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第二第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
一、教材分析
《細(xì)胞中的元素和化合物》這一節(jié)，首先在節(jié)的引言中，明確指出自然界的生物體中的元素是生物有選擇地從無機(jī)自然界中獲得的，沒有一種元素是細(xì)胞特有的。但細(xì)胞與非生物相比，各元素的含量又大不相同。說明生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性內(nèi)容。這部分內(nèi)容較為淺顯，但是結(jié)論非常重要，對于學(xué)生了解生物的物質(zhì)性具有重要意義。
關(guān)于組成生物體的化學(xué)元素的內(nèi)容，一開始就指出組成生物體的化學(xué)元素主要有20多種，緊接著以人體細(xì)胞為例，將含量較多的化學(xué)元素以及各種元素的含量制成圖形。通過對圖形內(nèi)容的分析，概括出兩點：一是組成人體的基本元素是C、O、H、N；二是組成生物體的各種化學(xué)元素，在不同的生物體內(nèi)，含量相差很大，由此進(jìn)一步說明了大量元素和微量元素的概念和種類。并且強調(diào)指出在大量元素中，C是最基本的元素。
關(guān)于組成細(xì)胞的化合物，首先說明組成生物體的化學(xué)元素進(jìn)一步組成多種多樣的化合物，接著指出組成細(xì)胞化合物的種類及各種化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而說明它是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。
二、教學(xué)目標(biāo)
1.知識目標(biāo)
（1）知道組成細(xì)胞的主要元素；知道為什么碳元素是構(gòu)成細(xì)胞的基本元素。
（2）學(xué)會檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的方法。
2.能力目標(biāo)
（1）通過對C元素的分析，說明有機(jī)化合物形成的可能性及必然性，初步培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科綜合分析問題的能力。
（2）通過對組成細(xì)胞中的元素的百分比的分析，通過對不同化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理解、思考和分析問題的能力。
3.情感態(tài)度與價值觀
（1）認(rèn)同生命的物質(zhì)性。
（2）認(rèn)同生物界在物質(zhì)組成上的統(tǒng)一性。
三、教學(xué)重點難點
重點：
1.組成細(xì)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(zhì)。
難點：
1.構(gòu)成細(xì)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(zhì)。
四、學(xué)情分析
對于構(gòu)成細(xì)胞的有機(jī)化合物的種類的認(rèn)識，學(xué)生從日常生活中都已有這方面的知識，比如知道瘦肉含有蛋白質(zhì)較多，水果含有較多的糖類等。如何定性地區(qū)分這些常見的有機(jī)物，可通過實驗教學(xué)進(jìn)行。該實驗最主要是要規(guī)范實驗過程，可通過分組分別完成一個實驗，然后每一組選出一人介紹該實驗的過程以及要注意的事項，學(xué)會展示成果及共享成果。
五、教學(xué)方法
1．直觀教學(xué)法、講解法、實驗法。
2．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。
3．新授教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)
六、前準(zhǔn)備
1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)學(xué)案：細(xì)胞中的元素和化合物，初步把握基本內(nèi)容。
2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體制作，前預(yù)習(xí)學(xué)案，內(nèi)探究學(xué)案，后延伸拓展學(xué)案。
3．教學(xué)環(huán)境的設(shè)計和布置：六人一組，教室內(nèi)教學(xué)。前準(zhǔn)備好實驗所用材料用具。
七、時安排：1時
八、教學(xué)過程
（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
教師收集關(guān)于地球及生物體細(xì)胞中各元素組成的資料，玉米和人體的化學(xué)元素組成的材料并制成；準(zhǔn)備實驗材料。學(xué)生預(yù)習(xí)實驗，初步了解實驗的原理以及實驗步驟。檢查落實了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。
（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。
教師：地球上的環(huán)境千變?nèi)f化，但都是有一定的物質(zhì)組成，比如地殼表面的水、巖石以及空氣，那么這些物質(zhì)由哪些元素組成呢？生物是生活在一定的環(huán)境中，這些生物從環(huán)境中獲取物質(zhì)，那么這些生物又由哪些元素組成？
然后展示探究的第一個問題，生物異與非生物存在著統(tǒng)一性和差異性?已經(jīng)布置學(xué)生們前預(yù)習(xí)了這部分，檢查學(xué)生預(yù)習(xí)情況并讓學(xué)生把預(yù)習(xí)過程中的疑惑說出。
設(shè)計意圖：步步導(dǎo)入，吸引學(xué)生的注意力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。
（三）合作探究、精講點撥。
探究一：生物異與非生物存在著統(tǒng)一性和差異性?
組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素含量
元 素地殼細(xì)胞
O48.6065.0
Si26.30極少
C0.08718.0
N0.033.0
H0.7610.0

