第1节细胞中的元素和化合物优质课教学设计

第1节　细胞中的元素和化… 高中生物       人教2003课标版

1.知识目标  
（1）简述组成细胞的主要元素。

（2）说出构成细胞的基本元素是碳。

（3）说出水在细胞中的存在形式和作用； 
（4）说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用

2.能力目标 
（1）学会检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法。

（2）培养学生分析、比较、归纳等逻辑推理能力。 
（3）培养学生的知识迁移能力、综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，以及提高学生学科之间相互渗透的迁移能力。 

3.情感、态度与价值观  

（1）认同生命的物质性和生物界在物质组成上的统一性。 
（2）立辨证的唯物主义世界观。增强学生对生命本质的认识，消除对生命认识的神秘感，渗透协调美和思想美。

（3）对运动饮料成分的调查及分析，体验探究活动及小组合作学习。 
（4）课后实践活动设计实验方案及进行试验操作，学会初步设计实验、增强实验操作技能

     学生在初中时已经学习过化学，有了一定的化学知识，这些知识为本节课的内容奠定了一些基础。例如化合物的组成和部分功能，可能学生已经有所了解。同时，日常生活中学生会接触到一些关于生物（主要是人）体内存在的化学元素的信息，对生物是由元素组成比较容易理解。此处的重难点在于对元素进行分类，如何区别大量元素等概念最好能有具体的数据，否则容易造成说服力不强或没有说服力的结果。对于构成细胞的有机化合物的种类的认识，从日常生活中都已有这方面的知识，比如知道瘦肉含有蛋白质较多，水果含有较多的糖类等。随着生命科学在日常生活中的深入，学生可能已经接触到了关于核酸等内容的知识。学生在初中已学习过有关水和无机盐的实例，结合生活中的某些实例，学生对水和无机盐的含量及作用都有较感性的认识，但需要教师指导纠正并完善认识；同时学生对水和无机盐在细胞的各项生命活动中的作用并未从感性认识上升到理性认识，对于水和无机盐在细胞中的具体存在形式没有较明确的概念，对于结合水的相关知识，较难理解，教师要从生活中的实例出发，给予学生充分的感性认识，再加以引导，才能建立理性认识。

教学重点：

     细胞中元素和化合物及其种类

教学难点：

     细胞中元素和化合物的作用

1.知识目标  
（1）简述组成细胞的主要元素。 

（2）说出构成细胞的基本元素是碳。 

2.能力目标 

（1）培养学生分析、比较、归纳等逻辑推理能力。 

（2）培养学生的知识迁移能力、综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，以及提高学生学科之间相互渗透的迁移能力。 

3.情感、态度与价值观  

（1）认同生命的物质性和生物界在物质组成上的统一性。 
（2）立辨证的唯物主义世界观。增强学生对生命本质的认识，消除对生命认识的神秘感，渗透协调美和思想美。 

 细胞中元素和化合物及其种类

 细胞中元素和化合物的作用

     引入： 展示地球的图片以及地球内部结构的图片，简单介绍地球的结构。 
从整个地球过度到生态系统；展示森林、草原、荒漠、海洋四种生态系统。 
展示动植物、微生物等生物的图片，由生态系统到生物个体。 展示细胞图片，说明生物体有细胞组成，细胞是生物体最基本结构单位。 
    提出疑问，细胞的结构由什么构成？引出主题，细胞中的元素和化合物

     知识点1：细胞中的元素 
     展示构成细胞和构成地壳的化学元素种类和所占比例的表格，引导学生得出结论：细胞由元素构成；细胞中的元素在自然界中都有；比例不同。 

