高中生物第五章细胞的能量供应和利用大单元教学设计经典课件

第五章

能量的供应和利用

大单元教学设计12目录为什么进行大单元教学设计如何进行大单元教学设计3如何在课堂落实单元教学高中新课程改革指向培育学生的核心素养，指向培育“全面发展的人”，这必然要求课堂教学设计与学习方式发生转型，从“零散的知识点教学”转向“以大概念引领的单元教学”，从“知识为本”的课堂转向“素养为基”的课堂。一、为什么要进行大单元教学设计围绕概念构建内容体系是落实素养的要求“学科大概念是学科知识的精华所在，是最有价值的知识，是最能转化为素养的知识。学科大概念是教学内容选择的优先对象和主体对象，凸显学科大概念，实现学科教学内容的少而精，有助于实现学生的精细化学习，促成知识向素养转化”。

余文森著《核心素养导向的课堂教学》

基于大概念开展单元教学整体设计是当前高中生物适应以培育学生学科核心素养为目标的新课程改革的有效路径，同时也为落实学科育人提供了实践方式。目前的教学设计如今很多教师擅长通过各种渠道搜集大量教学资源，为学生创设丰富的教学情境，让学生在情境体验中学习知识，加深认知体验。但大部分教师在设置教学情境时采取“一例一理”的方法，即列举一个案例说明一个道理。教师走马灯般地呈现素材，会使学生刚融入一个情境，还来不及深入思考、消化，就要接受另一个情境,学生很难体会知识点间的内在联系，反而影响教学效果。但是,通过合理整合教学资源，设计“一例贯穿”的教学情境，通过一系列具有内在联系的问题形成探究链，推动学生思考、探究，进而生成知识、形成能力，是提高生物学课堂效率的良方之一。单元是指基于学科核心素养、学生认知规律和学科知识逻辑体系构建的最小的学科教学单位

。以大主题或大任务为中心，对学习内容进行分析、整合、重组和开发，形成具有明确的主题（或专题、话题、大问题）、目标、任务、情境、活动、评价等元素的一个结构化的具有多种课型的统筹规划和科学设计。单元分为重组单元和自然单元（教材单元），针对高一新授课，我们还是倡导以自然单元为单位。二、如何进行单元教学设计必修一第五章能量供应与利用的概念体系大概念重要概念概念2：细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增值2.2细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反映发生在细胞的特定区域2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如PH和温度等）的影响2.2.2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖类分子中的化学能。2.2.4说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量次位概念以新情境为载体承载考查内容，实现考查要求·试题素材应贴近学生生活实际，以真实问题情境组织命题，应注重考查学生综合运用所学的知识和技能解决问题的能力；·试题情境应围绕现实问题（包括热点问题）展开，尽量做到新颖、真实、科学、恰当，有一定的信息量和适当的复杂度，能够成为学生运用学科知识分析和解决实际问题的载体。情境围绕大概念构建的层级式知识结构能够把相关生物学事实及各级概念统整起来，并明确他们之间的关系，更有利于学生洞察大概念的本质，把所学知识迁移应用到新的复杂情景中，解决真实的问题。能量有机物合成有机物分解物质代谢光合作用细胞呼吸ATP酶大情景动植物能够完成各项复杂的活动是许多细胞协调配合的结果，细胞的生命活动离不开能量的供应和利用。这些细胞生命活动的能量需求该如何满足呢？光合作用将光能转化为有机物中的化学能。细胞再通过呼吸作用将有机物中的能量释放出来，供生命活动所需。有机物中的化学能被释放出来以后，又会怎样被细胞利用呢？这就需要通过一种重要的物质——ATP。从物质代谢的角度来看，细胞的能量获取和利用要经历复杂的物质变化，包括光合作用、细胞呼吸在内的新陈代谢过程，实际上就是细胞内所发生的各种生化反应。这些代谢反应的完成，就离不开——酶！本单元教学思路设计框架大情景子情景1任务1探究活动1探究活动2探究活动3次位概念2.2.1任务2探究活动1探究活动2子情景4……