設(shè)疑：比較組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素的含量,通過比較,你能發(fā)現(xiàn)什么問題?
結(jié)論：組成細(xì)胞的化學(xué)元素在自然界的無機(jī)環(huán)境中都能找到，沒有一種元素是生命特有的。但是元素在細(xì)胞中和無機(jī)環(huán)境中的含量卻有區(qū)別，說明生命和非生命的無機(jī)環(huán)境既有統(tǒng)一性又有差異性。
設(shè)計意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生觀察，分析表格中的問題，歸納總結(jié)，形成結(jié)論。
探究二：組成細(xì)胞的元素？
作為生命的基本組成單位——細(xì)胞，它可以構(gòu)成不同的生物體。那么元素在各種細(xì)胞中的含量是怎樣的？
材料一： 組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞鮮重的百分比），教材p17圖2—1。
組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞干重的百分比），教材p17圖2—2。
材料二：玉米和人體化學(xué)元素對比表：
玉米與人體的化學(xué)元素組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）
元 素玉米人
O44.4314.62
C43.5755.99
H6.247.46
N1.469.33
Si1.170.005

0.921.09
Ca0.234.67
P0.203.11
g0.180.16
S0.170.78
Cl0.140.47
Zn—0.01
Fe0.080.012
學(xué)生對上述材料的進(jìn)行分析討論后教師總結(jié)：
組成細(xì)胞的元素種類有許多，它們的含量各不相同，干重狀態(tài)下和鮮重狀態(tài)元素下元素含量最大的分別是C元素和O元素。C、O、N、H這4種元素在組成生物體的元素中含量最多，所以，C、O、N、H是組成生物體的基本元素。
據(jù)統(tǒng)計，在生物體的細(xì)胞內(nèi)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(xué)元素主要有20多種。生物體內(nèi)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。大量元素是指含量占生物體總重量萬分之一以上的元素，如： C、H、O、N、P、S、、Ca、g。微量元素是指生物體內(nèi)含量很少的一些元素，如Fe、n、Zn、Cu、B、o等。微量元素對于維持生物體的生命活動起著非常重要的作用。如碘是甲狀腺激素的成分，鐵是血紅蛋白的成分，鋅、硒、鉬、鐵等是很多酶的成分。
在組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，從初中所學(xué)元素周期表中，知道C位于第14族位置，它的原子序數(shù)是6，說明一個碳原子核中含有6個質(zhì)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(jié)合形成更多的化學(xué)鍵。由于每個碳原子可以形成4個化學(xué)鍵，所以就有可能形成含有成千上萬個甚至更多個碳原子的物質(zhì)。C是構(gòu)成生命有機(jī)物中最重要的元素。
設(shè)計意圖：通過分析比較，使學(xué)生明確大量元素和微量元素的概念，并正確理解碳是最基本元素。
探究三：組成細(xì)胞的化合物
討論：作為生命的細(xì)胞是由元素組成的，組成生物體的化學(xué)元素在生物體內(nèi)是以什么形式存在的？比如花生和大豆的應(yīng)用中有很大的不同，花生可用榨油，大豆常用做豆腐說明了什么問題？
引導(dǎo)學(xué)生分析組成生物體的化學(xué)元素在體內(nèi)以什么形式存在（單質(zhì)還是化合態(tài)），參考本P17提供的表分析，總結(jié)歸納出構(gòu)成細(xì)胞的化合物。
水：85%～90%
無機(jī)鹽：1%～1.5%
蛋白質(zhì)：7%～10%
核酸和糖類：1%～1.5%
脂類：1%～2%
設(shè)計意圖：通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生自主完成本部分內(nèi)容，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。
探究四：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)
可溶性還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定的實驗原理、方法、步驟和現(xiàn)象：
知識點可溶性還原糖脂 肪蛋白質(zhì)
實驗原理與斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色（或被蘇丹Ⅳ染成紅色）與雙縮脲試劑反應(yīng)產(chǎn)生紫色物質(zhì)
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，以花生最好浸泡1～2 d的黃豆種子（或用豆?jié){）或用雞蛋
蛋白
方法蘋果切塊→研磨→過濾→濾液制作花生種子的切片黃豆浸泡切片→研磨→過濾→ 濾液
鑒定步驟樣液→加斐林試劑→振蕩→水浴加熱煮沸切片→染色→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
實驗現(xiàn)象藍(lán)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B后溶液變成紫色
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，一般配成甲液（NaOH：0.1 g/mL）乙液（CuSO4：0.05 g /mL）保存，用時必須將甲、乙兩液混合均勻后使用，切勿分別加入組織樣液中進(jìn)行檢測1.切片要盡可能的薄
2.染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色
3.觀察時找最薄處，最好只有1～2層細(xì)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(yīng)后會粘固在試管內(nèi)壁上，使反應(yīng)不徹底，且試管不易洗干凈
2.雙縮脲使用時，應(yīng)先加A造成堿環(huán)境，再加B
每組學(xué)生從教師提供的材料中選取兩種進(jìn)行鑒定，并記錄（如下表）：