       师：细胞——地壳 这两者之间有什么联系呢？我想可能有些同学有这样的疑问，实际上，它们之间的联系就是元素。细胞中所含的元素和地壳中所含的元素有什么相同点和不同点呢？请大家看这个表格，给大家一分钟时间，大家通过对比表格中的两列数据能得出什么结论？1’ 
生：细胞中含有的元素地壳中都有；同种元素在细胞中和地壳中的比例不同； 
师：通过对这个表格的分析，我们知道了细胞中的化学元素的两个特点。那么组成细胞的化学元素究竟有哪些呢？ 地球上天然存在的元素有90多种，其中组成生物体的至少有62种，比较常见的有29种。右侧的表格中包括了部分组成人体细胞的化学元素和它们的含量，最右侧这一列的百分比指的是质量的百分比。大家可以看到，其中氧元素所占比例最多，也就是说，活细胞总氧元素的质量占到了65.0%，而排名第二的是C。     

    通过比较数据得到组成细胞的元素都存在于自然界中以及细胞中元素所占比例和自然界中不同这两个结论。

     知识点2 元素的分类 
根据细胞中各种元素的质量及作用对元素进行分类，将元素分成：大量元素、微量元素、主要元素、基本元素和最基本元素

     为了描述方便，这20余种化学元素又被分成了不同的几类。 
我们将占细胞总干重质量万分之一以上的元素称为大量元素，这种元素包括：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg；说完大量元素，再来说含量最少的，在细胞中有几种元素含量很少，例如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，这些元素被称为微量元素，这一类元素虽然含量很少，但发挥着很重要的作用，在细胞的生命活动中不可或缺。在以上这些元素中，由于Fe元素的含量介于大量元素和微量元素之间，又被称为“半微量元素”。 
     讲完大量元素和微量元素，下面请大家看两张图：分别是组成人体细胞的主要的元素占细胞鲜重的百分比和占细胞干重的百分比。大家观察一下这两个图，看看有什么共同点？（10’’）在这两张图中C、H、O、N这四种元素所占的比例是前四位的。所以我们将这四种元素以及含量相对较多的P、S组合到一起，这六种元素占了细胞鲜重的约97%，将它们称为主要元素。最后我们隆重推出最主要的元素——C。为什么称C是最主要元素呢？ 
     刚刚我们讨论了细胞中的各种元素，那这些元素在细胞中是以什么形式存在和发挥作用的呢？

     区分大量元素、微量元素、主要元素和最主要元素。本部分内容为考试比较容易考到的考点之一。需要学生能说出某类元素具体包含哪些元素。

     展示表格，介绍化合物的种类和所占比例，提问引导学生对有机物进行初步分类，便于后续讲解。观察表格，对物质进行分类，并回答问题

     组成细胞的元素是以化合物的形式存在并且行使相对应的作用的。我们先来看一张表格，这张表格上面的数据显示了组成细胞的化合物的种类和所占比例。其中水所占的质量最多，85~90%；蛋白质占到了7~10%；剩下的无机盐、脂质、糖类和核酸各占1~2%。接下来我们来对这几种细胞中的主要物质进行一下分类。有哪位同学能试着分一下？ 
生：将水和无机盐分在一起，剩下的糖类、脂质、核酸和蛋白质分在一起。 
     师：你这样进行区分的理由是什么？ 
     生：水和无机盐是无机物，糖类、脂质、核酸和蛋白质是有机物。 师：这位同学回答的很好，我们确实将这六种主要的化合物按照有机化合物和无机化合物分成了两类。其中，无机化合物包括水和无机盐，有机化合物包括糖类、脂质、核酸和蛋白质。 
     好了，我们已经完成了对这几类化合物的分类，下节课我们再来看它们在细胞中都起到了什么作用，以及所占的比例。

1.知识目标  
（1）说出水在细胞中的存在形式和作用； （2）说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用

 2.能力目标 

（1）学会检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法。

（2）培养学生分析、比较、归纳等逻辑推理能力。 
（3）培养学生的知识迁移能力、综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，以及提高学生学科之间相互渗透的迁移能力。 
3.情感、态度与价值观  
（1）认同生命的物质性和生物界在物质组成上的统一性。 
（2）对运动饮料成分的调查及分析，体验探究活动及小组合作学习。 

