2022年高中生物 細胞中的元素和化合物教案 新人教版必修1(I)

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1、2022年高中生物 細胞中的元素和化合物教案 新人教版必修1(I) 一、教材分析 本節(jié)教學應該重點滲透以下幾點：①從元素水平就可以看出生物的物質性，以及組成生物體物質的特殊性。②組成生物體的元素的作用，只有在生活的機體中，在生物體特定的結構基礎上，在與其他物質的相互作用中才能體現出來。③生物體的大量元素和微量元素是依據含量劃分的，不可輕視微量元素的作用。另外，生物體中不僅僅都是必需元素，環(huán)境中的有些非必需元素也會進入到生物體中。 本節(jié)課既有授課內容，又要做實驗，因此教師要熟悉教學內容要求，善于利用各種課程資源，創(chuàng)新實驗設計方案。在課前教師一定要做好充分的準備工作，盡量將可能出現的情況都估

2、計到，并找到相應的對策，學生也應該做好課前準備，預習實驗，初步了解實驗的原理及實驗步驟，保證實驗的順利進行。 二、教學目標 1、知識與技能目標 （1）知道組成細胞的主要元素，知道為什么碳元素是構成細胞的基本元素。 （2）學會檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質的方法。 2、過程與方法目標 （1）通過對碳元素的說明，分析有機化合物形成的可能性及必然性，初步培養(yǎng)學生跨學科綜合分析問題的能力。 （2）通過對組成細胞中的元素的百分比的分析，通過對不同化合物的質量分數的學習，培養(yǎng)學生理解、思考和分析問題的能力。 （3）通過探究實驗，初步培養(yǎng)學生的科學探究能力，通過實驗現象的分析，培養(yǎng)學生分

3、析問題和解決問題的能力。 （4）通過探究實驗，發(fā)展學生的交流與合作能力和實踐與創(chuàng)新能力。 3、情感態(tài)度與價值目標 （1）認同生命的物質性，認同生物界在物質組成上的統(tǒng)一性。（2）通過探究實驗活動培養(yǎng)學生探索意識和良好的合作意識，培養(yǎng)學生事實求是和嚴謹的科學態(tài)度。 （3）通過探究來激發(fā)學生學習生物科學的興趣，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的科學素養(yǎng)。 三、教學重點難點 教學重點： 1、組成細胞的主要元素和化合物。 2、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。 教學難點： 1、構成細胞的基本元素是碳。 2、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。 四、課前準備 教具： 1、組成地殼和組成細

4、胞的部分元素含量表、玉米和人體化學元素對比表、糖類、脂肪、蛋白質的鑒定的實驗的原理、方法、步驟、現象、注意事項表格，3個表制成課件，探究實驗的步驟和原則制成課件。 2、實驗材料準備 ①試劑：斐林試劑甲液、乙液、蘇丹Ⅲ染液，雙縮脲試劑A液、B液、碘液、體積分數為50%的酒精液、蒸餾水。②實驗材料：葡萄糖液、植物油滴，雞蛋白稀釋液、淀粉液、蘋果汁、梨汁、花生種子勻漿、馬鈴薯勻漿、鮮肝提取液、豆?jié){。 ③實驗儀器：徒手切片刀、試管架、試管夾、燒杯、量筒、酒精燈、三腳架、石棉網、火柴、載玻片、蓋玻片、毛筆、吸水紙、顯微鏡。 五、課時安排：1課時 六、教學方法 教學方法：探究、講述、討論、對比

5、 學生課前準備：學生預習實驗，初步了解實驗的原理以及實驗步驟。 學法指導： 1、通過觀察對比，了解生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性。 2、加強記憶法：讓學生通過畫概念圖，弄清組成生物體最基本元素，基本元素、主要元素、大量元素、微量元素幾個概念之間的關系。 3、通過探究實驗讓學生通過觀察動手、分析，完成對事物從感性到理性的認識過程。 七、思路分析 教師利用問題情境的創(chuàng)設引導學生觀察、對比、分析組成地殼和組成細胞的部分元素含量表，得出生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性，認同生命的物質性結論。 利用組成人體的主要元素占細胞鮮重和干重的百分比含量圖，玉米和人體化學元素對比表，通過問題探討