……

……任务1任务2任务3探究活动1探究活动2探究活动1探究活动2探究活动3探究活动1探究活动2探究活动3次位概念2.2.4重要概念2.2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降低化学反应活化能的酶子情景1：

辅酶Q10对人体健康的作用视频任务1：酶的作用和本质是什么？活动1：分析斯帕兰札尼实验的巧妙之处，设计思想及结论活动3：分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，得出结论。列表总结该实验变量及变量控制的思路和方法。活动2：阅读课本79-80页，分析资料，结合80页拓展应用第2题，将几位科学家观点之间的逻辑关系绘制出联系图。问题1：酶是什么？问题2：酶有什么作用？任务2：酶有什么特性？影响酶活性因素有哪些？问题1：如何验证酶的特性？问题2：如何设计实验探究影响酶活性的条件？活动1：回顾过氧化氢在不同条件下的分解实验，分析得出酶具有高效性。巩固控制变量和设计对照实验的科学方法活动2：利用蔗糖、蔗糖酶、淀粉、淀粉酶设计实验，验证酶具有专一性。进一步锻炼控制变量和设计对照的科学探究能力。活动3：探究温度对唾液淀粉酶活性的影响活动4：探究PH对过氧化氢酶活性的影响活动5：探究离子对唾液淀粉酶酶活性的影响次位概念1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如PH和温度等）的影响细胞的能量“货币”ATP子情景2：萤火虫漫天飞舞的视频配以杜牧的诗句

活动1：分析资料，构建知识：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质活动2：利用图片构建ATP结构模型。问题1：萤火虫发光这一生命活动是离不开细胞的，细胞内哪些物质可能为萤火虫发光直接提供能量？问题2：为什么ATP能够作为萤火虫发光的直接能源物质？问题3：萤火虫体内微量的ATP如何满足萤火虫整晚发光的需求？问题4：ATP水解释放的能量除了为萤火虫发光功能外，还可用于萤火虫的哪些生命活动？活动3：小组为单位，利用构建的ADP、ATP结构模型，尝试构建ATP水解的反应式。构建ATP与ADP相互转化的知识。通过资料分析，理解ATP含量少转化快的特点活动4：资料分析：看腺苷三磷酸二钠片的适应症及药物原理，观看钠钾泵工作原理动画，总结ATP的利用。

活动5：阅读课本89页内容，归纳细胞的吸能反应和放能反应与ATP水解与合成的关系。次位概念2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

问题5：萤火虫体内ADP转化为ATP的过程中所需的能量来源是什么？细胞呼吸的原理和应用子情景3：酵母菌繁殖视频。

酵母菌的生活与繁殖必须依靠ATP直接供能，其细胞内的ATP是怎么来的？任务1：设计实验探究酵母菌细胞呼吸方式活动1：老师呈现酵母菌资料卡，结合课本90-91页内容，学生分析探究酵母菌细胞呼吸方式的变量，小组合作提出假设，并设计实验证明。播放试验现象及结果视频，引导学生分析。活动2：阅读课本92页科学方法，通过资料分析与实验设计，进一步掌握对照实验和对比实验的设计思路。问题1：酵母菌什么条件下产生酒精？什么条件下产生二氧化碳？问题2：什么是对比实验？任务2：构建细胞呼吸概念，分析影响因素，指导生活实践问题1：酵母菌有氧呼吸场所是什么？物质变化和能量变化又是什么？活动1：分析线粒体结构与其功能相适应的结构。活动2：通过分析资料，探究葡萄糖分解场所及产物，丙酮酸的分解场所及产物。活动1：阅读课本94页，构建无氧呼吸的模型，形成无氧呼吸概念。活动2：通过资料分析，总结不同生物无氧呼吸产物不同的原因。次位概念3说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量

问题2：酵母菌无氧呼吸过程中有哪些物质和能量变化？其它生物无氧呼吸也产生酒精和CO2吗？问题3：两种细胞呼吸方式有什么异同点？活动3：构建酵母菌细胞有氧呼吸模型，体现物质变化与能量变化。活动1：列表比较两种呼吸方式，通过比较，归纳细胞呼吸的概念。活动2：分析资料，探究影响细胞呼吸的因素。活动3：联系实际，分析细胞呼吸原理的生活实践中的应用。光合作用与能量转化子情景4：

