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2019 版 人教版 高中生物学 必修 1 分子与细胞《第
5 章 细胞的能量供应和利用》大单元整体教学设计
[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中生物学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分
解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《细胞的能量供应和利用》是高中生物学必修 1 《分子与细胞》模块中的
重要章节,它深入探讨了细胞如何通过一系列复杂的生物化学反应获取和利用
能量。本章内容涵盖了酶的作用和本质、细胞的能量“货币” ATP 、细胞呼吸
的原理和应用以及光合作用与能量转化等方面,这些知识点不仅构成了细胞生
物学的基础框架,也是理解生命活动能量代谢的关键。
酶的作用和本质:本部分内容介绍了酶在细胞代谢中的核心作用,即通过
降低化学反应的活化能来加速反应速率。学生将通过实验探究过氧化氢在不同
条件下的分解,理解酶的高效性和专一性,并探讨酶的本质。
细胞的能量“货币” ATP : ATP 作为细胞内的直接能源物质,其合成与分
解是细胞内能量转换的核心过程。学生将学习 ATP 的结构、 ATP 与 ADP 的相
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互转化,以及 ATP 在细胞生命活动中的应用。
细胞呼吸的原理和应用:细胞呼吸是细胞获取能量的主要方式,包括有氧
呼吸和无氧呼吸两种类型。学生将通过探究酵母菌细胞呼吸的方式,理解细胞
呼吸的过程、产物及其在能量转换中的作用。
光合作用与能量转化:光合作用是绿色植物将光能转化为化学能的过程,
是地球上生物生存的基础。学生将学习光合作用的原理、光能的捕获与转换,
以及环境因素对光合作用强度的影响。
(二)单元内容分析
本章内容在生物学课程中具有承上启下的作用。在必修 1 的前几章中,学
生已经学习了细胞的结构与功能、细胞的物质输入和输出等基础知识,为本章
的学习提供了必要的背景。本章内容也是后续学习遗传与进化、稳态与调节等
模块的基础,因为细胞的生命活动离不开能量的供应和利用。
酶的作用和本质:本部分内容是细胞代谢的基础,通过介绍酶的作用机制
和本质,引导学生理解生物体内化学反应的高效性和有序性。实验探究部分通
过比较过氧化氢在不同条件下的分解,使学生直观感受到酶的高效催化作用。
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细胞的能量“货币” ATP : ATP 作为细胞内的直接能源物质,在细胞生命
活动中起着至关重要的作用。本部分内容通过介绍 ATP 的结构和功能,使学生
理解细胞内能量的转换和利用过程。通过实例分析 ATP 在细胞生命活动中的应
用,加深学生对 ATP 重要性的认识。
细胞呼吸的原理和应用:细胞呼吸是细胞内获取能量的主要方式,也是理
解生命活动能量代谢的关键。本部分内容通过介绍有氧呼吸和无氧呼吸的过程
和产物,使学生理解细胞如何通过呼吸作用将有机物中的化学能转化为 ATP 中
的能量。通过探究酵母菌细胞呼吸的方式,培养学生的实验探究能力和科学思
维能力。
光合作用与能量转化:光合作用是绿色植物将光能转化为化学能的过程,
也是地球上生物生存的基础。本部分内容通过介绍光合作用的原理和过程,使
学生理解植物如何捕获光能并将其转化为有机物中的化学能。通过探究环境因
素对光合作用强度的影响,培养学生的实验设计能力和科学探究能力。
(三)单元内容整合
本章内容在整合上应注重知识点的内在联系和逻辑顺序。从酶的作用和本
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质入手,介绍细胞代谢的基础;然后,引出细胞的能量“货币” ATP ,介绍细
胞内能量的转换和利用过程;介绍细胞呼吸的原理和应用,探讨细胞内获取能
量的主要方式;介绍光合作用与能量转化,探讨植物如何捕获光能并将其转化
为有机物中的化学能。
在整合过程中,应注重实验探究活动的设计和实施。通过实验探究活动,
使学生直观感受到生物学知识的魅力和力量,培养学生的实验设计能力和科学
探究能力。应注重知识点的拓展和延伸,引导学生将所学知识应用于实际生活
中,培养学生的实践能力和创新精神。
二、《普通高中生物学课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
高中生物学学科核心素养
(一)生命观念
生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系 或特 性进 行 解 释 后的 抽 象,
是 人们 经过实 证 后的观点,是能 够 理解 或 解 释 生物学相关 事 件和现象的 意 识、
观念和思 想 方 法 。在《细胞的能量供应和利用》这一单元中,生命观念主要体
现在以下几 个 方面:
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结构与功能观:细胞作为生命活动的基本单 位 ,其结构和功能 密切 相关。
通过本章的学习,学生应理解细胞内的 各 种结构和成分在能量供应和利用中的
作用,如酶在降低化学反应活化能中的作用、 ATP 在细胞内能量转换中的作用
等。
物质与能量观:物质和能量是构成生命现象的基础。通过本章的学习,学
生应理解细胞内物质和能量的转换关系,如有机物通过细胞呼吸 被 氧化分解为
无机物并 释放 能量、光能通过光合作用 被 转化为有机物中的化学能等。
稳态与 平衡 观:生命体具有维 持 稳态和 平衡 的能力。通过本章的学习,学
生应理解细胞如何通过调节酶的活性、 控 制 ATP 的合成与分解等方式来维 持 细
胞内环境的稳态和 平衡 。
(二)科学思维