還原糖脂肪蛋白質(zhì)
預(yù)測實測原因預(yù)測實測原因預(yù)測實測原因
蘋果汁
梨汁
馬鈴薯勻漿
花生
種子
花生種子勻漿
豆?jié){
鮮肝提取液
交流實驗結(jié)果：每一組實驗選取一個人介紹實驗情況，然后分析實驗成敗的得失
設(shè)計意圖:通過小組合作進(jìn)行實驗，鍛煉學(xué)生的動手能力和合作意識。
（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。
教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測。
設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡單的反饋糾正。（堂實錄）
（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。
我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞中的元素和化合物，那么，細(xì)胞中的各種有機(jī)物又是怎么樣的，有什么特點？在下一節(jié)我們一起學(xué)習(xí)生命活動的承擔(dān)者—蛋白質(zhì)。這節(jié)后大家可以先預(yù)習(xí)這一部分，著重分析蛋白質(zhì)的基本組成單位—氨基酸。并完成本節(jié)的后練習(xí)及后延伸拓展作業(yè)。
設(shè)計意圖：布置下節(jié)的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對本節(jié)鞏固提高。教師后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。
九、板書設(shè)計
第2 組成細(xì)胞的分子
第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物

大量元素：C、H、O、N、P、S等
微量元素：Fe、n、Zn、B、Cu、o等
組成細(xì)胞的基本元素：C
二、
三、檢測生物組織中的常見有機(jī)物
十、教學(xué)反思
本的設(shè)計采用了前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測，后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高堂效率的目的。
教材中本實驗安排為驗證性實驗,可與講同步進(jìn)行。
本實驗難度并不大,但由于內(nèi)容較多,實驗時間較長,因此,必須作周密安排,才能按時完成。實驗中應(yīng)注意以下幾點。
1.增設(shè)教師演示實驗。上之前,教師應(yīng)該準(zhǔn)備好做演示實驗所需的實驗材料、用具、儀器和試劑等。同時,逐項完成可溶性糖、脂肪、蛋白質(zhì)三類有機(jī)物的鑒定實驗。在實驗上,將三個實驗的正確結(jié)果分別展示在講臺上,并作扼要的介紹,以便使學(xué)生將自己的實驗結(jié)果與教師的演示實驗作比較。
2.實驗中學(xué)生應(yīng)分工合作。在“還原糖的鑒定”實驗中,當(dāng)每組2個學(xué)生中的1個制備生物組織樣液時,另一個學(xué)生可以用酒精燈將水煮開,以便縮短實驗的等待時間。在“脂肪的鑒定”實驗中,1個學(xué)生制作臨時裝片時,另一個學(xué)生則可以調(diào)試顯微鏡。另外,在完成前2個實驗時,1個學(xué)生洗刷試管、清洗玻片和整理顯微鏡,另一個學(xué)生則可以進(jìn)行后1個實驗的操作。
3.鑒定可溶性還原糖的實驗,在加熱試管中的溶液時,應(yīng)該用試管夾夾住試管上部,放入盛開水的大燒杯中加熱,注意試管底部不要接觸燒杯底部,同時試管口不要朝向?qū)嶒炚?以免試管內(nèi)溶液沸騰時沖出試管,造成燙傷。如果試管內(nèi)溶液過于沸騰,可以用手上提夾住試管的試管夾。
4.做鑒定糖和蛋白質(zhì)的實驗時,在鑒定之前,可以留出一部分樣液,以便與鑒定后的樣液的顏色變化作對比,這樣可以增強說服力。
5.斐林試劑的甲液和乙液混合均勻后方可使用,切勿將甲液和乙液分別加入組織樣液中。
本節(jié)時間45分鐘，其中情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)、檢查預(yù)習(xí)5分鐘，講解實驗原理與實驗步驟7分鐘，學(xué)生分組實驗10分鐘左右，反思總結(jié)當(dāng)堂檢測5分鐘左右，其余環(huán)節(jié)18分鐘，能夠完成教學(xué)內(nèi)容。
在后面的教學(xué)過程中會繼續(xù)研究本節(jié)，爭取設(shè)計的更科學(xué)，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也希望大家提出寶貴意見，共同完善，共同進(jìn)步!

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