一、教材分析

本节内容选自新人教版高中生物学必修一《分子与细胞》，课程标准的内容要求为“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，为细胞特定区域的化学反应供能，为细胞生存所必须”，是“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”这一重要概念的组成部分。本节内容的具体要求：是掌握ATP的生理功能，理解ATP与ADP相互转变在新陈代谢中的作用，从放能反应与吸能反应中深入理解细胞中的能量转化。

二、教学目标

1.通过对ATP分子结构的分析与探索，尝试构建ATP的结构模型，理解ATP结构与功能相适应的特点。

2.通过小组合作构建ATP与ADP转化模型，初步形成物质与能量观、稳态与平衡观。

3.通过事实资料分析，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质的含义，发展科学思维。

三、教学过程

1.创设情境，引入新知

结合最近热点，课堂上教师展示一段苏炳添百米夺冠的视频，短暂介绍苏炳添克服亚洲人身体习惯，改变起跑脚后突破十秒大关，并定格其起跑动作，引导学生思考：跑步是运动器官的有序活动，需要消耗能量。画面中左腿蹬地，右腿后提这一动作就需要腓肠肌收缩实现，回顾已学知识，你认为腓肠肌的收缩需要什么物质为其供能？

教师引导学生回忆已学知识，回顾相关供能物质。展示资料1：用锌铜弓刺激离体的蛙腓肠肌标本，能发生收缩，但多次刺激后，腓肠肌标本收缩减弱甚至不再收缩。滴加1.2g/100ml的葡萄糖溶液后，用锌铜弓间歇刺激，腓肠肌不收缩。通过资料，学生明白葡萄糖无法直接为腓肠肌收缩供能，引发认知冲突，导入本节学习的主要内容——细胞的能量“货币”ATP。

设计意图：

在如今的成长过程中，很少有学生见过萤火虫，故对教材上“问题探讨”中涉及的萤火虫发光实例没 有直观的感受，所以在此改为运动情境导入。看似是百米夺冠，遥不可及，但生活中人人都有跑步的经验。通过聚焦热点，创造运动情境，思考真实的生物学现象并从中发现生物学问题，在学生产生疑问后，提供资料，不仅可以自然回顾已学知识，自然而然地导入新课，而且还可以激发学生的好奇心和求知欲。

2.构建模型，形成概念

为什么葡萄糖不能直接利用呢？要形成ATP，由ATP来直接供能呢？教师引导学生理解结构与功能观：ATP有如此特殊的功能，是因为其有特殊的结构。并展示资料2：ATP是腺嘌呤核糖核苷酸的衍生物，中文名为腺苷三磷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团组成，可直接给细胞生命活动提供能量。学生利用课前下发的各种形状的磁铁片，根据资料，在小白板上尝试小组合作构建ATP分子的结构模型。

教师引导学生思考ATP既然可以直接供能，其结构中一定有特殊性，能够储存能量，待学生疑问时，展示资料3：磷酸基团都带负电荷，若将磷酸基团相连，由于相互排斥，磷酸基团有一种离开的趋势，也就是具有较高的转移势能。学生根据资料修改模型。待学生完成后，对学生的作品给予评价，并请小组代表讲解构建ATP分子模型的基本过程和方法。

教师通过课件展示ATP的化学结构式，逐步引导学生说出ATP分子各部分结构，理解三磷酸腺苷的名称含义与A、T、P三个字母的含义。用弹簧作类比，以学生已有的物理知识做基础，帮助学生理解ATP分子中的特殊化学键。

设计意图：

学生此时还未在化学中学习化学键的知识，但在物理上已学过弹力的相关知识，可以理解弹性势能，故用弹簧作类比，帮助学生更好地理解生物学概念，不仅将各学科的内容进行联系，也加深了学生对结构与功能相适应观点的理解。

3.动图情境，论证机理

被压缩后的弹簧很不稳定，很容易释放出其弹性势能，ATP也一样，教师引导学生思考：哪一个磷酸基团更容易离开ATP，携带着其转移势能，与其他分子结合呢？展示资料4：在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现离腺苷最远的磷酸基团已带上32P放射性标记。待学生理解ATP的水解后，教师引导新一轮思考：回顾你所学的知识，你认为ATP水解所释放的能量会用于哪些生命活动？

