人教新教材“细胞的能量“货币”ATP”教学参考
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

突出ATP的产生途径及其在细胞中的作用的重点,强调ATP在物质跨膜运输中的作用难点,通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。
互动探究:
设计小组讨论环节,让学生围绕ATP在物质跨膜运输中的作用展开讨论,培养学生的合作精神和沟通能力。
9. ATP与生物进化、环境保护、医学、农业、工业、科技的关系:
-促进生物进化
-促进环境保护
-促进医学发展
-促进农业发展
-促进工业发展
-促进科技进步
10. ATP与人类生活的关系:
-提供运动、工作和生活中的能量
-维持生命活动
11. ATP在运动中的作用:
-提供肌肉收缩的能量
-维持运动过程中的能量供应
引导学生分析错误原因,避免类似错误再次发生。
(五)拓展延伸(预计用时:3分钟)
知识拓展:
介绍与ATP的产生途径及其在细胞中的作用相关的拓展知识,拓宽学生的知识视野。
引导学生关注学科前沿动态,培养学生的创新意识和探索精神。
情感升华:
结合ATP的产生途径及其在细胞中的作用,引导学生思考学科与生活的联系,培养学生的社会责任感。
2.分析ATP的产生途径,培养学生的科学思维。
3.应用ATP在细胞中的作用,培养学生的实践能力。
4.探讨ATP在生物体中的重要性,培养学生的社会责任意识。
重点难点及解决办法
1.重点:ATP的结构特点及其作为能量“货币”的作用。
解决办法:通过模型展示ATP的结构,并引导学生分析ATP分子中高能磷酸键的特性,理解其作为能量“货币”的原因。
其次,在讲解ATP的产生途径时,我通过回顾光合作用和呼吸作用的基本过程,引导学生分析ATP在其中的产生和消耗。然而,我发现一些学生对于ATP在光合作用和呼吸作用中的具体作用仍然不够清晰。为了改进这一点,我计划在未来的教学中设计一些具体的案例研究,让学生通过分析实际的生物体代谢过程,更深入地理解ATP的产生和消耗。
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

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。
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(2019)必修1

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。
5.2细胞的能量“货币”ATP教学设计20242025学年高一上学期生物人教版必修1

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。
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

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。
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(2019)必修1

2. ATP基础知识讲解(10分钟)
目标:让学生了解ATP的基本概念、组成部分和原理。
过程:
- 讲解ATP的定义,包括其主要组成元素或结构。
- 详细介绍ATP的组成部分或功能,使用图表或示意图帮助学生理解。
- 通过实例或案例,让学生更好地理解ATP的实际应用或作用。
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(2019)必修1
课题:
科目:
班级:
课时:计划1课时
教师:
单位:
一、教材分析
本节课选自2023-2024学年高一上学期生物人教版(2019)必修1,第五章第二节“5.2细胞的能量货币ATP”。该节内容是学生在学习了细胞膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输等知识的基础上,对细胞内能量转换和ATP分子结构及其功能进行探讨。通过本节课的学习,学生能理解ATP在生命活动中的重要性,掌握ATP与ADP相互转化的过程及其意义,并能够应用相关知识解决实际问题。
八、典型例题讲解
例题一:
题目:ATP分子中含有的高能磷酸键数量和种类。
答案:ATP分子中含有1个高能磷酸键。
例题二:
题目:ATP在细胞内的合成场所。
答案:ATP在细胞内的合成场所包括线粒体、叶绿体和细胞质基质。
例题三:
题目:ATP水解的产物和能量。
答案:ATP水解的产物是ADP和磷酸,同时释放出能量。
答案:ATP在酶的作用下水解生成ADP和磷酸,释放出能量;ADP在酶的作用下与磷酸结合生成ATP,储存能量。
例题十:
题目:ATP在细胞内的含量是如何维持的。
答案:细胞内ATP的含量是通过ATP合酶和ATP酶等酶的调控来维持的。
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