6、創(chuàng)設問題情境，讓學生在觀察、討論、交流中獲得組成細胞的大量元素、微量元素的概念和種類引導學生利用化學知識解決構成細胞的最基本元素為碳。利用課本“思考與討論”中的問題，引導學生觀察教材中化合物種類及其含量表，獲得組成細胞的化合物知識，提高學習能力。 檢測生物組織中糖類、脂肪、蛋白質把課本上驗證式實驗改為探究性實驗，通過教師的演示實驗讓學生自己歸納出本實驗的原理。教師創(chuàng)設探究發(fā)現合作交流的教學情境，引導學生在創(chuàng)設的實驗情境中學習和理解有關基礎知識，在對實驗問題的自主探究活動中認識和掌握實驗的科學方法。本設計充分考慮高中學生的獨立意識、參與意識、以及思維能力、觀察思考能力、進行討論交流能力。這樣的

7、教學設計能體現學生自主探究合作學習的方式，有利于培養(yǎng)學生科學的思維方法和研究方法，提高學生的科學素養(yǎng)。 八、教學過程 講述：作為生命的基本單位細胞，它可以構成不同的生物體，細胞為什么能表現出生命的特征？是組成它的分子有什么特殊之處嗎？這些分子在非生物物體中能不能找到？組成這些分子的元素，在非生命物體中能不能找到？這些分子是怎樣構成細胞的呢？要認識細胞這個基本的生命系統(tǒng)，首先要分析這個系統(tǒng)的物質成分——組成細胞的分子，細胞中的元素和化合物。（教學意圖：通過問題情境的創(chuàng)設引出課題） 一、生物界與非生物界的統(tǒng)一 師生互動 屏幕展示組成地殼和組成細胞的部分元素含量%表 元素 地殼 細胞

8、 O 48．60 65．0 Si 26．30 極少 C 0．087 18．0 N 0．03 3．0 H 0．76 10．0 問：組成生命的細胞和組成地殼的元素種類有沒有什么不同？ 答：沒有 問：這種情況說明了什么？ 答：組成細胞的化學元素在自然界的無機環(huán)境中都能找到，沒有一種是生命特有的，說明生物界和非生物具有統(tǒng)一性。 問：生物界和非生物界所含的化學元素的含量有沒有不同，請舉例說明？這種情況又說明了什么？ 答：有不相同，例如，C、H、N三種元素在組成人和地殼的化學成分中百分比含量相差很大，說明生物界和非生物界具有差異性。 （教學意圖：創(chuàng)設問題情境，讓

9、學生在觀察、討論、比較、交流中發(fā)現并且總結出組成生物體與無機環(huán)境中化學元素在種類和含量的異同，認同生命的物質性，培養(yǎng)學生識圖比較能力。） 二、組成細胞的元素 講述：分子是由元素構成的，細胞又是由分子組成的。那么元素在各種細胞中的含量是怎樣的？請同學們仔細觀察分析課本P17組成人體細胞的主要元素占細胞鮮重和干重的百分比含量圖。 問：組成生物體的化學元素種類有許多，它們的含量是否相同？ 答：不相同。 問：人體細胞在干重狀態(tài)下和鮮重狀態(tài)下哪種元素含量最大？ 答：干重狀態(tài)下和鮮重狀態(tài)下元素含量最大的分別是C元素和O元素。 講述：下面我們以玉米和人體為例，來說明組成生物體的化學元素的種類和

10、含量，屏幕展示玉米和人體化學元素對比表投影片。 玉米與人體的化學元素組成（質量分數%） 元素 玉米 人 元素 玉米 人 O 44．43 14．62 P 0．20 3．11 C 43．57 55．99 Mg 0．18 0．16 H 6．24 7．46 S 0．17 0．78 N 1．46 9．33 Cl 0．14 0．47 Si 1．17 0．005 Zn / 0．01 K 0．92 1．09 Fe 0．08 0．012 Ca 0．23 4．67 Na / 0．47 問：從表中看，哪一種化學元素是

11、玉米和人體中含量最多的？ 答：是C 問：除此之外，還有哪幾種元素含量較多？ 答：O、H、N 講述：從表中可以看出C、H、O、N這4種元素在組成生物體的元素中含量最多，所以C、H、O、N是組成生物體的基本元素。 問：圖中只列舉了14種元素，那么是不是說細胞內只含有這些元素呢？ 答：不是。 講述：實際上除了表中的14種元素之外，還有Mn等。據統(tǒng)計，在生物體的細胞內至少可以找到62種元素，其中常見的約有29種，重要的有24種，所以，一般情況下可以說組成生物體的化學元素主要有20多種。 問：構成生物體的這些元素的含量有什么特點呢？同學們可以相互討論一下。 討論后回答：有的含量非常多，