播放植物工厂视频？思考粮食危机及增产任务1：叶绿体的结构和成分？活动1：学生进行分组实验，通过动手操作，体会实验原理及各试剂的作用，解决色素在哪里？有几种？叶片变黄的机理？有什么作用？等问题。问题1：如何提取和分离绿叶中的色素？问题2：色素有什么特点和功能？任务3：光合作用原理在生产中有哪些应用？问题1：叶绿体如何完成光反应和暗反应？活动1：分析资料探究光合作用的场所是叶绿体。活动2：通过分析资料，探究色素吸收的光能有什么作用？光合作用释放O2的来源？光反应的场所？发生的物质变化与能量变化？活动1：设计实验探究光照强度、CO2浓度等因素对光合作用的影响，构建数学模型。次位概念4说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖类分子中的化学能。

问题3：有哪些因素会影响光合作用？如何设计实验进行探究？问题2：结合所学如何使粮食增产解决粮食危机？活动：以小组为单位，制作光合作用流程图，形成物质与能量变化的生命观念。活动2：分析资料，影响光合作用的内因。活动：联系细胞呼吸与光合作用的关系，提出可以使粮食增产的措施，培养社会责任。任务2：光合作用过程及发生的物质和能量转换问题2：光反应与暗反应在物质和能量上有什么联系？活动3：通过分析资料，光反应产生的ATP和NADPH有和用途？CO2是如何变成糖的？问题1：光合作用与细胞呼吸有什么关系？活动：探究在不同条件下光合作用与细胞呼吸物质、能量上的联系。“光合作用过程及发生的物质和能量转换”在本单元概念体系中地位大概念重要概念次位概念概念2：细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增值2.2细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反映发生在细胞的特定区域2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如PH和温度等）的影响2.2.2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖类分子中的化学能。2.2.4说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量对应课题降低化学反应活化能的酶细胞的能量“货币”ATP光合作用与能量转化细胞呼吸的原理和应用任务1：叶绿体的结构和成分光合作用过程及发生的物质和能量转换光合作用的影响因素和应用三、课例展示课时任务概念2：细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增值2.2细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反映发生在细胞的特定区域2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖类分子中的化学能。光合作用与能量转化光合作用过程及发生的物质和能量转换光合作用过程及发生的物质和能量转换植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。光反应过程：在类囊体薄膜上进行，光和色素吸收光能，将水分解，生成NADPH和O2，并将光能转化为NADPH和ATP中的化学能。暗反应过程：在叶绿体基质中进行，固定CO2，利用光反应产生的NADPH和ATP，生成（CH2O)，并将NADPH和ATP中化学能转化为（CH2O)中的化学能。

影响光合作用的环境因素有：光照强度、CO2、温度等，不同环境因素对光合作用强度（农作物产量）影响不同。影响光合作用的植物自身因素有：叶绿体的结构和数量、酶活性等。课时概念体系

光合作用过程包括光反应和暗反应两个过程

光合作用的影响因素包含外因与内因通过概述光反应与暗反应的过程及二者之间关系，形成细胞生命活动过程中存在“物质与能量变化”等的生物学观点。（生命观念、科学思维）基于“假说演绎”实验教学策略，改善实验装置、改进反应器和操作方法进行实验探究，提高科学探究能力，深化概念。（科学探究、科学思维）基于对资料和问题串的分析、处理，建构模型，完善并落实概念，促进思维发展。（科学思维）基于光合作用概念和实验，关注社会问题，从光合作用过程及影响因素的角度分析植物工厂的设置，提高社会责任意识。（社会责任）本课时的生物学核心素养重点难点教学过程教学过程资料1：1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现：在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O,没有CO2），在光照下可以释放出O2。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。资料2：科学家希尔（R.Hill）又做了一个实验：在光下，若给绿色植物的离体叶绿体提供特定的与氢离子结合的H+受体(例如2,6-D，一种氧化性的蓝色染料，H+受体接受H+后能被还原成无色）。实验除了产生O2外，A试管变为淡绿色（叶绿体本身的颜色），B为墨绿色。1.水的光解产生氧气。2.在光照条件下，H2O生成了O2和H+教学过程资料1：1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现：在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O,没有CO2），在光照下可以释放出O2。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。资料2：科学家希尔（R.Hill）又做了一个实验：在光下，若给绿色植物的离体叶绿体提供特定的与氢离子结合的H+受体(例如2,6-D，一种氧化性的蓝色染料，H+受体接受H+后能被还原成无色）。实验除了产生O2外，A试管变为淡绿色（叶绿体本身的颜色），B为墨绿色。资料3：1954年，美国的阿尔农等用离体的叶绿体（获得类囊体悬浮液）做实验，同样无CO2，给予光照时，当向反应体系中供给ADP，Pi和辅酶Ⅱ（NADP+）时，发现除生成O2外，会有ATP和还原型辅酶Ⅱ（NADPH，由NADP+与H*和电子结合产生）。

