高中生物细胞的代谢教学研究Word格式.docx
《高中生物细胞的代谢教学研究Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物细胞的代谢教学研究Word格式.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
叶绿体色素的提取和分离。
探究酵母菌的呼吸方式。
体验科学家研究酶和光合作用的思路和方法
情感目标：
从细胞呼吸和光合作用中认同结构基础和功能相统一的观点、物质基础和功能相统一的观点。
从细胞代谢的角度认同细胞是一个完整、统一、和谐的生命系统，是生命活动的基本单位。
通过对ATP和酶的特性的学习，体会ATP与酶在细胞调节中的重要价值。
体验科学家研究酶和光合作用的思路和方法。
能力目标：
通过观察洋葱表皮细胞质壁分离及复原、光合色素的提取和分离等实验，运用生物学实验的基本技能。
通过探究PH对过氧化氢酶的影响、环境因素对光合作用的影响等活动，提高实验和科学探究能力，以及合作与交流表达能力。
通过对比物质进出细胞的不同方式、光反应和碳反应的区别和联系、有氧呼吸和无氧呼吸等，提高判断、概括等思维能力。
四、“细胞代谢”新课程标准对于高中学生的要求的理解
结合课程标准的要求和教材的内容安排，建议学习目标如下：
具体内容标准
具体的学习要求（知识目标）
说明物质进出细胞的方式
实验探究物质通过半透膜的扩散原理；
说明红细胞吸水与失水的原因；
观察和解释植物细胞质壁分离和复原现象；
论证细胞膜具有选择通透性；
说明离子和小分子物质的跨膜运转方式，以及大分子和颗粒性物质的非跨膜运转方式；
联系生活实际理解研究物质跨膜运输的意义。
说明酶在代谢中的作用
能够解析酶的概念要素，认识酶的来源、作用和化学属性；
描述酶的发现过程，认同像酶发现过程那样，科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的观点；
说明酶在细胞代谢中的作用、本质与特性，感受生命活动的复杂性；
探究酶的特性，举例说明酶的专一性和高效性，逐步形成运用所学知识解释日常生活中实际问题的能力；
分析酶的催化作用受许多因素的影响。
解释ATP在能量代谢中的作用
简述ATP分子结构及其结构特点；
解释ATP与ADP相互转化的关系；
说明ATP的生成途径；
阐明ATP在能量代谢中的作用。
说明光合作用以及对它的认识过程
分析科学家对光合作用的认识过程；
形成光合作用的基本概念；
提取和分离叶绿体色素；
说出色素的种类、颜色和吸收光谱；
阐明光合作用的过程及实质；
辨别自养、异养两类生物；
区分化能合成作用与光合作用。
研究影响光合作用速率的环境因素
探究影响光合作用速率的环境因素；
认识光合作用原理对提高作物产量的指导作用；
理解光合作用是生物界乃至整个自然界最基本的物质代谢和能量代谢。
说明细胞呼吸，探讨其原理的应用
说出细胞呼吸概念；
阐述有氧呼吸化学过程，各阶段的发生部位，物质和能量的变化；
列举无氧呼吸过程中物质和能量的变化；
辨析有氧呼吸和无氧呼吸的概念；
比较无氧呼吸与有氧呼吸过程的异同；
探究酵母菌的呼吸方式，深入理解呼吸作用的意义；
用呼吸作用原理解释生产、生活中生物学现象；
理解细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径。
从上述具体的学习目标看出，本单元不仅十分重视学生对酶、ATP、光合作用过程、细胞呼吸过程等基础知识的理解，而且强调运用习得的知识解释生产生活中常见的一些生命活动现象。
例如，解读加酶洗衣粉的使用说明，说明多酶片为什么可以治疗消化不良？
酵母菌酿酒为何先通气后密封？
农作物种植为何要“正其行通其风”等。
在教学进程中突出知识密切联系学生实际，有助于他们形成科学、技术与社会协调发展的观点，促进他们的情感、态度和价值观的健康发展，从而增强学生的科学素养。