（3）课后实践活动设计实验方案及进行试验操作，学会初步设计实验、增强实验操作技能。

细胞中主要的化合物的存在形式和比例，及其作用

细胞中三大营养物质的鉴定

   复习回顾上节内容。细胞中元素的分类、含量及作用。细胞中还有许多物质以化合物的形式存在。引出课题——细胞中的化合物。

     组成细胞的化合物 展示表格，介绍化合物的种类和所占比例，提问引导学生对有机物进行初步分类，便于后续讲解。

      组成细胞的元素是以化合物的形式存在并且行使相对应的作用的。我们先来看一张表格，这张表格上面的数据显示了组成细胞的化合物的种类和所占比例。其中水所占的质量最多，85~90%；蛋白质占到了7~10%；剩下的无机盐、脂质、糖类和核酸各占1~2%。接下来我们来对这几种细胞中的主要物质进行一下分类。有哪位同学能试着分一下？ 
    生：将水和无机盐分在一起，剩下的糖类、脂质、核酸和蛋白质分在一起。 
师：你这样进行区分的理由是什么？ 
    生：水和无机盐是无机物，糖类、脂质、核酸和蛋白质是有机物。        

    师：这位同学回答的很好，我们确实将这六种主要的化合物按照有机化合物和无机化合物分成了两类。其中，无机化合物包括水和无机盐，有机化合物包括糖类、脂质、核酸和蛋白质。 
    好了，我们已经完成了对这几类化合物的分类，接下来我们就要看一下它们在细胞中都起到了什么作用。

师：有句话说，水是生命之源，我觉得这句话说得非常有道理，为什么呢？
首先，请大家跟我一起看一些资料 PPT 小知识 

展示图片： 生物的生命活动离不开水——各种生物的保水措施

师：看完这些小资料大家能想到什么呢？生物能不能离开水生存呢？请大家思考一下，在一会儿讲课的过程中会提问大家。
通过上面的小资料大家能够看到，我们的生命离不开水，那么这么重要的物质在生物体内占了多大比重呢？又是如何存在的呢？我们来看今天第一个内容：细胞中的水。（PPT 一、细胞中的水） 
现在我们知道水对于生物十分重要，那么生物内又含有多少水呢？那么不同生物体内的含水量会是相同的吗？同种生物呢？同一个生物个体呢？ 
（PPT：不同生物体内含水量表格、书P35图2-17、同种生物不同器官组织表格） 
师：哪位同学能回答一下刚刚的问题？ 
生：通过表格可以知道不同生物体内的含水量是不同的，同种生物体不同性别体内含水量不同，同一生物个体不通器官含水量不同。 师：这位同学回答的不错，这三点都是水在生物体内分布的特征。那么这些水都是以什么形式存在于细胞中的呢？经过科学研究发现，水分子存在于细胞中主要有两种形式：一部分水与细胞内其他物质结合，我们称之为结合水，结合水在细胞中约占4.5%；绝大部分水以游离的方式存在，并且可以自由移动，称为自由水。自由水的作用包括四个方面：（1）细胞内良好的溶剂；（2）参与许多生物化学反应；（3）为多细胞生物的大多数细胞提供液体环境；（4）运输营养物质和代谢废物；由此可见，结合水对于我们的维持生命活动、确保正常的生理生化反应、代谢及其他生理功能的正常完成都有不可或缺的作用。对于结合水，大家可能有点陌生，不过大家对于鸡蛋的蛋清不会陌生吧，其实，鸡蛋清里面就含有大量的结合水。结合水虽然不像自由水那样可以自由移动，但对于正常的生命活动也有很重要的作用，其中最主要的作用就是作为构成细胞结构的重要成分。请大家看以下几幅照片，看看照片中的动植物是如何利用自身设备来保护自己体内的水分的。 
（PPT：仙人掌、蜥蜴、海龟、人） 
生：仙人掌的叶子变成了针状，用于减少蒸腾；蜥蜴身体表面有鳞片覆盖；海龟有较厚的皮肤和壳；人有皮肤。 
师：这几位同学答得很好，大家看到了，陆地上的生命会利用各种方法来减少体内水分的散失，这是在陆地上生存非常关键的一个能力。大家现在知道了生物离不开水，无论是水生动物还是陆生动物。 
下面有一个问题：在储藏小麦之前，先要将小麦晒干。在这个过程中哪种水被去掉了，目的是什么？烘干的豆子哪种水被去掉了？（晒干：去掉自由水；炒熟：自由水、结合水

