细胞是基本的生命系统，具有开放性，能不断地与环境进行物质交换。同时，细胞作为-一个高度有序的系统，需要不断地获得能量才能维持有序性。从生命系统的维持来看，没有能量供应，系统就会解体。那么，自然应该追问，细胞是怎样从外界获取并利用能量的呢？基于这样的考虑，教材在介绍了细胞的物质输人和输出之后，紧接着安排细胞的能量供应和利用。学习本.章，学生可以比较全面地认识细胞生命活动所需的能量是通过一系列的化学反应来提供的，能量以物质为载体，其转化过程伴随着物质变化。
本章教材分析
一、内容结构
二、编写思路
本章教材依据课程标准中的课程内容是“模块1分子与细胞”：概念2细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖。具体对应的是“2.2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”，包括以下具体要求。
2.2.1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；
2.2.2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质；
2.2.3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，转化并储存为糖分子中的化学能；
2.2.4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。
在课程标准“模块1分子与细胞"的“教学提示”中提出，应开展的学生活动有：探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素；提取和分离叶绿体色素；探究不同环境因素对光合作用的影响；探究酵母菌的呼吸方式。
在课程标准“模块1分子与细胞”的“学业要求”中提出，“从物质与能量视角，探索光合作用与呼吸作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化（生命观念、科学思维、科学探究）”。
以上这些要求，都是编写本章教材时的依据。
本章的关键词是“能量”，章标题、节标题中也几乎都包括“能量”。
1.章首页设计意图
章引言结合日常生活经验创设情境，引入有关细胞的能量供应和利用的主题：石头和绿叶在阳光照射下，一个发热，一个却不会，从这样的常见现象，引入关于植物的叶片与石头在吸收利用光能方面的不同之处，联系绿色植物的光合作用能吸收、转化和利用能量。在此基础上，简述光合作用的重要意义，提出“细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？”这一核心问题。
章题图是明亮的阳光洒在绿叶上，绿叶上映衬着蚱蜢的剪影，画面的美感，激发学生产生学习的冲动。绿叶上还画有叶绿体的亚显微结构模式图和光合作用过程的模式图解，图解突出了光合作用中ATP与ADP的相互转化。章题图左上方的一首诗，形象贴切地点出了章题图的寓意：动植物的生命活动，全都离不开细胞对能量的获取与利用，而能量的最终来源是阳光。教材编者期望的是，当学生看到这幅图，读到压图的小诗，他们的头脑里能展开联想：绿叶获取光能，一股股涓涓细流般的光能，通过光合作用固定、储存在绿叶制造的有机物中；蚱蜢吃着鲜嫩的绿叶，能量又悄无声息地流进蚱蜢体内；能量在它们的体内流转激荡，用于物质输人输出，用于生长和发育.....如果能进一步联想到其他的生物，其他的生命系统的运转，也都是像这样需要能量的驱动，那就更好了。
章首页的题图、题诗、引言，用不同的方式，围绕本章标题明确表述的“细胞的能量供应和利用”这一主题去创设情境。本章的四节内容，则是在这一情境的烘托下，进一步围绕着“能量供应和利用”逐步展开。
2.本章内容安排特点
细胞内的物质变化和能量利用，离不开化学反应。细胞内化学反应不能像剧烈燃烧那样迅速释放能量，而是要在温和条件下进行。这样，就必须降低化学反应的活化能，显然，酶是细胞能量供应和利用不可或缺的生物催化剂，因而本章教材首先介绍酶。细胞内直接供能的物质是ATP，ATP是能量“货币”，ATP 的产生需要通过细胞内的化学反应来实现，因而第一节可以为本节打基础。在细胞呼吸、光合作用中，都涉及ATP的生成，ATP 的相关知识是学生学习细胞呼吸、光合作用的基础。因此，教材在第二节安排了关于ATP的内容。ATP的主要来源是细胞呼吸，顺理成章，在第三节安排细胞呼吸。细胞呼吸消耗的物质，最终来自光合作用产生的有机物，细胞所利用的能量，其源头是太阳能。由此，光合作用与细胞的能量供应和利用有着密切的关系。因此，本章第四节就带领学生一起追溯细胞能量的源头，追寻生物圈欣欣向荣的能量源泉。
三、核心素养侧重点
本章在发展学生的核心素养方面主要有以下作用。
1.生命观念
