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1、组成细胞的分子单元整体教学设计一、单元基本信息学科生物学实施年级高一设计者邵瑞课程标准模块模块1分子与细胞使用教材人教版单元名称组成细胞的分子单元性质H新授单元单元课时5二、单元特征分析本章是第一章“走近细胞”的深化，也是后续几章进一步认识细胞的结构、功能、发展和变化的基础。生命系统是由物质构成的，要认识细胞这个基本的生命系统，首先要分析系统的物质成分，弄清“来自于自然界的元素构成的细胞内分子与自然界中其他物体的分子有什么特殊之处”，是本章要重点解决的核心问题。为了提出这一问题，章首页比较了细胞与石头，提出了“为什么细胞能表现出生命的特征呢？”“是因为细胞内有什么非物质的“活力”因素吗？”“是
2、因为细胞里含有特殊的生命元素吗？”“是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？”4个问题，引发学生在思考，告诉学生研究组成细胞的分子，实际上就是在探寻生命的物质基础，帮助建立科学的生命观；章题图中的电子显微镜下生物大分子一一蛋白质的构象及中国科学院院士邹承鲁先生对生物大分子作用的评价，是对上述问题大致回应，指出生命不同于非生命的本质所在，明确了本章的学习重点。这样设计章首页和章题图，就是要让学生明白，本章内容的学习，应从结构与功能相适应的视角，认识组成细胞的元素和化合物分子，认同生命的物质性，初步形成生命的物质观，为辩证唯物主义世界观的形成奠定基础。1 .课标要求【内容要求】概念1细胞是生物体结构与生
3、命活动的基本单位1.1 细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子1.1.1 说出细胞主要由C、H、0、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子1.1.2 指出水大约占细胞重量的2/3,以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命中具有重要作用1.1.3 举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关1.1.4 概述糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能源物质1.1.5 举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用1.1.6 阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组
4、成，它的功能取决于由氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成1.1.7 概述核酸由核甘酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子【教学提示】为帮助学生达成对概念1的理解，促进学生提升生命的物质观和结构与功能观、科学思维、改进膳食行为并向他人宣传与健康生活相关的营养保健知识等方面的生物学学科核心素养，在本单元的教学中，教师要组织好“检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质”学生动手实验外，还应开展模型建构、思考讨论、师生对话交流、思维训练等探究性学习活动，帮助学生增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，结合生物个体水平的知识、化学和物理学知识以及学生的生活经验，从结构与功能相适应的
5、角度，认识组成细胞各类化合物的分子结构与功能，认同生命的物质性以及以碳链为基本骨架的蛋白质和核酸等生物大分子与细胞的各项生命活动密切相关，从而突破学习难点。【学业要求】完成本单元学习后，学生应能够从结构与功能相适应的视角，解释细胞由多种多样的分子组成，这些分子是细胞执行各项生命活动的物质基础（生命观念、科学思维）。【学业质量水平】水平1和2：生命观念方面：能初步运用结构与功能观说出生物体组成与功能之间的关系，运用进化与适应观说出生物的多样性和统一性；能以生命观念为指导，分析常见的生命现象；科学思维方面：能认识到生物学概念是基于科学事实，基于特定的生物学事实，采用归纳与概括、演绎与推理等方法，以