 

表格： 人体对部分无机盐的需求量 ——摄入量少、很重要

讲授： 
1. 无机盐在生物体内的存在方式 
2. 无机盐的作用

   师：刚刚我们说了一个问题：把晒干的小麦和炒熟的豆子分别失去了哪几种水。下面我们再想一下，如果我们取一些烘干过的小麦，用火燃烧尽，最后会得到一些灰色的灰烬，这些灰烬是写什么成分呢？其实，这些灰烬中含有的就是无机盐。他们的量很少、却不可或缺。 
   展示人每天对部分无机盐摄入量的要求表格。

   师：这些元素都有什么作用呢？ 
生：缺钙：影响骨骼发育；缺铁：缺铁性贫血„„ 师：对，同学们回答得很好，下面我们再看一个表格
展示功能性饮料的营养成分含量 
师：从这个表格中我们可以看到其中包含着很多种无机盐，而这些无机盐是以离子形式存在的（便于运输和反应）。我们知道了无机盐在细胞中的存在方式，那么无机盐在细胞中占有多大的比例，又起到什么样的作用呢？通过这张表格我们知道，无机盐在细胞中占1~1.5%无机盐在细胞中的作用主要是维持细胞和生物体的生命活动。其中又可以分为4个具体内容，首先，无机盐是一些重要化合物的组成部分，例如组成血红蛋白需要铁盐、组成叶绿素需要镁盐等等；第二，无机盐能调节生命活动，例如缺钙会导致骨质疏松、缺碘会患甲状腺肿大症；第三，无机盐可以调节体内渗透压的平衡，使机体保持在健康稳定的状态。例如通过Na+、K+在细胞膜上的运输来调节渗透压，保证细胞的正常存活。如果没有这种保障体制，则细胞非常容易死亡，伴随的就是机体的死亡；最后一点，无机盐能够调节体内的pH值，而体内的pH值的大小对部分器官的作用有很大的影响，如果没有合适的pH值，则该器官可能会停止工作，或无法正常工作，继而导致生物体本身出现疾病或其他不良反应。

完成课后习题

第1节　细胞中的元素和化合物　

第1节　细胞中的元素和化合物　

1.知识目标  
（1）简述组成细胞的主要元素。 

（2）说出构成细胞的基本元素是碳。 

2.能力目标 

（1）培养学生分析、比较、归纳等逻辑推理能力。 

（2）培养学生的知识迁移能力、综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，以及提高学生学科之间相互渗透的迁移能力。 

3.情感、态度与价值观  

（1）认同生命的物质性和生物界在物质组成上的统一性。 
（2）立辨证的唯物主义世界观。增强学生对生命本质的认识，消除对生命认识的神秘感，渗透协调美和思想美。 

 细胞中元素和化合物及其种类

 细胞中元素和化合物的作用

     引入： 展示地球的图片以及地球内部结构的图片，简单介绍地球的结构。 
从整个地球过度到生态系统；展示森林、草原、荒漠、海洋四种生态系统。 
展示动植物、微生物等生物的图片，由生态系统到生物个体。 展示细胞图片，说明生物体有细胞组成，细胞是生物体最基本结构单位。 
    提出疑问，细胞的结构由什么构成？引出主题，细胞中的元素和化合物