科学思维是指 尊 重 事 实和 证据 , 崇尚严谨 和 务 实的 求 知态度, 运 用科学的
思维方 法 认识 事 物、解 决 实际 问题 的思维习 惯 和能力。在《细胞的能量供应和
利用》这一单元中,科学思维主要体现在以下几 个 方面:
归纳 与 概 括:通过对酶的作用和本质、细胞的能量“货币” ATP 、细胞呼
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吸的原理和应用以及光合作用与能量转化等知识点的 归纳 与 概 括,使学生 形 成
对细胞能量代谢的整体认识。
演绎 与 推 理:通过 演绎 与 推 理的方 法 ,引导学生从已知的生物学 事 实和原
理出 发 , 推 导出新的结 论或预测 新的现象。例如, 根据 酶的高效催化作用, 推
导出酶在细胞代谢中的重要性; 根据 光合作用的原理, 预测 环境因素对光合作
用强度的影响等。
模型与 建 模:通过构 建 模型的方 法 , 帮助 学生理解复杂的生物学现象和过
程。例如,构 建 细胞呼吸过程的模型, 帮助 学生理解有氧呼吸和无氧呼吸的过
程和产物;构 建 光合作用过程的模型, 帮助 学生理解光能的捕获与转换等。
批判 性思维:培养学生的 批判 性思维能力,使学生能 够客 观、 全 面地 评价
生物学知识和实验结 果 。例如,在探究实验过程中,引导学生分析实验结 果 的
合理性和 可靠 性,提出 改 进实验设计的 建议 等。
创 造 性思维: 鼓励 学生 运 用创 造 性思维解 决问题 ,提出新的观点和 想法 。
例如,在探讨影响酶活性的条件 时 ,引导学生思 考除 了 温 度、 pH 等因素 外 , 还
有 哪 些因素 可 能影响酶的活性;在探究环境因素对光合作用强度的影响 时 ,引
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导学生设计新的实验方 案 等。
(三)科学探究
科学探究是指能 够发 现现实 世界 中的生物学 问题 , 针 对 特定 的生物学现象,
进 行 观察、提 问 、实验设计、 数据收集 、分析与解 释 ,并基于 证据 作出 推 理和
判断 的能力。在《细胞的能量供应和利用》这一单元中,科学探究主要体现在
以下几 个 方面:
观察与提 问 :引导学生观察细胞内的能量代谢现象,提出与能量代谢相关
的 问题 。例如,观察酵母菌在有氧和无氧条件下的呼吸现象,提出酵母菌细胞
呼吸方式的 问题 ;观察绿 叶 在不同光 照 条件下的光合作用现象,提出环境因素
对光合作用强度的影响的 问题 等。
实验设计与实施: 根据 提出的 问题 ,设计并实施相应的实验方 案 。例如,
设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验方 案 ,包括实验 材料 的 选择 、实验 步骤 的
设计、实验结 果 的观察与 记录 等;设计探究环境因素对光合作用强度影响的实
验方 案 ,包括光 照 强度、二氧化 碳浓 度等环境因素的 控 制和 测 量等。
数据收集 与分析: 收集 实验 数据 ,并 运 用 适当 的 统 计方 法 进 行数据 分析。
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例如,对酵母菌在不同条件下的呼吸速率进 行统 计和比较;对绿 叶 在不同光 照
条件下的光合速率进 行统 计和比较等。
解 释 与 推 理: 根据 实验结 果 进 行 解 释 和 推 理, 得 出合理的结 论 。例如, 根
据 酵母菌在有氧和无氧条件下的呼吸速率 差异 , 推断 酵母菌的细胞呼吸方式;
根据 绿 叶 在不同光 照 条件下的光合速率 差异 , 推断 光 照 强度对光合作用强度的
影响等。
交流 与合作: 鼓励 学生 之间 的 交流 与合作, 共 同解 决问题 。例如,在探究
实验过程中,学生 可 以分 组 进 行 实验设计和实施,然后分 享 实验结 果 和心 得 ;
在讨 论 环节中,学生 可 以 就某个问题 进 行 深入讨 论 和 交流意见 等。
( 四 ) 社会责任
社会责任 是指基于生物学的认识, 参 与 个人 与 社会事务 的讨 论 ,作出理性
解 释 和 判断 ,解 决 生产生活 问题 的 担当 和能力。在《细胞的能量供应和利用》
这一单元中, 社会责任 主要体现在以下几 个 方面:
环 保意 识:通过学习光合作用和细胞呼吸等知识点,引导学生认识到绿色
植物在维 持 地球生态 平衡 中的重要作用。通过探讨影响光合作用和细胞呼吸的
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环境因素,培养学生的环 保意 识和 责任 感。例如,引导学生思 考 如何通过 减少
污染 、 保护 植 被 等方式来提高光合作用效率;如何通过节能 减排 、合理利用 资
源等方式来 减少 细胞呼吸产生的 废 物等。
健康 生活方式:通过学习细胞的能量代谢过程,引导学生认识到 健康 生活
方式的重要性。例如,通过介绍 ATP 在细胞生命活动中的作用,引导学生理解
能量 平衡 对 身 体 健康 的影响;通过介绍酶在 消 化过程中的作用,引导学生理解
合理 饮食 对 身 体 健康 的重要性等。
科学传 播 : 鼓励 学生将所学知识应用于实际生活中,并通过科学传 播 的方
式影响 他人 。例如, 可 以 组织 学生开展科 普宣 传活动, 向公众 介绍光合作用和
细胞呼吸等生物学知识; 可 以引导学生 撰写 科 普文 章 或 制作科 普视频 等。
社会责任担当 :培养学生的 社会责任 感和 担当 精神。例如, 可 以引导学生
关注 全 球 气候变 化、环境 污染 等 社会问题 ,并提出相应的解 决 方 案或建议 ; 可
以 鼓励 学生 参 与 志愿服务 活动 或社会 实践 项目 等。
《细胞的能量供应和利用》这一单元的教学设计应 紧密围绕 高中生物学学
科核心素养展开,注重培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和 社会责任