3.水的光解生成的O2供有氧呼吸使用或释放到环境中，H+的去向或存在状态是什么？1.水的光解产生氧气。2.在光照条件下，H2O生成了O2和H+3.H2O分解生成的H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）反应生成还原型辅酶Ⅱ（NADPH），同时生成ATP.教学过程1.水的光解产生氧气。2.在光照条件下，H2O生成了O2和H+3.H2O分解生成的H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）反应生成还原型辅酶Ⅱ（NADPH），同时生成ATP.4.氧气中氧来自水，场所在类囊体薄膜。资料1：希尔实验1资料2：希尔实验2资料3：阿尔农实验资料4：鲁宾和卡门的实验问题串：（1）光合色素吸收的光能有何作用？（2）光合作用释放O2中的氧来自水还是二氧化碳？（3）光反应场所在哪里？光反应场所条件产物能量转化教学过程

1.ATP和NADPH是CO2转化为糖类等有机物的必要条件。

资料5：阿尔农实验2（黑暗中）问题串：

（1）光反应产生ATP和NADPH有和用途？教学过程

资料5：阿尔农实验2（黑暗中）资料6：卡尔文实验问题串：

（1）光反应产生ATP和NADPH有和用途？（2）CO2是如何转化为糖类等有机物的？1.ATP和NADPH是CO2转化为糖类等有机物的必要条件。2.初步理解暗反应的过程：固定CO2，最终生成糖类等有机物并储存能量，同时需要光反应提供ATP和NADPH,形成物质与能力量变化的生命观念。教学过程

资料5：阿尔农实验2（黑暗中）资料6：卡尔文实验资料7：卡尔文实验突然停止光照C3、C5等物质变化。问题串：

（1）光反应产生ATP和NADPH有和用途？（2）CO2是如何转化为糖类等有机物的？（3）条件改变C3和C5变化有无矛盾？（4）根据短期内C3和C5的变化，推测ATP和NADPH参与什么反应？（5）暗反应场所在哪？（6）暗反应阶段能发生哪些反应？能量如何转变？

暗反应阶段场所条件物质变化能量变化教学过程

资料5：阿尔农实验2（黑暗中）资料6：卡尔文实验资料7：卡尔文实验突然停止光照C3、C5等物质变化。问题串：

（1）光反应产生ATP和NADPH有和用途？（2）CO2是如何转化为糖类等有机物的？（3）条件改变C3和C5变化有无矛盾？（4）根据短期内C3和C5的变化，推测ATP和NADPH参与什么反应？

突破难点：光反应与暗反应关系短期内物质变化C3C5ATP和NADPH停止光照增加光照停止CO2供应教学过程问题串：

（1）光反应阶段，物质与能量如何变化？

（2）

暗反应阶段，物质与能量如何变化？（3）光反应与暗反应在物质与能量方面有和联系？请在白板上完成“光合作用过程”概念图展示。

光合作用过程包含光反应和暗反应两个过程。模型构建提高模型构建、科学探究、合作学习能力；培养生命观念、科学思维等核心素养。教学过程探究影响光合作用的影响因素联系植物工厂视频和光