本章节授课对象为高一学生,经过初中阶段的学习,他们对生物学有一定的知识基础,但在深度和广度上仍有待提高。以下从知识、能力、素质及行为习惯等方面进行分析:
1.知识层面:学生在初中阶段学习了细胞的基本结构和功能,对细胞膜、细胞质等有初步的认识。但对ATP这类生物分子的了解较少,对能量代谢的认识尚处于表面层次,对ATP在细胞内能量转换中的作用机理缺乏深入了解。
-学生通过反思学习过程,找到了适合自己的学习方法,形成良好的学习习惯。
3.情感态度与价值观:
-学生对生物学产生了更浓厚的兴趣,激发了探索生命科学奥秘的热情。
-学生在小组合作中,培养了团队协作精神和沟通能力,增强了集体荣誉感。
-学生通过学习ATP的相关知识,认识到生物能学在生活和社会中的应用价值,提高了社会责任感。
-提交预习成果:整理笔记和疑问,通过平台提交。
教学方法/手段/资源:
-自主学习法:鼓励学生独立探索,培养自主学习习惯。
-信息技术手段:利用在线平台,实现资源共享和进度监控。
作用与目的:
-帮助学生为课堂学习ATP的重难点知识做好准备。
-培养学生的独立思考和自主学习能力。
2.课中强化技能
教师活动:
-导入新课:通过一个关于运动员需要能量的视频,引出ATP在细胞中的重要性。
(3)案例研究:选择与ATP相关的实际案例,引导学生运用所学知识进行分析,提高解决实际问题的能力。
(4)项目导向学习:设计以ATP为主题的项目,鼓励学生自主探究、合作学习,培养他们的自主学习能力和团队协作能力。
2.教学活动:
(1)角色扮演:让学生扮演ATP分子、细胞器等角色,通过情景剧的形式,生动展示ATP在细胞内的作用过程。
核心素养目标
细胞的能量“货币”ATP 教学设计 高一上学期生物人教版必修1