第二部分“细胞代谢”的教学策略研究
教学重点是依据教学目标，在对教材进行科学分析的基础上而确定的最基本、最核心的教学内容，一般是一门学科所阐述的最重要的原理、规律，是学科思想或学科特色的集中体现。
它的突破是一节课必须要达到的目标，也是教学设计的重要内容。
所以要站在教师的角度分析本主题的重点。
教学的难点是指学生不易理解的知识，或不易掌握的技能技巧。
难点不一定是重点。
也有些内容既是难点又是重点。
难点有时又要根据学生的实际水平来定，同样一个问题在不同班级里不同学生中，就不一定都是难点。
在一般情况下，使大多数学生感到困难的内容，教师要着力想出各种有效办法加以突破，否则不但这部分内容学生听不懂学不会，还会为理解以后的新知识和掌握新技能造成困难。
由此可见，难点是站在学生的角度分析学生学习困难的内容。
教学重点
教学难点
物质进出细胞的方式
物质进出细胞的方式异同
酶
酶的作用、本质和特性
酶降低化学反应活化能的原理
控制变量的科学方法
ATP
ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用
ATP与ADP的相互转化
细胞呼吸
有氧呼吸的过程及原理
有氧呼吸的原理和本质
探究酵母菌细胞的呼吸方式
光合作用
光合作用的发现
光合作用的原理
实验操作和设计
光反应和暗反应的过程
实验操作和设计——探究影响光合作用强度的环境因素
归纳本主题内容特点及课标要求，在突破不同的重点和解决难点上，要根据学生学科特点和学生的认知规律和认知水平，在教学组织和教学实施中实行不同的教学策略。
一、酶概念教学
列宁曾说过“概念是帮助我们认识和掌握自然现象之网的网上扭结”。
酶的概念文字表述不复杂，但学生在学习和理解上往往会出现问题。
因此在酶概念教学中，建议通过以下方式进行酶概念的教学。
一是注意通过科学史的学习，了解科学家的成就，根据科学家的成就，分析得出酶的概念。
如：
通过年轻的巴斯德提出发酵离不开酵母菌生命活动，发酵的动力蕴含于活细胞中的观点，德国知名化学家李比希提出发酵是化学反应，与酵母菌的生命无关的观点，两种观点展开激烈争论，直到他两人先后去世，才由德国化学家毕希纳结束了这一争论，毕希纳发现无细胞发酵过程，证明发酵确实可以在无细胞的条件下进行，但发酵所需的物质是活细胞产生的观点，使学生了解酶是活细胞产生的一种物质。
再根据萨姆纳从刀豆中提取脲酶的结晶，用多种方法证明脲酶是蛋白质的实验结论，使学生了解酶的化学本质是蛋白质，通过切赫和奥特斯曼发现具有催化能力的RNA——核酶的实验结论，使学生对酶化学本质的认识扩展到酶是有机物（大多数是蛋白质，少数是RNA）。
这样学生就能自己分析概括出酶的概念：
活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。
二是通过剖析酶概念的内涵和外延，深化对酶概念的认识。
内涵是：
（1）从生物体内酶来源上看：
活细胞产生的；
（2）从化学本质上看：
酶是有机物；
（3）从作用上看：
催化作用。
所以，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
其外延是：
胞内酶和胞外酶，及发挥作用的场所为细胞内和细胞外。
三是通过判断题辨析概念。
让学生判断下列说法是否正确，来辨析酶的概念，加深对概念的进一步理解和掌握。
酶都是蛋白质；
酶都是有机物；
酶都是细胞内产生的；
酶都来自活细胞；
酶都在细胞内发挥作用；
酶是在细胞的核糖体中合成的；
叶绿体基质中的酶、线粒体基质中的酶、
细胞质基质中的酶功能都一样；
酶的催化作用不受环境条件的影响；
酶可以降低反应的活化能，催化效率高
……
四是通过不断追问，矫正概念的错误领会。
追问：
是否所有的酶都来自活细胞？
（判断：
不是）
