必修一生物第三章重要概念教学设计.docx

<p><span id="_baidu_bookmark_start_0" style="display: none; line-height: 0px;">‍</span>必修一第三章重要概念教学设计
重要概念的整体教学设计
——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
1.设计理念
“内容聚焦大概念”是《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提倡的生物学课程基本理念之一，对提高学生生物学学科核心素养具有的重要支撑作用。本课程内容以核心概念、重要概念、次位概念的形式分级呈现，前后联系，形成网络。重要概念是位于生物学科中心位置的概念性知识，是对大概念的理解和补充，是对次位概念的总结和提领。围绕重要概念来组织和开展教学活动，有利于学生对重要概念的记忆和理解，形成清晰的知识网络，迁移应用重要概念探讨或解决现实生活中的某些问题。
2.对重要概念的地位分析
2.1 根据《生物学课程标准》（2017年版）分析
本课程的设计和实施追求“少而精”的原则，必修和选择性必修课程的模块内容聚焦大概念。此概念处于重要概念的地位。其上位的核心概念是“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”。其等位概念是“物质通过被动运输和主动运输等方式进出细胞，以维持正常的代谢活动”，两个重要概念互为关联，是对核心概念的理解与细化。其次位概念包括四个，分别是：“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”、“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”、“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，转换并储存为糖分子中的化学能”、“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”。
2.2 对此概念的内容分析
细胞是生物体结构与生命活动的基本单位，细胞内的各项生命活动是由一系列的化学反应所构成的，这些在特定区域内发生的化学反应的正常进行，是细胞维持正常新陈代谢的基础，这些化学反应与其反应场所就是此重要概念的核心，同时也是“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”这一核心概念的知识反馈和拓展延伸。浙科版教材将这一重要概念编排成四部分内容：“细胞与能量”、“酶”、“光合作用”、“细胞呼吸”,具体关系如下：
催化作用共
吸能反应 &nbsp;放能反应的纽带
ATP
酶

有机物、O2
光合作用
细胞呼吸

CO2

“细胞与能量”主要包括细胞内吸能反应和放能反应的纽带——ATP的结构以与ATP-ADP循环。这节内容以细胞的分子组成和结构组成为基础，涉与物质和能量的变化，体现了结构与功能相适应、物质与能量相关联的观念，为后续的“细胞呼吸”、“光合作用”奠定基础，具有承上启下的作用。
“酶”主要包括酶的本质、作用和特性。细胞的代谢大多数基于化学反应，如“细胞呼吸”、“光合作用”等，并往往需要酶的催化。酶的本质主要是蛋白质，易受pH和温度等因素的影响，学生可通过实验探究酶的特性和影响因素，同时也为后续探究细胞呼吸、光合作用的影响因素作好铺垫。
“细胞呼吸”这一细胞内最重要的放能反应，是此重要概念的核心，是细胞进行各项生命活动的能量来源途径。细胞呼吸的学习，有助于学生更好地理解线粒体的结构与功能相适应，而其中所发生的化学反应，物质变化伴随着能量变化，能量变化驱动着物质变化，使得ATP-ADP循环不断地快速进行，有助于学生树立物质、能量、信息变化相统一的观点。同时也能逐步渗透STEM教育思想，让学生理解细胞呼吸与现实生活的联系，真正培养学生将理论知识应用于实际的能力。
“光合作用”是绝大多数生物生命活动所需能量的根本来源途径，是此重要概念的又一核心。主要包括光合作用的概述、绿叶中色素的种类和作用、光合作用的光反应和碳反应过程与相互关系、影响光合作用强度的环境因素。通过领悟生物学家的科学思维，掌握科学探究的一般思路和方法，设计实验探究影响光合作用强度的环境因素，积极融入动手动脑的环节。同时，这一节内容和生态方面的热点问题，如粮食、能源等有着密切联系，有助于培养学生的社会责任感，提升学生的公民科学素养。
1.3 学情分析
本节课授课对象为高一学生。从知识起点看，学生通过初中阶段的学习，对光合作用吸收光能、合成有机物，细胞呼吸分解有机物、释放能量等知识有了一定的了解，但还没有深入到分子、细胞层面。通过对“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”这一大概念的学习，在原有基础上，对组成物质的各种元素、参与反应的各种物质、发生反应的各种结构或场所等有了进一步的认识，具备一定的思维深度。
但是由于本章内容是微观层面的细胞变化，在日常的生活中难以观察到相关的现象，直接体验少，缺乏理性的认识。针对这一问题，教师在设计本章节学习时，要注意创设真实的生物学情景，将微观的内容显性化，有助于学生理解细胞代谢过程的本质，领悟细胞中物质、能量和信息变化的统一性。同时，通过真实而又新颖的课堂导入，充分调动学生的学习积极性，让学生主动参与动手动脑环节，建构重要概念的核心知识之间的联系，引导学生参与探究过程，积极合作交流、探讨问题，理解重要概念的本质。
3.对重要概念的学习目标分析制定、教学重难点与课时安排
3.1 学习目标
学生是学习的主体，培养学生生物学核心素养是本课程的价值追求，故制定以下学习目标：
生物学核心素养