     知识点1：细胞中的元素 
     展示构成细胞和构成地壳的化学元素种类和所占比例的表格，引导学生得出结论：细胞由元素构成；细胞中的元素在自然界中都有；比例不同。 

       师：细胞——地壳 这两者之间有什么联系呢？我想可能有些同学有这样的疑问，实际上，它们之间的联系就是元素。细胞中所含的元素和地壳中所含的元素有什么相同点和不同点呢？请大家看这个表格，给大家一分钟时间，大家通过对比表格中的两列数据能得出什么结论？1’ 
生：细胞中含有的元素地壳中都有；同种元素在细胞中和地壳中的比例不同； 
师：通过对这个表格的分析，我们知道了细胞中的化学元素的两个特点。那么组成细胞的化学元素究竟有哪些呢？ 地球上天然存在的元素有90多种，其中组成生物体的至少有62种，比较常见的有29种。右侧的表格中包括了部分组成人体细胞的化学元素和它们的含量，最右侧这一列的百分比指的是质量的百分比。大家可以看到，其中氧元素所占比例最多，也就是说，活细胞总氧元素的质量占到了65.0%，而排名第二的是C。     

    通过比较数据得到组成细胞的元素都存在于自然界中以及细胞中元素所占比例和自然界中不同这两个结论。

     知识点2 元素的分类 
根据细胞中各种元素的质量及作用对元素进行分类，将元素分成：大量元素、微量元素、主要元素、基本元素和最基本元素

     为了描述方便，这20余种化学元素又被分成了不同的几类。 
我们将占细胞总干重质量万分之一以上的元素称为大量元素，这种元素包括：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg；说完大量元素，再来说含量最少的，在细胞中有几种元素含量很少，例如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，这些元素被称为微量元素，这一类元素虽然含量很少，但发挥着很重要的作用，在细胞的生命活动中不可或缺。在以上这些元素中，由于Fe元素的含量介于大量元素和微量元素之间，又被称为“半微量元素”。 
     讲完大量元素和微量元素，下面请大家看两张图：分别是组成人体细胞的主要的元素占细胞鲜重的百分比和占细胞干重的百分比。大家观察一下这两个图，看看有什么共同点？（10’’）在这两张图中C、H、O、N这四种元素所占的比例是前四位的。所以我们将这四种元素以及含量相对较多的P、S组合到一起，这六种元素占了细胞鲜重的约97%，将它们称为主要元素。最后我们隆重推出最主要的元素——C。为什么称C是最主要元素呢？ 
     刚刚我们讨论了细胞中的各种元素，那这些元素在细胞中是以什么形式存在和发挥作用的呢？

     区分大量元素、微量元素、主要元素和最主要元素。本部分内容为考试比较容易考到的考点之一。需要学生能说出某类元素具体包含哪些元素。

     展示表格，介绍化合物的种类和所占比例，提问引导学生对有机物进行初步分类，便于后续讲解。观察表格，对物质进行分类，并回答问题

     组成细胞的元素是以化合物的形式存在并且行使相对应的作用的。我们先来看一张表格，这张表格上面的数据显示了组成细胞的化合物的种类和所占比例。其中水所占的质量最多，85~90%；蛋白质占到了7~10%；剩下的无机盐、脂质、糖类和核酸各占1~2%。接下来我们来对这几种细胞中的主要物质进行一下分类。有哪位同学能试着分一下？ 
生：将水和无机盐分在一起，剩下的糖类、脂质、核酸和蛋白质分在一起。 
     师：你这样进行区分的理由是什么？ 
     生：水和无机盐是无机物，糖类、脂质、核酸和蛋白质是有机物。 师：这位同学回答的很好，我们确实将这六种主要的化合物按照有机化合物和无机化合物分成了两类。其中，无机化合物包括水和无机盐，有机化合物包括糖类、脂质、核酸和蛋白质。 
     好了，我们已经完成了对这几类化合物的分类，下节课我们再来看它们在细胞中都起到了什么作用，以及所占的比例。