错误认识：
酶是活细胞产生的
举例：
人工合成酶、加酶洗衣粉
②所有的酶只能在活细胞作用吗？
肝脏研磨提取研磨液，目的是破坏细胞，释放出酶，与底物充分接触。
二、有氧呼吸过程和无氧呼吸过程教学——板图和追问法
板图法：
首先通过探究酵母菌细胞呼吸方式实验，学生已了解酵母菌有氧呼吸的反应物是葡萄糖和氧气，生成物是二氧化碳和水，单从上面简单实验，是不能真正了解细胞的有氧呼吸。
如果葡萄糖在体外燃烧，可以一步就被氧化成水和CO2，同时释放大量的能量，并伴随着光发出；
而葡萄糖在细胞内分解是不可能通过一步反应急剧地完成，（这样会对细胞产生伤害），它是在常温常压下由酶控制的一系列反应，经过许多步骤才能生成CO2和水，而能量也是逐步释放出来的，是一个循序渐进的过程。
早在1897年德国的生化学家就开始研究，直到1953年经过多个科学家长期的不懈努力，科学家们经过大量的实验，才终于阐明了这一复杂的过程，这段研究先后被授予4次诺贝尔生理学或化学奖。
科学家将这一连串的生化反应，大致归为3个阶段：
老师在黑板上画一个细胞和一个大线粒体，然后逐步在细胞和线粒体上写出有氧呼吸三阶段反应过程。
在此教学环节中，加入科学史教学，有助于学生理解。
第一阶段，在细胞质基质中的葡萄糖分解成2分子丙酮酸（建议给丙酮酸分子式C3H4O3），这样学生就会明白此过程产生了4个[H]和少量能量。
第二阶段，强调在氧气充足的情况下，丙酮酸才能进入线粒体，在线粒体基质中氧化成6CO2，一定要分析6CO2有12个氧，但2分子丙酮酸中只有6个氧，还有6个氧来源于什么物质？
学生自然会想到来源与6H2O，这样学生对有氧呼吸反应物还有水就有了初步认识，同时写出产生24[H]和少量能量。
第三阶段，在线粒体内膜上，24[H]与6O2结合形成12分子水，同时释放出大量能量。
通过在细胞相应结构中逐步呈现有氧呼吸三阶段物质的变化和能量变化，即把有氧呼吸三阶段的反应物、生成物、反应场所、条件、释放能量等知识全部画在一个细胞内，学生容易理解和掌握。
追问法：
再追问几个问题：
有氧呼吸需要的氧气参与了第几阶段的反应？
二氧化碳产生在哪个阶段？
水只是生成物吗？
有氧呼吸第二、第三阶段反应场所都是线粒体基质吗？
有氧呼吸释放的能量全部转移到ATP中了吗？
然后根据各阶段反应物和生成物写出有氧呼吸总反应式。
然后强调在无氧或氧气不足时，丙酮酸不进入线粒体，在酵母菌的细胞质基质中分解成酒精和CO2，在乳酸菌的细胞质基质中分解成乳酸。
这样有氧呼吸和无氧呼吸过程在一个细胞完整的呈现出来，有利于学生对细胞呼吸这一生理过程形成完整知识网络。
这样学生就比较容易根据板图内容总结出有氧呼吸和无氧呼吸的异同点。
三、光合作用教学
（一）光合作用发现教学
光合作用是植物细胞重要的生理功能，是生态系统各生物能量之源。
科学家们对它的探究经历了360多年的时间，许多科学家为此作出了不懈的努力，使光合作用的研究进展不断深入，但内容太多，如果一一陈述，不仅费时，也不利于学生对光合作用过程本质的理解，因此需要根据教学目标的要求，对相关史料进行适当整理，突出其主题和关键事件，使精心选择的科学史内容便于讲清重点、突破难点。
初中阶段已了解了普利斯特利、英格毫斯、谢尼伯和萨克斯等科学家的研究过程与方法，通过实验引导学生探索光合作用的原料、产物和条件，因此这里不要同时简单重复普利斯特利、英格豪斯、萨克斯的实验，因为学生在学习酶特性时，已具备设计实验，观察现象，认识事实，分析结果，得出结论的能力。
这里要引导学生分析实验，领会实验设计思想，控制单一变量、对照和重复等原则，根据结果得出结论等等。
在高中阶段的教学目标在于阐明光合作用的过程与实质，即光反应和暗反应两个阶段的物质变化与能量变化，因此将鲁宾·
卡门、卡尔文、瓦伯格、阿尔农和派克等科学家的研究史料整合到相应的教学内容中，重点介绍鲁宾·
卡门、卡尔文的实验。