社会责任
生命观念
科学思维
科学探究

1. 通过学习生物科学史。使学生树立务实求真的严谨的科学态度
2.从细胞呼吸的原理的应用，粮食的增产，能量的转变等视角，培养学生的社会责任感，立志于将来进一步深造，将所学所知真正服务于社会，服务于人类
1.酶的特性、影响细胞呼吸的因素、影响光合作用的因素的小组合作探究，利于培养学生的科学探究思路和方法，以与学生的动手实践能力、分析和讨论的能力
1.对ATP结构的分析、ATP-ADP循环模型的建构，细胞呼吸、光合作用过程模型的建构，培养严谨的科学思维
2.酶的发现史、光合作用发现史的学习，从中提取、概括相关概念，培养理性的批判性思维的能力
1.对ATP、线粒体、叶绿体的结构分析中树立结构与功能相适应的观念
2.对ATP、酶、细胞呼吸、光合作用过程学习中树立物质、能量、信息变化相统一的观念
3.ATP是能量通货，树立多样性与统一性的观念

3.2 此概念的教学重难点
3.2.1 教学重点：
ATP化学组成的特点与其在能量代谢中的作用；酶的作用、本质和特性；需氧呼吸的过程与原理；绿叶中色素的种类和作用，光合作用的光反应、碳反应过程与相互关系，影响光合作用强度的环境因素。
3.2.2 教学难点：
ATP与ADP的相互转化；酶的催化作用原理以与控制变量的科学方法；细胞呼吸的原理和本质；光反应和碳反应的过程，探究影响光合作用强度的环境因素。
3.3 课时安排(共11课时)
第一节 &nbsp;细胞与能量
1课时
第三节 &nbsp;酶
3课时（含活动）
第四节 &nbsp;细胞呼吸
2课时
第五节 &nbsp;光合作用
4课时（含活动）
总结性测试评价
1课时
4.教学设计思路
4.1 总体教学思路
4.1.1 建构次位概念图和重要概念内容总体建构图
概念图的构建有利于将零碎的知识融入到生物学学科逻辑思维的整体框架中，有利于教师把握重要概念之间、重要概念与次位概念之间内在逻辑关系，也有利于学生的记忆和理解，形成清晰的知识网络。