教师展示钙离子跨膜运输的动图，回顾相关知识，通过简短问题串的形式，引导学生发现在跨膜运输时，膜上所发生的变化，从而理解ATP的供能机理：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质、核苷酸等分子磷酸化，导致其空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。

此外，还通过动图展示了萤火虫发光、电鳗放电、蛋白质合成，包括本节课开头的腓肠肌收缩等过程，让学生理解了ATP 中的化学能转化成光能、电能、渗透能等。

4.根据资料，构建转化

细胞内时刻都在发生着生命活动，都需要消耗能量，ATP是如何提供这些能量的？教师依次展示资料5：研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。每个细胞每秒钟可合成约1000万个ATP且同时有等量ATP被水解。

这么大的消耗量，是否意味着人体内就存在这么多ATP呢？体重的一大半都是ATP？教师引导学生分析归纳出ATP消耗量大但含量却很少，为了解决这一矛盾，ATP合成和水解十分迅速。并在小白板上，以构建的ATP分子模型为基础，构建ATP与ADP的转换关系模型。

教师请小组代表进行展示，讲解ATP的水解和合成过程，深入理解ATP和ADP可以快速相互转化是解决能量供需矛盾的关键，同时进行提问：ATP合成与水解的过程中，能量哪来？从而引出ATP的水解合成与放能反应、吸能反应的关系。最后教师总结：ATP和ADP的转化是时刻不停地发生且处于动态平衡的，如此才能维持我们细胞生命活动的稳定性，初步建立细胞内的稳态和平衡观。

设计意图：

通过小组合作构建ATP与ADP的转化模型、分析资料，解读ATP水解合成与放能、吸能反应之间的关系，初步形成物质与能量观；学生在构建ATP结构模型的基础上进行转化模型的构建，在过程中熟悉ATP的分子结构，同时基于资料进行分析、归纳，有助于探究能力的发展。

5.联系生活，开拓思维

回顾资料1，在滴加葡萄糖溶液一段时间后，再刺激腓肠肌，发现腓肠肌收缩，思考细胞为什么不直接利用葡萄糖等有机物中的能量， 而是要将能量转移至ATP中再利用？展示资料6：1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放能量2870kJ，1 mol ATP水解可以释放能量30.54kJ。从能量释放量与ATP分子结构式的角度进行解释，将糖类等能源物质比作支票和存折，在日常生活中需要将其兑换成现金后才能使用，帮助学生生成并深刻理解：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，是细胞的能量“货币。”

教师展示资料：三磷酸腺苷二钠是核苷酸衍生物，参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸以及核苷酸的代谢。当体内吸收、分泌、肌肉收缩及进行生化合成反应等需要能量时，三磷酸腺苷即分解成二磷酸腺苷及磷酸基，同时释放出能量。联系引入情境，引导学生思考：ATP是否为兴奋剂？在运动员训练时，能否使用ATP药物，来给腓肠肌等肌肉收缩提供更多的能量，提高成绩呢？

设计意图：

介绍ATP类药物，开拓学生思维，前中后相呼应，运动情境贯穿其中，并通过回顾与展示资料，引导学生利用结构与功能观解释ATP能够快速为肌肉收缩供能的原因，理解葡萄糖氧化分解释放的能量用于合成ATP，理解能量“货币”的含义，最终明确ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

四、教学反思

本节课以“运动时的肌肉收缩”为探究情境，贯穿课堂的始终。首先引发学生对细胞内直接供能物质的思考，通过回顾已有的相关供能物质，引入新知；再引导学生根据资料逐步构建ATP结构模型，有利于学生进一步理解ATP的结构与功能；最后基于结构特点，引导学生理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，前中后情境贯穿，促使学生深刻理解结构与功能观，初步形成物质与能量观，落实生物学学科核心素养的培养。

但学生由于缺乏化学键的相关知识，教师若先呈现腺嘌呤核糖核苷酸的结构模型，再让学生去构建ATP的结构模型，也许会更好，学生也更能理解何为“腺苷”，从而能够拓展ADP、AMP等相关知识。

附件：