6、文字、图示的形式说明相关概念，理解生物的物质性并解释简单情境中的生命现象；社会责任方面：养成健康文明的生活方式，认同并宣传与营养保健相关的知识，并对相关议题进行理性判断。2 .内容分析本章共分5节，教学内容按照学科知识由简单到复杂的顺序安排，同时也符合学生的认知规律，先无机物后有机物，先易后难，阐明了“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”这一重要概念，并帮助学生形成生命的物质观。第1节引导学生了解组成细胞的元素和化合物的种类，通过问题探讨和引言进一步呼应章首页，引导学生通过具体元素的对比，去认识生命的物质性，思考细胞的
7、特殊性；在介绍各类化合物的分子时只是概要叙述而没有展开，是因为后续4节会分别详细地介绍；“探究实践”活动“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”，能让学生通过活动观察到生物组织中确实有这几类物质，从而对生物组织中含有还原糖、脂肪、蛋白质有深刻的印象，认识到这些物质是细胞中的重要组成成分，为后续的进一步学习打下基础；同时，也是基于观察和实验、重视证据的科学思维训练。第2节包括“细胞中的水”和“细胞中的无机盐”两部分，水是所有生物体内最重要的无机分子，由于学生缺乏该方面的知识与经验，教材安排了关于水分子的空间结构和氢键等内容，可以让学生更深入地了解水的结构、性质与功能之间的关系，也有助于学生运用结构
8、与功能相适应的观点来认识事物。自由水和结合水的概念比较重要，教材通过介绍具体的事例来进行解释，分析这些事例就可以对自由水和结合水的作用特点及相互关系有更加清晰的认识。关于细胞中的无机盐，教材给出了“思考讨论”中让学生讨论Mg.Fe和P的作用；在总结过程中列举了缺乏Na、Ca所引起的病症；在旁栏的资料搜集中启发学生思考摄盐过多对人体健康的危害等多方面的资料，通过这些资料及问题的分析和探究，可以帮助学生概括无机盐的主要作用，并意识到适度与平衡的重要性。第3、4、5节分别从化合物的种类、分子结构、生理功能等方面，以结构与功能相适应的视角，阐明由单体组成的以碳链为基本骨架的糖类、蛋白质和核酸等生物大分
9、子的形成方式、结构与及其所执行的功能，认识这些生物大分子是构成细胞生命大厦的基本框架,糖类和脂质提供了生命活动的重要能源，蛋白质是生命活动的主要承担者，核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用，进而认识到细胞中这些化合物的含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，对能保证细胞生命活动的正常进行,同时突出了细胞内生命物质的特殊性和差异性,并让学生关注糖类、脂质等物质的过量摄入对健康的影响，在改进自己膳食行为的同时，向他人宣传有关的营养保健知识。本章知识结构如下图所示（来源：人教版教师用书）。本单元以全国闻名的宿州特产水果“扬山酥梨为什么好吃？
10、”为核心问题情境，分别设置“扬山酥梨及其梨树细胞中的元素和化合物与适于其生存土壤中的元素和化合物种类和含量一样吗？”“以酥脆多汁闻名的谢山酥梨及其梨树细胞中的水以什么形式存在？含有哪些无机盐？”“十分甜的扬山酥梨果肉细胞中只有糖类这一种有机化合物吗？”“硕山酥梨及其梨树细胞中含有的大量蛋白质与其生命活动有怎样的关系？”“扬山酥梨优良品质的保持和新品种的培育与细胞内的什么化合物有密切关系？”5个关键问题并与各节的“问题探讨”相结合，围绕着这些问题的解决，设计并开展教学活动，让学生在解决实际问题的过程中，习得相关知识，建构“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中