设计意图：重要概念教学体现了生物教学的联系性和整体性，将重要概念构建直接联系，再通过联系次位概念，形成思维导图，有利于学生科学思维的养成。
4.1.2 微观知识显性化
从知识起点看，学生通过初中阶段的学习，对光合作用吸收光能、合成有机物，细胞呼吸分解有机物、释放能量等知识有了一定的了解，但还没有深入到分子、细胞层面， 学生对于细胞层面的物质能量变化，ATP、酶与细胞代谢的关系，缺乏理性的认识，如果单纯采用讲授、演示的方法，学生的学习积极性收到挫伤。因此结合生物发展史的学习，让学生亲历生物学家的研究历程、心路历程，体会生物学家的思维习惯和创新性思维，再通过推理、建模等方法，将微观的内容显性化，有助于学生理解细胞代谢过程的本质，领悟细胞中物质、能量和信息变化的统一性。
设计意图：一切的言语都不如让学生亲身体验更具有教育意义。通过亲历生物学家们的科学探究过程，了解生物学家的研究的心路历程，结合观察、实验，既让学生参与到了让学生切实体会到微观层面的实例，对次位概念有更深入的理解，参与重要概念建构。
4.1.3 聚焦社会问题 培养社会责任
通过创设学生接触过的真实生物学情景，如酵母菌等微生物在生产生活上的应用，给人类生活带来的益处，让学生真实地体会到科学源于生活，用于生活。从情景中提炼出教学目标下的生物问题，通过分析讨论、实验探究、交流讨论等方式，落实生物学重要概念。从细胞呼吸的原理的应用，粮食的增产，能量的转变等视角，培养学生的社会责任感，立志于将来进一步深造，将所学所知真正服务于社会，服务于人类。
4.2 各个次位概念的侧重点
4.2.1 细胞与能量——ATP
创设学生熟悉的真实情景，从生活中常见的萤火虫尾部发光现象出发，通过设计实验探究ATP的功能，理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。阅读教材，分析ATP的结构和ATP的水解反应，树立结构与功能相适应的观念、物质变化与能量变化相关联的观念。通过分析，结合教材小资料，合作推导出ATP-ADP循环模型，解释ATP是细胞吸能反应和放能反应的纽带。
4.2.2 酶
本节主要讲述酶的本质、作用和特性以与影响酶的活性的因素的探究。采用酶的科学发展史作为新课导入，学生角色扮演各位科学家，回顾历史，切实体会生物学家的科学思维习惯，理解酶的本质，也有助于学生科学思维、社会责任感的培养。采用学科交叉、迁移应用，利用酶与无机催化剂的比较，证明酶的高效性，渗透在实验过程中应注意的事项，同时组织学生观察、设计、实施方案，探究酶的其他特性。通过建立数学模型，直观地呈现不同条件下的酶的活性不同。在得出酶的特性后，可通过分析发烧以后食欲下降等生活实际，让学生感受到科学源于生活，生活处处有知识。
4.2.3 细胞呼吸
细胞呼吸是细胞中最重要的放能反应，是此核心概念下的重要概念中的核心次位概念。绝大多数的生命活动都需要细胞呼吸供能，是细胞中物质转变和能量转换的枢纽。以酵母菌的酿酒工艺为主线，从酵母菌的结构出发，引导学生主动参与探究酵母菌需氧呼吸的场所，通过建构需氧呼吸过程的模型，将其显性化，掌握需氧呼吸的各阶段的反应式和总反应式，并概括出需氧呼吸的概念。并引导学生思考、分析，尝试设置简易的厌氧呼吸装置，鉴定酵母菌厌氧呼吸的产物，逐步发展学生的科学思维，掌握科学探究的基本思路和方法。利用表格，比较酵母菌需氧呼吸和厌氧呼吸的异同。引导学生遵循实验设计的原则，设计实验，探究影响细胞呼吸的因素，并建立数学模型。通过对数学模型的分析，将细胞呼吸相关原理应用到实际生产生活中去。
引导学生思考，回顾生活中的生物学现象，推测出各种生物的呼吸方式不同，且呼吸产物也不尽相同。从内环境稳态与平衡视角，倡导学生科学锻炼，养成积极的生活方式、健康的生活习惯，主动向他人宣传关爱生命的知识和观点，成为健康中国的促进者和实践者。
4.2.4 光合作用
从学生的切身利益出发，播放粮食短缺现象的视频导入，让同学们思考光合作用的意义，以与如何提高光合作用效率，衡量光合作用强度的指标是什么？
光合作用是自养生物最重要的吸能反应，也是大部分异养生物所需能量的根本来源途径，是此核心概念下的重要概念中的核心次位概念。本节主要讲述了光合作用的发现过程、绿叶中色素的种类和作用，光合作用的光反应、碳反应过程与相互关系，影响光合作用强度的环境因素。
本节内容也比较微观，学生也不易直观地感受到。采用跟随光合作用发现史的脚步，既能够掌握光合作用的概念、原理、过程等，又可清理科学家的探究过程，体会生物学家在研究过程的严谨的思维习惯、创新性的想法、科学研究的一般思路、方法、步骤。在科学发展史的学习过程中，体验知识的形成过程，掌握教材中的绿叶中色素的种类和作用、光合作用的光反应、碳反应过程与相互关系等知识点。
学生应用光合作用的原理，分析影响光合作用强度的环境因素，引导学生自主设计实验，探究分析各种环境因素对光合作用的影响，并建立数学模型。通过对数学模型的分析，从总光合作用、净光合作用等方面思考，如何将所学知识应用到实际生产生活中去，解决粮食、能源等方面的问题。