《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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
人教新教材“细胞的能量“货币”ATP”教学参考一.ATP为什么不叫高能磷酸键ATP是一种高能磷酸化合物“高能磷酸键”这个术语长期被用来描述ATP水解反应时被断开的P~O键,这是不对的,这种表述错误地暗示键自身含有能量。
事实上所有化学键的断开都需要能量的输入。
磷酸化合物水解释放的能量(自由能)并不是来自于某个具体被断开的键,它来自于产物比反应物具有更少的能量(自由能)。
ATP中四个负电荷相距很近且相互排斥,这是ATP不稳定的重要原因。
ATP水解时,释放末端的磷酸基团会消弱相邻负电荷之间的互斥作用,同时脱下来的磷酸基团也更加稳定。
这样ATP水解后的产物中所含有的能量(自由能)就比ATP低,这部分能量差就被释放出来。
由于1mol ATP水解释放的能量较高,所以ATP是高能磷酸化合物。
二.萤火虫发光的原理和意义萤火虫不论雄性的还是雌性的,夏秋的夜晚都会一闪一闪地发光。
雄虫比雌虫的个体小一些,但发出的闪光却亮一些。
萤火虫发出的闪光,主要是求偶的信号,用来吸引异性前来交尾。
萤火虫有许多种,如平家萤火虫、姬萤火虫等。
不同种类的萤火虫会发出各自特定的闪光信号。
雌虫看到飞舞着的同种雄虫发出的闪光信号后,就会以特定的闪光信号回应。
雄虫的每一组闪光信号是由几个节奏组成的,每个节奏都包括闪光的次数、闪光的频率和每次闪光的时间,这些都是雌虫能够识别的。
如果雌虫顺利地回应了闪光信号,则雄虫就会前来交尾,以繁衍后代。
有的科学家准确分析出某种雄性萤火虫的闪光规律后,用手电筒模拟这种闪光信号,竟然发现同种的雌虫会迎光而来。
有趣的是,雌虫看到其他种类雄虫的闪光信号后,有时竟能发出该种雌虫的闪光信号,这种闪光信号具有欺骗性,能使该种雄虫误以为可以前去交尾而被雌虫吃掉。
雌虫的这一特性,可以使自己获得丰富的营养。
这种现象被科学家戏称为“死亡拥抱”。
此外,萤火虫发出的荧光还具有一定的警戒作用和照明作用。
萤火虫的发光器官位于腹部后端的下方,该处具有发光细胞。
发光细胞的周围有许多微细的气管,发光细胞内有荧光素和荧光素酶。
荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。
在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。
顺便说到,荧光是一种冷光,其发光效率可高达98%左右,而热光则发光效率低得多,如太阳的发光效率只有35%左右。
三.指向核心素养的“深度学习”教学实践深度学习也被称为深层学习,最初是由美国学者伦斯・马顿(FetenceMarton)和罗杰・萨尔乔(Roger Saljo)提出的,是一种基于理解的学习。
对学生而言,不是指待学内容的难度和深度,而是对知识的深度理解、主动加工、自我评判和不断反思,并以对真实情境中问题的解决为目标,去促进高阶思维的发展。
学生在把握学科核心知识的过程中,以挑战性和创造性的内容为主题,整合已有的知识内容,全身心投入,感受喜悦,收获成功的学习过程。
学生能够理解知识的内涵及掌握科学的思维方法,形成有效的学习动机、积极的社会情感和正确的价值观,成为具有合作意识、创造性、批判性、基本功扎实的优秀学习者,成为未来社会发展的主人。
本文以人教版必修1教材中“细胞的能量通货一ATP”为例,围绕“本质与延伸”“活动与体验”“联想与应用”“迁移与评价”这四个深度学习的特征,论述深度学习中如何培养学生的生物学学科核心素养。
1 在本质与延伸中培养生命观念“本质与延伸”是深度学习的属性特征,回答的是对学习的内容如何处理,要求学生能够把握知识之间的内部关联。
对教学的内容,要求学生能够抓住本质属性,对知识点不是孤立地掌握,对事实性知识也不是仅停留在记忆层面,而是对学习的对象通过“探究” “质疑”“正推” “反推” “演绎”和“拓展”,提升深度加工的能力与意识。
在对知识内化的基础上,通过情景体验和对知识的延展,能够在学生的已知和未知之间搭建支架,努力使学习的结果外显化,让教与学的活动服务于将来的社会实践。
教师呈现资料:ATP在生物体内浓度很低,人剧烈运动过程中,每分钟消耗的能量约为0.5 kg的ATP分解释放的能量。
正常休息状态下,人体肌肉内的ATP含量只能供肌肉收缩1 ~2 s,而每天消耗和生成的ATP达40 kg。
引导学生分析得出:ATP在细胞中转化快但含量少,说明ATP与ADP的相互转化为机体的生命活动提供了用之不竭的能源物质,其物质的变化往往伴随着能量的变化。
接着提问:ATP供能在物质上如何变化?为什么高能磷酸键易断裂?笔者把磷酸和磷酸之间的高能磷酸键比喻为“弹簧”,磷酸基团理解成磁铁的两个正极,由于同性相斥,相同极性的两端不易靠近,断裂时释放的能量会更多。
接着从ATP的结构模型出发,如果ATP 中的两个高能磷酸键全部水解,水解后的产物是AMP,引导学生进一步理解AMP是RNA的基本单位之一,形成科学的物质与能量观。
开放的生命系统时刻发生着物质的变化和能量的转换,但多数情况下能维持相对稳定,由此引出下一个问题:ATP在细胞中如何维持相对稳定?学生讨论后,通过视频展示第一种机制是机体中能量储存的另外一种形式——磷酸肌酸。
当消耗ATP 时,ADP就随之增加,磷酸肌酸在肌酸激酶的作用下把“~P”转移给ADP再生成ATP,为生物体的各项生命活动提供能量。
接受ATP中“~P”的肌酸重新形成磷酸肌酸,完成能量的储存。