12、有的很少，差別很大。 講述：正是因為生物體內各種元素含量差別較大，所以可以按照含量的多少把它們分為兩大類：一類是大量元素，一類是微量元素。下面請同學們閱讀課本P16最后一自然段。 問：什么是大量元素？ 答：含量占生物體總重量萬分之一以上的元素。 問：哪些元素屬于大量元素？ 答：C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K等。 問：什么是微量元素？ 答：生物體含量很少的一些元素。 問：哪些元素屬于微量元素？ 答：Cu、B、Fe、Mn、Zn、Mo等。 問：請同學們討論一下，既然微量元素在生物體內含量很少，那么，是不是說它們在生物體內可有可無呢？請舉例說明？ 答：不是，微量元素對于維

13、持生物體的生命活動起著非常重要的作用。例如:鐵是血紅蛋白的成分，缺鐵會引起貧血。 （教學意圖：利用組成人體的主要元素占細胞干鮮重的百分比含量,玉米和人體化學元素對比表，通過問題探討創(chuàng)設問題情境，讓學生在觀察、討論、交流、閱讀教材有關內容獲得組成細胞的大量元素，微量元素的概念和種類）。 講述：在組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素。請同學們回憶初中所學的化學知識，碳原子在元素周期表的位置，核外電子分布特點以及碳的性質？ 從初中所學元素周期表，知道C的原子序數是6，說明一個碳原子核中含有6個質子，核外有6個電子，由于電子排布的不同，在最外層有4個電子，這樣，碳原子就具有了4個能夠成鍵的價

14、電子，正是這4個價電子，能夠使碳原子之間、碳原子與其他元素的原子之間結合形成更多個碳原子的物質。這樣就有可能形成含有成千上萬個甚至更多個碳原子的物質。C是構成生命有機物中最重要的元素。 （教學意圖：引導學生回憶碳原子核外電子分布特點，碳的性質為學生理解碳鏈是構成生物大分子的骨架奠定基礎，初步培養(yǎng)學生跨學科綜合分析問題能力）。 三、組成細胞的化合物 討論：作為生命的細胞是由元素組成的，組成生物體的化學元素在生物體內是以什么形式存在的？（是單質還是化合物）比如花生和大豆的應用中有很大的不同，花生可以用來榨油，而大豆常用來做豆腐，這說明了什么問題？ 答：大多數是以化合物的形式存在。 請同學

15、們思考與討論課本P17頁的3個問題。 問：有機化合物和無機化合物有什么區(qū)別？舉例說明。 答：主要看他們的分子組成中是否含有碳元素，如糖類是有機物，由碳、氫、氧三種元素組成，水是無機物化合物，由氫、氧兩種元素組成。 問：細胞內最多的有機化合物和無機化合物分別是哪一種？（你能推測它們對生命的意義嗎？ 答：最多的有機物是蛋白質，最多的無機物是水。蛋白質是組成生物體的重要物質，在生命活動中起重要的作用；水是生命之源，離開水，生命活動就無法進行。 問：并不是所有細胞中化合物含量都一樣。根據你的生活經驗，說說哪些植物器官的細胞中富含糖類、脂質或蛋白質？ 答：甘蔗的莖和甜菜的根含糖多，花生、芝麻

16、種子中含脂質多，大豆種子中含蛋白質多等。 問：怎樣從植物器官中提取這些化合物？ 答：要設法使細胞破碎，再將這些物質提取出來。 講述：組成細胞的元素大數以化合物形式存在，組成細胞的主要化合物及其相對含量怎樣呢？請同學們閱讀課本P17表解來分析，總結、歸納出構成細胞的化合物。 水：85%～90% 蛋白質：7%～10% 無機化合物 有機化合物 核酸和糖類：1%～1.5% 無機鹽：1%～1.5%

17、 脂質:1～2% (教學意圖：利用“思考與討論”中的問題，引導學生觀察教材中的表解，獲得相應的知識信息，激發(fā)學生學習生物學的興趣，提高學習能力。) 講述：下面我們通過實驗一起來嘗試檢測生物組織中的糖類、脂質和蛋白質，探討細胞中主要化合物的種類。 四、實驗：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質 本實驗難度不大，但由于內容較多，實驗時間長，必須作周密安排才能按時完成。 實驗中應注意以下幾點： 1、增設教師演示實驗。教師事先準備好做演示實驗所需的實驗材料，用具儀器試劑等，同時逐項完成待測樣品葡萄糖、植物油滴、雞蛋白稀釋液、淀粉液，加入相應試劑，觀察顏色變化，磚紅色、橘黃色、

