修Ⅰ《细胞的能量供应和利用》单元教学设计
一、主题单元概述
本章位于人教版必修一第五章，属于细胞代谢模块，以“能量的产生、转化及其在生化反应中的作用”这条知识主线，分为4节内容：“降低化学反应活化能的酶”、“细胞的能量通货——ATP”、“ATP的主要来源——细胞呼吸”、“能量之源——光与光合作用”，其中1个验证实验、4个探究实验、2个资料分析、2个思考与讨论、1个“科学•技术•社会”。

本章在本模块中具有承上启下的重要作用：一方面，通过学习本章内容，学生可以更好的理解“糖类是主要的能源物质”，线粒体比作“动力车间”，叶绿体比作“养料制造车间”和“能量转换站”，主动运输所需能量从何而来等一系列知识点。

另一方面，学好本章内容也为后续内容的学习奠定基础。

如第6章中讲述的细胞生长、增殖、分化，必修2中介绍的DNA的复制，基因表达，必修3中阐述的生命活动的调节、生态系统的物质循环和能量流动等，均与本章内容相联系。

此外，本章探究力度较大，自主性和开放性较强，并用较大篇幅介绍生物科学史，注重学生能力的培养，注重与现实生产生活的联系，引导学生在现实生活的背景中学习生物学。

本章4节内容在安排上前后呼应，前两节着重学习细胞代谢中的条件，即酶是细胞代谢的催化剂，ATP是细胞代谢的直接能源。

后两节介绍了“细胞呼吸和光合作用”，而这两个最基础又最主要的细胞代谢过程离不开酶的催化，更是ATP的两个来源，这样既符合认识的过程，又训练逻辑思维的能力。

二、单元学情分析
本章的授课对象是高一学生。

一方面他们在初中阶段学习过消化酶、有机物的氧化分解、CO2、O2的鉴定、对照实验、酵母菌等基础知识；做过观察叶片结构的实验和绿叶在光下制造有机物的实验，因此对本章的知识并不十分陌生，但是对这部分知识的理解只有感性认识，没有理性认识。

另一方面，学生在本模块前面几章的学习中学习了有关细胞中糖类和脂质等化合物、细胞的基本结构以及细胞的主动运输等基础知识，并能用高倍显微镜观察线粒体和叶绿体、尝试建构真核细胞的三维结构模型，对本章的学习奠定了基础。

此外，本章内容与实际生活密切联系，如做泡菜、做酸奶、酿酒、蔬果保鲜、肌肉酸痛、破伤风等，学生可以获得许多与本章基础知识有关的信息。

这些认知和经验都是是学好本章内容的重要基础。

但是，学生此时尚未开设《有机化学》，因此对这方面的内容缺乏了解，在理解细胞呼吸和光合作用的过程有些困难，特别是反应方程式的书写。

另外，对于初中学习过的“呼吸运动”容易与本章的“呼吸作用”相混淆。

三、教材分析
四、章节主题问题设计及课时分配
1、章节主题问题设计（以能量的产生、转化及其在生化反应中的作用为主线）
第1节降低化学反应活化能的酶
第2节细胞的能量“通货”——ATP
第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
第4节能量之源——光和光合作用
2、章节课时安排及教学资源
第1节“降低化学反应活化能的酶”2课时。

第一课时：比较过氧化氢在不同条件下的分解、酶的作用和本质需约1课时(讲授课，演示课，讨论课)
控制变量的方法原理以及对照实验的设计方法讲解透彻，要求学生体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验。

演示过氧化氢在不同条件晓得分解。

在学生获得感性知识的基础上，利用教材的卡通式插图、图解和文字叙述，指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。

重点在于讲述中要把活化能的显著降低就能表现出催化效率的高效性给推导出来。

第一课时教学资源：
1.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验幻灯片
2.教材的卡通式插图、图解和文字
3.资料分析
4.导学案及习题
第二课时：酶的特性需要1课时（讲授课，实验课，讨论课）
基于学生对于酶的已有认识结合课本实验结论让学生判断酶作为生物催化剂催化化学反应时应具备哪些特点（蛋白质的特性、各种酶催化不同物质实验展示体现酶高效性，专一性）。