有利于学生认识细胞的生活不但需要物质基础，更需要能量驱动，从而建立“细胞的生存需要能量”这一重要概念。教材在阐述有关概念的过程中，注意体现细胞的能量供应和利用与物质变化的伴随关系，意在让学生认识到生命活动不仅具有物质基础，还需要能量驱动，而能量的供应和利用，都离不开物质的变化。物质是能量的载体，能量是物质变化的动力，从而初步建立生物学的物质与能量观。学完本章，学生应该能“从物质与能量视角，探索光合作用与呼吸作用的基本过程，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化”。
本章的教育价值，还包括深化结构与功能观，渗透进化观。教材在介绍有氧呼吸、光合作用过程时，图文结合，将代谢具体过程与线粒体、叶绿体的结构相对应，直观地表达了结构与功能相适应。细胞呼吸内在机制基本相同，细胞都以ATP作为能量“货币”，可以帮助学生从细胞代谢的角度，进一步认识生物界的统一性，为深入认识生命有共同起源打基础；教材结合线粒体起源、有氧呼吸与无氧呼吸的关系等内容，利用思维训练、复习与提高的拓展题，渗透进化思想观念。
2.科学思维
本章教材注意引导学生运用证据和逻辑来评价论点，安排了有关的“思维训练”。教材还介绍了关于探究酶的本质、探索光合作用过程的科学史中众多的事实证据，以及科学家所采用的科学方法，以证据、逻辑为基础来建构概念，从而帮助学生在概念学习过程中，训练提升科学思维品质。
3.科学探究
本章安排了6个“探究·实践”活动，在必修各章教材里，像本章这样安排这么多探究活动的情况是很少见的。设计这些“探究.实践”活动，意在让学生体验科学探究的过程，学习控制变量、观察和检测因变量，能设置对照实验、认识对比实验，并能运用所掌握的科学方法和探究技能，开展全过程、开放性的探究——探究环境因素对光合作用强度的影响。这些探究实践活动，有助于学生提升“科学探究”方面的素养。
4.社会责任
本章教材引导学生关注酶、细胞呼吸和光合作用的有关原理在生产、生活中的应用，引导学生尝试应用所学生物学知识解决生产、生活中的实际问题，关注生物科学技术与社会的关系。这一思路，体现在教材正文的黑体字标题和内容之中，如“细胞呼吸原理的应用”“光合作用原理的应用”黑体字标题和内容就是其代表；也反映在课后阅读栏目之中，如“酶为生活添姿彩”；还反映在“练习与应用”“复习与提高”的习题之中。例如，第三节的“练习与应用”中“拓展应用”第一题，就是分析农业生产中采取的措施与细胞呼吸的关系；本章“复习与提高”的“非选择题”第2题，就结合光合作用的内容，考查学生对影响光合作用的因素的理解，同时考查学生基于科学事实进行合理推测的能力，最后一小题则引导学生关注光合作用与化石燃料开采和使用的关系，将视野从课堂延伸到社会。本章的学习，对于学生提升社会责任的担当能力和意识都很有意义。
5.科学本质观
本章教材结合酶的探索历程、光合作用的原理等内容，引入了较多的科学史料，可以反映科学在争论中前进，在探索中发展。伟大科学家的观点也可能会有局限性。科学家既要继承前人的研究成果，又要开拓创新；科学探索需要不畏劳苦，攻坚克难，坚持不懈。这对于学生理解科学的本质大有裨益。
四、与学生经验的联系
学生在初中阶段学习了“消化酶对食物的消化”相关内容，做了“探究馒头在口腔中变化”的实验，对于“酶在温和的条件下促进化学反应的进行”已不陌生。学生做过“测量食物中的能量”的实验，学习了绿色植物的呼吸作用，以及人体内的能量来自细胞中有机物的氧化分解等基础知识，对于细胞的生活需要能量也有一定的了解。做了“观察叶片结构”的实验和“绿叶在光下制造有机物”的实验；观察了“光合作用释放氧气”的演示实验，对于光合作用的原料、场所、条件、产物已经相当清楚。
学生在本模块的学习中已用高倍显微镜观察了线粒体和叶绿体，尝试过建构真核细胞的三维结构模型，并学习了细胞中糖类和脂质等化合物、细胞中的无机物、细胞的基本结构以及细胞的主动运输等基础知识。这些知识，既是本章学习的基础，也可以在应用本章知识解决问题时进一步得到深化。
学生一般都有栽花种草的生活经验，有的学生还对农业生产上中耕松土有-定的感性认识，大致了解植物的生长需要有氧气，可以将有氧呼吸原理的学习与生产生活联系起来。学生亲身经历过或看到过做泡菜、做酸奶等与发酵有关的活动，对于无氧呼吸有一定的了解。
初中物理课上学过的内能、能量转化和守恒等知识，初中化学课上学过的质量守恒、氧化还原反应等知识，都为理解细胞内物质变化与能量供应和利用打下了--定的基础。
五、与其他章的联系
本章在本模块中具有承上启下的作用：学生可以进-一步理解为细胞膜行使主动运输功能提供的能量是从哪里来的，并且加深理解把叶绿体和线粒体分别比喻为植物细胞的“能量转化站"和所有细胞的“动力车间”的含义；便于学生加深领会活细胞之所以能够经历生长、增殖等生命历程，是与能量的供应和利用分不开的。
必修2《遗传与进化》中有关“基因的表达”以及选择性必修1《稳态与调节》中有关“动物和人体生命活动的调节”等，实际上都是细胞在得到能量供应的情况下才能进行的生命活动。学习本章的内容，有助于学生对这两个必修模块中相关内容的理解。
在选择性必修2《生物与环境》中，生态系统的物质循环与能量流动，是从宏观的视野上探讨生命系统的物质变化和能量转化，与本章内容互为补充，从不同层次和角度阐述了生命系统的物质和能量观。
囡波湾生物
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