18、紫色、藍色，讓學生自己歸納出本實驗的簡單原理。把這個實驗結果分別展示在講臺上，并作扼要的介紹，以便讓學生將自己的實驗結果與教師的演示作比較。 2、實驗中要求同學們分工合作。例如：在做脂肪鑒定中，一個同學做臨時裝片，另一個同學則可進行調試顯微鏡，在完成前兩個實驗時，1個學生洗刷試管，洗玻璃片和整理顯微鏡，另一個學生則可以進行后一個實驗的操作。 3、做鑒定糖類和蛋白質的實驗時，在鑒定之前，可以留出一部分樣液，以便與鑒定后樣液的顏色變化作對比，這樣可以增強說服力。為了在較短時間內觀察到實驗結果，檢測還原糖時將水浴加熱改為直接加熱（但是不能煮沸）。 4、教師講解可溶性糖類、脂肪、蛋白質的鑒定的實

19、驗原理,方法、步驟、現象、注意事項，并且用屏幕展示。 知識點 可溶性還原糖 脂肪 蛋白質 淀粉 實驗原理 與斐林試劑反應生成磚紅色沉淀 被蘇丹Ⅲ染液成橘黃色或被蘇丹Ⅳ染色紅色 與雙縮脲試劑反應產生紫色物質 淀粉遇碘變藍色 實驗步驟 樣液 制備 選材 含糖較高、顏色為白色或近于白色的植物組織，蘋果、梨最好 富含脂肪的種子以花生最好 豆?jié){或用雞蛋蛋白 馬鈴勻漿 方法 蘋果切塊→研磨→過濾→濾液 制作花生種子的切片 雞蛋白進行稀釋 馬鈴薯切塊→研磨→過濾→濾液 鑒定 步驟 樣液→加斐林試劑→振蕩→直接加熱→觀察顏色變化 切片→染色

20、→漂洗→鏡檢 組織樣液→加雙縮脲試劑A→再加雙縮脲試劑B→觀察→顏色變化 樣液→加碘液→振蕩→觀察顏色變化 實驗現象 藍色→棕色→磚紅色沉淀 脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色或被蘇丹Ⅳ染成紅色 加雙縮脲試劑A無明顯變化，加雙縮脲試劑后溶液變成紫色 藍色 注意事項 1、選材要用含糖較高、顏色為白色或近于白色的植物組織。 2、斐林試劑不穩(wěn)定，用時必須將甲、乙兩混合均勻后使用，切勿分別加入組織樣液中進行檢測。 3、為了在較短時間內觀察到實驗結果，將水浴加熱,改為直接加熱(但是不能煮沸) 1、切片改成刮取花生子葉泥制作臨時裝片。 2、染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色。 3、

21、觀察時找最薄處，最好只有1～2層細胞。 1、用雞蛋蛋白時，一定要加以稀釋，如果稀釋不夠，與雙縮脲試劑發(fā)生反應后會粘固在試管內壁上，使反應不徹底，且試管不易洗干凈。 2、雙縮脲使用時，應先加A造成堿環(huán)境，再加B。 碘液濃度不宜過高，要稀釋。 5、探究生物組織中的主要化合物 問：人體所需營養(yǎng)物質主要有哪幾大類？ 答：主要營養(yǎng)物質包括：糖類、脂肪、蛋白質、水、無機鹽和維生素等。 講述：均衡膳食是我們所期望的，那么哪種食物主要含有哪種有機物一定是大家關心的。下面，我們就通過實驗來探究幾種食物中所含的主要有機物。 教師準備了包括鮮肝提取液、蘋果汁、梨汁、馬鈴薯勻漿、花生種子、花生勻漿、豆

22、漿等十多種實驗材料，供學生選擇。 學生自主選擇教師提供材料中的兩種進行探究，自行設計實驗記錄表格，首先預測所選材料中主要含有何種有機物，再選定所需要的儀器和試劑，預期實驗結果填入表格再進行實驗操作，觀察并記錄實驗結果，將實測結果和預期結果相比較，進行分析，得出實驗結論。 對實驗材料可能的假設。如: (1)鮮肝提取液：①主要含蛋白質；②主要含有還原糖；③主要含有脂肪。 (2)豆?jié){：①主要含有蛋白質；②主要含有脂肪。 (3)蘋果汁：主要含有還原糖。 教師巡視，并指導學生實驗，啟發(fā)引導學生分析實驗結果。 在學生探究活動基本結束時，選擇幾個小組在全班匯報交流探究報告，包括探究方法方案，實