这不仅有助于学生认识光合作用的实质，而且有助于学生体会科学家的思维过程与方法。
最后让学生真正理会光合作用发现经典实验的实验思想。
科学家
时间
实验组
对照组
自变量
因变量
结论
普利斯特里
1771年
蜡烛和小白鼠蜡烛和植物
无对照增加空白对照只有蜡烛只有小白鼠
有无植物
蜡烛是否熄灭
植物可以更新空气
萨克斯
1864年
遮光
曝光自身对照
有无光照
有无淀粉生成（颜色变化
光合作用产生淀粉光是共和作用的必要条件
恩格尔曼
1880年
极细光照
完全曝光自身对照
光照部位
好氧菌分布
叶绿体是进行光合作用的场所光合作用释放O2
鲁宾卡门
1939年
物质标记的一组
物质未标记的一组相互对照
标记物
O2放射性
光合作用释放的氧气全部来自水
（二）光合作用过程教学——图文、图表结合法
通过光合作用发现科学史的学习，学生了解了不同阶段科学家的实验结论，总结出光合作用反应式，那么光合作用是如何进行呢？
一是通过老师对照光合作用过程图解逐一讲解光反应和暗反应过程，使学生直观地了解光反应和暗反应进行的场所、需要的条件、发生的物质转变和能量转变等知识，然后然学生阅读课文，对照插图，加深理解，以文识图，理解图意，培养学生的识图能力；
二是教师设计光反应与暗反应的区别与联系比较表，让学生根据所学知识进行填写，同桌相互交换填写的表格，检查同桌对光合作用过程相关知识的学习效果。
通过这样的方式，学生对光合作用过程知识进行分析、综合、归纳、总结，进一步加深理解。
通过这种图表转化，培养学生的综合分析能力。
过程
项目
光反应
暗反应
区
别
场所
叶绿体的囊状结构的薄膜上
叶绿体的基质中
短促，以微秒计
较缓慢
条件
光、色素、酶
多种酶
物质转化
光能
①H2O的光解：
2H2O——→[H]+O2↑
②ATP的形成：
ADP+Pi+能量—→ATP
①CO2的固定：
CO2+C5——→2C3
②CO2的还原
C3+[H]——→（CH2O）
能量转化
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→有机物稳定的化学能
联系
①光反应是暗反应的基础，为暗反应提供能量ADP和还原剂[H]。
②暗反应是光反应的继续，为光反应提供合成ATP的原料
实质
物质变化——把CO2和H2O转变成有机物。
能量变化——把光能转变成化学并储存在有机物中。
三是通过判断题辨析光反应和暗反应的知识。
暗反应只在无光的条件下进行
叶绿体内膜上可以形成ATP
光反应只需要光
水的光解发生在叶绿体基质中
光反应需要的酶在叶绿体基质中
光反应产生的还原性氢直接还原二氧化碳
二氧化碳的固定消耗C5,因此细胞需要从外界吸收C5
光反应、暗反应需要的酶相同
四是课堂巩固练习
给出光合作用过程图解，让学生填空。
四、探究酵母菌细胞呼吸方式的教学
科学探究作为发现科学事实，揭示科学规律的过程和方法，在科学教育中具有重要的意义，教学不仅要使学生获取一定的知识，还要使学生习得获取知识的方法，提高解决问题的能力，在教学中，教师应该让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。
因此教师在组织探究活动时，应该注意：
1.指导学生弄清
探究实验所涉及的生物学原理——材料选择所依据的原理：
为何选择酵母菌（酵母菌是单细胞生物），有氧或无氧条件下都能生存（根据生活经验分析得出）；
控制有氧和无氧条件的原理（怎样控制）；
检测呼吸产物所依据的原理。
2.作出假设：
假设一：
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸；
假设二：
酵母菌有氧条件下的呼吸产生二氧化碳；
假设三：
无氧条件下的呼吸产物是酒精和二氧化碳；
假设四：
有氧、无氧产生的二氧化碳一样多？
等等。
3.根据不同假设设计实验方案。