11、蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”这一重要概念，以及相关的次位概念和小概念，达成提升学生学科核心素养的目标。核心问题关键问题1：硕山酥梨及其梨树细胞中的元素和化合物与适于其生存土壤中的元素和化合物种类和含量一样吗？2：以酥脆多汁闻名的扬山酥梨及其梨树细胞中的水以扬山酥梨为J什么好吃？什么形式存在？含有哪些无机盐？3：十分甜的扬山酥梨果肉细胞中只有糖类这一种有机化合物吗？4：场山酥梨及其梨树细胞中含有的大量蛋白质与其生命活动有怎样的关系？75：扬山酥梨优良品质的保持和新品种的培育与细胞内的什么化合物有密切关系？三、单元学习目标通过本单元的学习，学生应达成以下学习目标。生命观念方面：1 .在探
12、讨问题1、2和3的过程中，通过人体与玉米细胞的比较、水和无机盐的生理作用分析、几大类有机物结构与功能的分析等系列教学活动，阐明细胞和生物体的各种生命活动都有其物质基础，初步形成生命的物质观，为辩证唯物主义世界观的形成奠定基础。2 .在探讨问题3、4、5的过程中，通过生物细胞的成分与地壳的组成成分比较、章首页和第1节引言的分析、糖类和脂质分子结构和功能分析、蛋白质和核酸的结构与功能相适应的特殊性分析等教学活动，说明组成细胞的物质具有特殊性，蛋白质和核酸等生物大分子是生物所特有的，既是生命赖以存在的物质，也是生命活动的产物，认识到构成生命物质的独特性，进一步提升生命的物质观。3 .在探讨问题4和5
13、的过程中,通过对细胞中糖类和脂质的结构特点及其与功能的关系分析、氨基酸怎样构成蛋白质、核酸有由核甘酸连接成的长链等教学活动，说明生物大分子都以碳链为基本骨架，在细胞中的功能是由其组成和结构决定的。初步形成结构与功能相适应的观念，并能运用这一观念分析相关的生物学问题。科学思维方面：1 .在探讨问题4的过程中，通过分析比较不同糖类分子组成、比较几种氨基酸的结构等教学活动，运用不完全归纳法，归纳概括出碳水化合物和氨基酸的结构特点和通式等相关概念。2.在探讨问题3、4、5的过程中，通过对多糖、蛋白质和核酸的元素组成和分子结构分析和比较等教学活动，归纳、抽象和概括出“生物大分子以碳链为骨架”这一重要概念
14、。科学探究方面：在探究问题1的过程中，通过“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”这一用化学显色剂来检测特定物质的典型实验，提升进行物质检测的思路方法，以便在以后的实验探究中借鉴。社会责任方面：在探究问题1-5的过程中，通过分析无机盐、糖类、脂质等物质的过量摄入对自身健康的影响、认识必需氨基酸种类和作用、蛋白质变性现象分析等教学活动，结合生活实际,关注营养与健康，改进膳食行为，建立健康的饮食习惯向并向他人宣传，也能运用所学知识解释日常生活中的有关生命现象。四、单元学习任务与活动本单元学习任务和与此相关的具体教学活动如下表。课时任务（待解决的问题）教学活动第1课时问题1：场山酥梨及其梨树细胞中的元
15、素和化合物与适于其生存土壤中的元素和化合物种类和含量一样吗？问题2：怎样检测生物组织中的化合物？活动17:思考讨论比较组成地壳、扬山酥梨梨树细胞与适于其生存土3襄中的部分元素及含量（部分素材来源于文献）活动1-2:思考讨论比较扬山酥梨细胞、玉米细胞和人体细胞的元素种类及含量（部分素材来源于文献）活动1-3：观察分析组成细胞的主要化合物及相对含量活动27:探究实践检测扬山酥梨等生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质第2课时问题3:以酥脆多汁闻名的扬山酥梨及其梨树细胞中的水以什么形式存在？有什么作用？问题4：以酥脆多汁闻名的扬山酥梨及其梨树细胞中含有哪些活动37思考讨论扬山酥梨等生物细胞中水分子的结构特点和功能的关系（部分素材来源于文献）活动3-2对话交流扬山酥梨等生物细胞中水的存在形式与功能的关系活动4-1思考讨论无机的存在形式无机盐？为什么含量少、作用大？及其作用（部分素材来源于文献）活动4-2对话交流无机盐在实际生活中的应用第3课时问题5:十分甜的扬山酥梨果肉细胞中只有糖类这一种有机化合物吗？有什么作用？问题6:扬山酥梨果肉细胞和其果树细胞中有没有脂质？问题7:糖类和脂质的知识对人健康地生活有什么帮助？活动5T思考讨论扬山酥梨等生物细胞中糖类的种类、分子结构和作用（部分素材来源于文献）活动6-1思考讨论脂肪的作用活动77对话交流糖类和