5.评价策略
学习目标是否达成，需要教学评价，是教师了解教学过程、调控教和学的行为、提高教学质量的重要手段，应遵循以下几个原则：
5.1 评价目标多元化
评价时应关注学生对重要概念的理解和融会贯通：如酶与ATP在细胞代谢中的作用；如酶与细胞呼吸、光合作用的关系；如光合作用、细胞呼吸与细胞代谢的物质能量的关系等。
评价时应指向学生核心素养的发展，如通过ATP的结构和ATP-ADP循环的学习，树立结构与功能相适应的观念；能够基于科学发展史，形成生物学概念，用图文结合的方式正确表达，解释生物学现象；能够完成光合作用色素的提取和分离，分析失败的原因，锻炼动手操作能力和合作交流能力；能够尝试设计实验，探究影响细胞呼吸、光合作用的影响因素，并将相关的知识原理应用到实际的生产生活中，解决部分问题。。
5.2 评价内容全面化
评价内容要以课程标准为依据，结合实际教学内容，主要评价学生的生命观念的树立，如学生是否在学习ATP的结构、ATP-ADP循环后，形成结构与功能相适应的观点；如学生是否在学习光合作用、细胞呼吸后，形成物质与能量观念；如学生是否通过对酶的发现史、光合作用的发现史的学习，体会到生物学家严谨务实的求知态度，缜密的科学推理思维；如学生是否通过光合作用、细胞呼吸的影响因素的研究，掌握科学探究的方法和思路；如学生是否从探究光合作用、细胞呼吸的环境影响因素，形成爱惜粮食、节能环保的社会责任感。
5.3 评价方法多样化
本概念的评价可以采用过程性评价、课后作业、总结性阶段测试、个人环境保护的实践等。过程性评价要关注学生课堂上的各方面的表现，并设计相应的评价记录表；课后作业和总结性阶段评价，需要有层次性，适合不同的学生的需求，而且要在之后与时反馈，充分发挥评价的价值，维持学生的学习积极性；学生在学习后对于节约粮食、环境保护的实践也是其中的一个评价方法。
6.教学反思
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》更注重学生关于生物学概念的建构，从核心概念、重要概念、次位概念，层层细化，建构联系，体现了生物学知识的系统性、结构性，有助于教师从宏观的知识结构上调控教和学的行为，提高有效教学的质量，也有助于学生认知的建构性，形成终身的学习和发展，形成公民科学核心素养。
重要概念的教学，要求教师自己能够理清楚核心概念与重要概念的关系、重要概念与次位概念的关系，分析各知识点的内在逻辑关系，构建知识网络。而针对某一重要概念教学时，要创设贴近学生生活的、真实的生物学情景，围绕一个主题，由浅入深、层层递进、前后联系，如本重要概念中，从结构与功能相适应这一视角，细胞的功能绝大多数基于化学反应，而这些化学反应往往发生在特定结构，并往往需要酶的催化。细胞各部分结构，通过分工与合作，形成相互协调的有机整体，是执行各项生命活动的结构基础。从物质与能量视角，细胞中的各项生命活动，如光合作用和细胞呼吸过程中，始终发生着物质的变化，同时伴随能量的变化，而能量的变化驱动着物质的变化，同时也与后续细胞的增殖分化、衰老凋亡等生命活动有着密切的联系。
科学源于生活，通过对现实生活背景中生物学现象的观察、实验，在本重要概念的教学设计中，创设常见的生活情景，始终践行教学过程重实践这一基本理念，也让学生在实践过程中领悟生物学家的思维习惯、科学探究的一般思路和方法，并尝试运用所学的生物学知识，参与社会事务的讨论，提出自己的看法，解决部分实际问题，真正将生物学核心素养落实到实处。

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