第二种机制是当剧烈运动等消耗ATP过多时,会导致ADP的大量积累,这时腺苷酸激酶催化2分子的ADP形成1分子的AMP和1分子的ATP,此过程中AMP 也会在腺苷酸激酶的作用下接受“~P”形成ADP。
此时有学生提岀:ATP的水解和ATP 的生成是可逆反应吗?笔者把问题顺势抛给学生:你认为其符合可逆反应的条件吗?比如反应的条件相同吗? 能量的来源和去路相同吗?学生立刻就能领会。
通过对ATP这种维持稳定机制的学习,学生形成科学的稳态与平衡观。
2 在活动与体验中培养科学思维“活动与体验”是深度学习的核心特征。
这里的活动不是简单的肢体活动,而是学生之间的合作互助,任务完成过程中彼此的信任,对问题讨论的相互启迪,学生全身心投入,参与对知识的体验、发现、探索、认知和形成过程,让学生真正成为教学活动的主人。
在“活动与体验”中深度学习是鲜活的、有温度的活动,在活动中能有效培养学生的科学思维。
笔者给各小组提供一个透明袋,内含不同颜色的带软磁铁的塑料片:磷酸5个、腺瞟呤3个、核糖2个、脱氧核糖1个,细铁丝若干,让学生自己动手制作ATP的结构模型、RNA与DNA的基本组成单位模型。
用细铁丝作为连接的化学键,把细铁丝弯曲折叠成螺旋状代表“高能磷酸键”,然后请每组推荐一个代表在讲台上展示本小组构建的3个模型。
再让不同小组的学生两两比较这3个模型,用 ATP的结构模型引导学生观察教材P. 88上ATP 的结构式,启发学生用已学的化学知识思考:ATP 中核糖和磷酸之间的氧原子究竟是核糖的还是磷酸的?高能磷酸键中“键”本身含有很高的能量,还是高能磷酸键断裂形成新的化学键时释放出大量能量?让学生自己去发现ATP中的“A”、DNA 链中的“A”以及RNA链中的“A”有何区别,通过小组讨论明确“A”的本质。
有学生提出,既然ATP 中的A是由核糖和腺嘌呤构成的,那能不能把腺嘌呤换成鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)甚至尿嘌呤(U)呢?也就是说,会出现GTP,TTP,CTP,UTP吗?在动手体验中,学生的思维彻底被打开,教师及时评价学生的提问,并给他们的积极思维“点赞”,明确细胞中能量的直接供应者最常见的、最主要的是ATP,其他的核苷三磷酸会根据机体自身的调节,在不同的反应中参与能量的传递。
通过对问题的分析,促进了学生深层次的思考和对问题属性的探究,在基于事实推理的基础上培养了学生的科学思维素养。
3 在联想与应用中感悟科学探究“联想与应用”是深度学习的基本特征,学生往往会调动以前的知识和经验来促进对新知识的内化和学习,并把已有的知识和现学的知识想办法建立起联系,系统化、结构化、体系化自身的知识。
学生对知识的学习不再是孤立的,而是能够把知识运用到具体的情境中,以融会贯通的方式对所学习和研究的对象进行有机拆分和整合,激发学生理解、思考和应用知识的能力,丰富和完善科学的探究和推理能力。
在未学习ATP相关内容时,学生已经知道C6H12O6 是维持细胞生命活动的主要能源物质,通过氧化分解为生命活动供能;糖原是动物细胞的储能物质,淀粉是植物细胞的储能物质,光能是生物体生命活动最终的能量来源;脂肪是细胞中重要的储能物质,在糖类供能不足时可由脂肪氧化分解供能;在相同条件下,质量相同的糖类和脂肪被彻底氧化分解时,脂肪释放的能量更多。
由此设问:ATP是一种什么样的能源物质?它如何为细胞提供能量?如何设计实验来研究ATP的功能?教师展示实验材料:长约1 cm、宽约0. 5 cm的新鲜蛙腓肠肌(每个小组3个),生理盐水,质量分数为5%的葡萄糖溶液,ATP溶液,载玻片,坐标纸,玻璃分针,铜锌叉。
根据教师所提供的实验材料,学生讨论实验方案。
实验设计过程中,笔者引导学生注意单因子变量原则和对照性原则,在此基础上设置对照组和实验组。
学生在组内讨论得出:要做3组实验且分别编号为A,B,C,3组均用玻璃分针挑取新鲜蛙腓肠肌各一个,放在预先滴了两滴生理盐水的载玻片上,使肌肉呈线状,将载玻片放在坐标纸上,测量并记录肌肉的长度。
要使得3组肌肉疲劳不能收缩, 可用铜锌叉间歇刺激肌肉。
对刚丧失收缩功能的A组肌肉不做处理,B组滴加质量分数为5%的葡萄糖溶液1滴,C组加ATP溶液1滴,再分别用铜锌叉刺激肌肉3 ~4次,测量并记录肌肉长度。
C 组测量结果为肌肉长度变短,A组和B组测量结果为肌肉长度无明显变化。
通过上述实验,学生讨论分析得出:葡萄糖虽然是生命活动的主要能源物质,但不能直接引起肌肉收缩,而ATP可以直接引起肌肉收缩,即可以得出“ATP是肌肉收缩的直接能源物质”。
学生通过动手探究,仔细观察,能够做到在“探”中“思”。
在实验过程中还可提出以下问题:为什么要把新鲜蛙腓肠肌置于生理盐水中?为什么实验过程先要用铜锌叉间歇刺激肌肉,直到3 组肌肉疲劳不能收缩为止?也有学生对ATP溶液缺乏直观印象,提出疑问:教师提供的ATP溶液是从细胞里面提取出来的吗?这时笔者向学生展示从医院购买的“三磷酸腺苷二钠注射液”或是“三磷酸腺苷二钠片”,让学生对抽象的ATP的认识变为直观的认识。
上述实验中,学生通过分工协作,运用科学的思维方法设计并进行实验,科学探究能力得到提升。
4 在迁移与评价中增强社会责任“迁移与评价”是深度学习的目标特征,就是学生能够把所学的知识转化为能力并对出现的新情境问题能够独立去解决,通过活动培养学生的综合实践能力和创新意识。
“迁移”强调对学习结果的外显化,也是检验学习效果的有效途径,形成自主发展的核心素养;“评价”是质疑和评判所学的知识及其过程,进而让学生形成正确的价值观与自觉理性的精神。