4.给出实验用具，学生根据假设要求组装实验装置，在连接实验装置时，学生要弄清如何保证无氧？
如何保证空气中不含二氧化碳？
如何保证二氧化碳全部是酵母菌呼吸的产物？
该实验的自变量是？
（有无氧气）因变量？
（产物）？
如何检测产物二氧化碳和酒精？
装置一装置二
5.实验实施，观察记录实验现象。
6.探究结论的分析与预测。
就假设一做出预测：
若两组装置中石灰水都出现浑浊，说明酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸；
若两组装置中石灰水都不出现浑浊，说明酵母菌在有氧和无氧条件下都不能进行呼吸；
若装置一中石灰水浑浊，装置二中不浑浊，说明酵母菌只能在无氧条件下进行呼吸；
若装置一中石灰水不浑浊，装置二中浑浊，说明酵母菌只能在有氧条件下进行呼吸。
五、物质进出细胞的方式异同教学
物质进出细胞的方式有自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐，学生在学习这部分内容时，往往对具体哪种物质通过哪种方式进出细胞模糊不清，因此建议老师在学生学习这部分内容时注重材料的分析，根据分析得出运输方式，最后通过图表进行总结，使学生对这部分知识有一个整体的认识。
跨膜运输（小分子物质）
非跨膜运输（大分子物质）
物质出入细胞的方式
被动运输
主动运输
胞吞
胞吐
自由扩散
协助扩散
运输方向
高浓度→低浓度
一般为低浓度→高浓度
是否需要载体
不需要
需要
是否消耗能量
不消耗
消耗
图例
举例
气体：
O2、CO2
脂类或脂溶性物质：
甘油、乙醇、性激素、苯等
人的红细胞吸收葡萄糖
小分子物质：
小肠吸收葡萄糖、氨基酸
无机盐离子：
K+、Na+等
胞吞：
白细胞吞噬病菌等
胞吐：
胰腺细胞分泌胰岛素等
模型（坐标图）
影响因素
细胞膜内外物质的浓度差
细胞膜内外物质的浓度差、细胞膜上载体蛋白的数量
细胞膜上载体蛋白的种类和数量、供给能量的多少
温度影响膜的流动性
案例：
北京四中肖正龙老师：
《酶》课例
引言——录像（1肖正龙引言创设情境提出问题，时间2分38秒）
通过一张细胞新陈代谢图片创设情境，启发学生已有知识，引入新课的学习。
简洁、清晰、激发了学生的学习欲望。
一、酶的发现的教学——录像（肖老师介绍科学史，时间9分零6秒）
通过老师引导学生一起分析酶的科学史，了解酶的发现历程。
二、酶的概念的教学
通过科学家的实验结论，得出了酶的基本概念、作用和化学本质。
三、酶的特性教学——录像（2肖老师的实验概念教学，12分51秒）
对“酶”的概念深入探讨，提出问题，设计实验，观察现象，认识事实，分析结果，得出结论。
科学实验设计的思想在实验过程中让学生体味。
如H2O2实验中只提供了一把刀子、镊子，让学生认识到在四组实验里要避免相互污染的思想，掌握了避免相互污染方法。
四、酶的催化原理的教学——录像（3肖老师催化原理概念教学，8分10秒）
利用多媒体手段，图文并茂，语言简练，形象直观，促进学生对概念的理解。
第三部分学生常见的错误与问题的分析与解决策略
一、基本概念不清
细胞代谢这部分概念较多，学生学习概念是往往停留在字表意思，对生物概念中揭示出的生物本质理解不到位，容易出现混淆。
解决策略：
教学中要重视概念教学，一是引导学生通过科学发现、生理过程、实例，逐步得出概念，而不是直接给出概念；
二是界定概念的内涵外延；
三是抓住概念的关键词；
四是给出概念的错误说法，引导学生进行正确分析判断，老师在学生辨析时，要不断追问；
五是扩展概念的相关知识。
（2）学生自己画出概念图。
二、物质之间的转化理解不到位
光合作用和细胞呼吸是细胞代谢中重要的生理过程，过程复杂，反映各阶段物质的变化仅停留的有哪些物质，不能深刻理解各阶段物质变化之间的关系，因此易出现问题。
教学过程中，老师在黑板上演示光合作用和细胞呼吸各阶段物质的变化，
升级会员 