按照探究实验一般步骤，让学生思考比设计操作影响酶活性的条件。

最后用现实生活中运用酶的实例，使学生建构新知。

第二课时教学资源：
1.各种酶催化不同物质实验幻灯片
2.实验器材、材料
3.生活中运用酶的实例
4.导学案及习题
第2节“细胞的能量通货——ATP”1课时。

（将授、演示课型）
可以通过课件展示ATP的结构式，分析各部分的名称，逐步导出其结构简式，重点让学生了解何谓“高能磷酸键”。

关于ATP与ADP的相互转化是本节的重点也是难点，教师在介绍这部分内容时可以充分利用教材上的图解，抓住ATP与ADP结构上的差别来理解其转化关系。

教学资源：
1.ATP的结构式、ATP的结构简式图
2.ATP与ADP的相互转化图解
3.导学案及习题
第3节“ATP的主要来源”约2课时。

第一课时：探究活动，探究酵母菌细胞呼吸的方式。

（探究实验课型、讨论、讲授课型）
实验前，对对比实验作一些描述，利于对第1节内容的进一步巩固。

讨论酵母菌细胞呼吸方式。

第一课时教学资源：
1.实验器材、材料
2.酵母菌细胞呼吸方式视频
3.导学案及习题
第二课时：学习有氧呼吸和无氧呼吸的概念以及细胞呼吸原理应用于生活和生产实践的实例。

（讨论、讲授、演示课型）
在得出细胞呼吸两种类型后，重点运用多媒体手段让学生充分的理解与掌握好有氧呼吸过程等知识，在掌握有氧呼吸的基础上，再让学生运用比较的方法，从概念和反应式、物质变化、能量变化三个方面归纳和概括出无氧呼吸的定义和过程；再让学生尝试设计表格比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同（表解包括场所、条件、物质、能量变化和实质联系）；进行讨论交流，完成表格的内容填充来完成发展要求。

关于细胞呼吸原理的应用可以通过对课本中相关图文资料的分析和让学生比照举出实践生活中的事例进行分析来完成教学目标。

第二课时教学资源：
1.细胞呼吸两种方式PPT
2.细胞呼吸两种方式总结图示
3.课文资料分析
4.导学案及习题
第4节“能量之源——光与光合作用”约3课时。

第一课时：验证实验，验证绿叶中色素的提取和分离。

（实验、讲授、讨论课型）
介绍本实验过程，并将本实验的提取液改用无水乙醇。

教师要讲清楚实验中的化学药品的作用原理和使用注意事项，使学生实验后能明确实验的要求并归纳出绿叶中捕获光能的色素有哪4种以及含量与叶片颜色的关系。

第一课时教学资源：
1.验证绿叶中色素的提取和分离实验PPT
2.实验器材、材料
3.导学案及习题
第二课时：学习叶绿体的结构和功能、光合作用的探究历程。

（讲授、演示课型）
在复习叶绿体的化学成分和功能基础上展示其亚显微结构来引导学生学习叶绿体结构与功能的一致性。

关于光合作用的探究历程，要尽量多的使用多媒体向学生展示人类研究光合作用这种地球上最重要的生理过程的艰苦历程，在介绍研究光合作用过程中的几个著名实验时，要结合内容展开分析讨论，讨论普里斯特利、萨克斯以及鲁宾和卡门实验，还有卡尔文的碳转化途径的探明实验等等的从研究方法到结论的得出；并介绍同位素标记法这一生物科学领域常用的研究方法。

第二课时教学资源：
1.叶绿体的化学成分和功能基础上展示其亚显微结构PPT
2.光合作用探究历程PPT
3.导学案及习题
第三课时：光合作用的过程、应用和化能合成作用。

（讲授、演示、讨论课型）
动画演示光合作用的全过程，并指导学生观察同时辅以学案来掌握重点。

教材旁栏－－“相关信息”其意图是在不增加学生学习难度的前提下，力求把有关问题叙述得更加清楚，并不要求学生掌握。

随后要引导学生一起完成光合作用与呼吸作用的异同比较的概述。

关于影响光合作用强度的环境因素，可以利用光合作用过程图解，引导学生讨论光照强度、温度、浓度、水、矿质元素等在光合作用中的作用机理并能解决生活实际。

最后简要介绍有关自CO
2
养生物和异养生物的基础知识。

第三课时教学资源：
1.光合作用的全过程动画演示与PPT
2.化能合成生物PPT
3.导学案及习题
“细胞呼吸和光合作用”的比较及专项练习1课时。

最后安排一节课单元课时练习。

五、教学评价
1.通过本单元教学，根据学生的作业训练及试卷检测等结果，对学生出现的问题进行收集、整理、汇总，及时予以矫正。

2.学生制作呼吸作用、光合作用过程图，评价学生动手技能。

3.学生制作呼吸作用、光合作用对比表格，汇总二者异同，评价学生对于光合作用和呼吸作用的理解程度。

4.学生收集的各种资料，评价学生的信息搜集能力。

六、单元知识联系图。