23、驗現象，探究結論。如：鮮肝提取液遇斐林試劑沒有生成磚紅色沉淀，遇雙縮脲試劑呈現紫色，說明鮮肝不含還原糖，而含有較多的蛋白質。其它小組認真聽取報告，教師鼓勵有不同看法的學生大膽提出質疑，把自己的觀點和疑問提出來與大家一起分享和分析。這時學生發(fā)現自己的設計方案，實施過程有不少漏洞，比如：對照不充分，斐林試劑、雙縮脲試劑使用不規(guī)范，滴管混用等。這樣在思想的交流和碰撞中，實現了知識和能力的提升。同時教師要重視學生在探究活動中發(fā)現的有價值的非預設問題，通過引導學生合作學習，討論或進一步的探究活動來解決這些問題。 教師進行點評總結，科學探究的步驟：①提出問題；②作出假設；③制定計劃（包括原理、材料、設備

24、、方案、預測）④實施計劃⑤分析結論⑥表達交流。 （2）實驗設計的原則，可重復性原則、簡便性原則，單一變量原則和設置對照原則，強調單一變量原則，對照原則，并把探究的步驟和原則投影在大屏幕上。 （教學意圖：通過學生自主開展實驗研究，讓學生獲得收獲，感受到成功的喜悅或失敗的教訓，激發(fā)學生學習生物學的興趣。） 教師精講： 生物界和非生物界在物質組成上既有統(tǒng)一性，又有差異性，但無機自然界的各種元素不能表現生命現象，只有在生物的機體中有機地結合在一起，才能表現出生命現象。 組成生物體的化學元素主要有20種，根據化學元素的含量分為大量元素和微量元素，各種元素在生物體內部都有一定的作用。 在細胞中

25、，元素主要以化合物的形式存在，組成細胞的基本元素是C元素，它是構成有機物的標志性元素，有機物是生命中最重要的物質。 不同的組織中有機物含量是不同的，要學會用恰當的方法來檢測和區(qū)分不同有機物。 評價反饋 1、相同種類、相同含量的化學元素，在生物體內表現為生命現象，在自然界中則不能，這說明生物界與非生物界具有（D） A、統(tǒng)一性　　　　　B、多樣性　　　　　C、變異性　　　　D、差異性 2、做還原糖的鑒定實驗所需的材料最好選用的顏色是（A） A、白色　　　　　　B、紅色　　　　　　C、紫色　　　　　D、藍色 3、活細胞中含量最多的化合物是（D） A、蛋白質　　　　　B、糖類　　　　　

26、　C、脂質　　　　　D、水 4、活細胞中含量最多的有機化合物是（A） A、蛋白質　　　　　B、糖類　　　　　　C、脂質　　　　　D、核酸 5、畫概念圖 畫一個概念圖，將組成生物體的最基本的元素、基本元素、主要元素、大量元素、微量元素之間的關系表示清楚。 課堂小結： 本節(jié)課比較重要的就是理解生命的物質性——即構成生命的細胞是由元素組成的，而且這些元素在細胞中大多數是以化合物形式存在。這些化合物的存在可以通過實驗進行驗證?？梢詤^(qū)分出在組織中是否有糖類、脂類和蛋白質，但是具體是哪種糖類或蛋白質還要通過其他才能鑒定。 布置作業(yè)P19一、基礎題2；二、拓展題2 課后拓展 通常情況下正常

27、人的尿液中沒有葡萄糖。當一次食用大量糖時，尿液中是否有葡萄糖存在？試運用對照的方法設計實驗方案進行鑒定。 板書設計： 第2章組成細胞的分子 第1節(jié)細胞中的元素和化合物 一、生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性 1、統(tǒng)一性：世界上沒有生命特有的元素 2、差異性：含量相差很大 　　　　　　　　　　　大量元素：C、H、O、N、P、S等 二、組成細胞的元素 　　　　　　　　　　　微量元素：Cｕ、B、Fe、Mn、Zn等 組成細胞的基本元素：C 水

28、 無機物 無機鹽 三、組成細胞的化合物 糖類 脂質 有機物 蛋白質 核酸 四、檢測生物組織的常見有機物 教學反思 本節(jié)課在教學中運用對比的方法，使學生通過對比發(fā)現并且概括出組成生物體的化學元素的特點，同時在教學中，注意學生的知識背景，聯(lián)系初中生物課有關的知識，聯(lián)系本地學生的生活常識展開學習。 本實驗由于時間關系，對選則實驗材料的原則，無法在本實驗中拓展完成，另外，若時間較充足，還可以鼓勵學生自帶實驗材料，將成功與實驗的機會更多地讓位于學生，使學生建立自信，體驗更多成功的喜悅。