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2019-2020年高一生物 1.1.3《有機化合物及生物大分子——碳化合物、糖類》教案 浙教版必修1 一、教學目標 【知識目標】 1．理解碳骨架的形成；了解碳化合物的多樣性；知道生物體內存在的四大類碳化合物及生物大分子。 2．了解糖類的元素組成和糖類的種類；了解單糖和二糖、多糖的關系；了解動植物細胞內所含的各種糖類及其作用。 3．了解糖類鑒定實驗的目的、原理、方法；學會食物中淀粉和還原糖的檢測。 【能力目標】 1．通過對碳骨架的形成、碳化合物結構模型的分析，學生培養(yǎng)觀察、分析、歸納總結的能力和空間想象能力；通過碳化合物多樣性、碳化合物結構比較的教學，培養(yǎng)學生抽象思維、求同思維和求異思維能力。 2．通過對各種糖類性質的比較，訓練學生類比歸納能力。通過實際操作，提高學生操作技能及對材料的歸類分析能力。 【情感態(tài)度與價值觀】 1．通過碳化合物的學習，讓學生明白當今生物科學的突飛猛進是與理化知識發(fā)展分不開的，物理、化學的先進實驗手段是對生物科學的武裝；同時讓學生更深入地理解生命的物質性，形成辯證唯物主義自然觀。 2．通過學習，讓學生感悟到理論聯(lián)系實際，在學習中訓練自己的思維能力、動手能力和創(chuàng)新能力的重要性。通過學生之間在實驗操作過程中的合作、交流、討論，讓學生體會集思廣益的好處，培養(yǎng)合作的意識，訓練學生的動手能力和合作精神。 二、教材分析 【教材的地位作用】 本節(jié)課先介紹了碳原子的電子排布，引出碳骨架形成的教學。同時碳原子要與別的原子形成四個共價鍵的教學也可以延伸到碳與氫、氧、氮、硫、磷等結合，從而得出碳是所有生命系統(tǒng)的核心元素。然后再對生物體內四大類碳化合物及生物大分子的概念加以介紹。這一部分立足于使學生理解生命的物質性，剖析化合物的結構組成，為學習后面的生物體內的碳化合物、細胞的結構與功能打好基礎，利于學生更好地理解糖類、脂質、蛋白質和核酸的元素組成和化學結構。 在學習了碳化合物的基礎上，學習糖類知識是一個知識遷移和提升的過程。教材中用非常簡練的文字描述糖的種類和功能，卻有一個非常直觀的糖類分子結構圖，這是以往教材所沒有的，突出了本教材注重培養(yǎng)學生觀察、分析、比較能力的培養(yǎng)，這能很好的幫助學生理解糖類的結構和功能的不同。教材又在蛋白質后安排了一個用化學方法檢測生物組織中的糖類的方法，更突出了本教材體現新課標強調動手能力的培養(yǎng)及理論與實際相聯(lián)系的理念。由于人類社會面臨著嚴重的能源危機，而糖類是生物體內的主要能源物質，更是我們的主食，所以本內容的學習將有助于提高學生的社會情感和責任感。并且將為第三章細胞的代謝的學習打下基礎。 【教學重難點】 1．教學重點：碳是所有生命系統(tǒng)中的核心元素；單糖與二糖的關系及用化學試劑檢測生物組織中成分的方法。 2．教學難點：二糖和多糖不同結構特點。 【建議課時】 “碳化合物”、“糖類”和“檢測組織中的糖類”三塊內容建議安排1課時。 三、學情分析 編者考慮可能有些學校在高一開設生物課(下同)，在上本節(jié)課之前可能還沒系統(tǒng)地學習有機化學的有關知識，所以要讓學生通過一節(jié)課的時間就理解理解碳骨架、碳化合物的多樣性進而理解糖類相關知識是有點難度的。學生通過前面共價鍵的知識的學習，已經為我們的教學奠定了基礎?？梢詮奶荚拥乃膫€共價鍵引出碳骨架的形成、碳化合物的多樣性、碳是所有生命系統(tǒng)中的核心元素等內容的教學。 糖類作為學生學習的第一種有機物，安排在碳化合物的學習之后，讓學生有從純理論到實際生活的感覺，再加上我們在課程安排上把后面的實驗內容提前到本課，學生在動手中體驗所學的內容，會有著濃厚的興趣。此時，學生也具備了一定的觀察能力、實驗動手能力和分析思考能力，同時學生有著強烈的求知心理，渴望了解自然界的奧秘。 通過本內容的學習，將有力的促進學生形成主動探究的學習方式，從而有利于學生在知識、能力、情感態(tài)度和價值觀等方面全面發(fā)展——雖然由學生自己結合實際，通過實驗、分析、討論得出的結論也許不一定全面。因為學生經過類似于科學家研究時的思考和分析得出的，從中獲得科學研究過程的體驗，提高對科學和探索未知的興趣，養(yǎng)成科學態(tài)度和科學精神，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，能提高每個學生的生物科學素養(yǎng)。本內容的學習是對學生原有知識的整合，使學生的知識體系得到豐富和發(fā)展。 四、教學設計 【設計思路】 由于學生還沒有系統(tǒng)地學習過有機化學，學習時會有些困難。因此教師在處理這部分教材時，要根據自己所教學生的水平，多用學生可以接受的淺顯的語言加以解釋、講授，以利于學生的理解和記憶。對于碳化合物的教學，要引導學生對不同的碳化合物多進行對比，理解碳化合物的多樣性，使記憶在開始的時候就是正確的。 糖類是我們生活中非常熟悉的一種物質，但對它的認識又極其模糊，說到糖類，自然就會和甜聯(lián)系在一起，但這并非是糖類的共性，所以教學可從此設問，激發(fā)學生強烈的好奇心，然后通過大量實物展示，說明都是糖類，帶動學生學習糖類的種類、結構和功能，通過課件或者模型演示來說明各種糖類的關系，再通過實驗，來強化學生感性認識。教學中注意適當突出后邊將要應用的糖類知識，這樣可以為進一步的學習打下知識基礎。通過講述糖類的水解作用，使學生理解單糖、二糖、多糖三者的區(qū)別和聯(lián)系。關于糖類的作用，既要突出它是賴以維持生命系統(tǒng)的主要能源物質，又要點出它是細胞許多結構中不可缺少的成分。 【教學準備】 單糖分子結構模型（或單糖形成二糖、多糖的動畫課件）；試管、量筒、研缽、漏斗、濾紙、沸水浴、本尼迪特試劑、碘--碘化鉀溶液；梨、白蘿卜、蘋果、胡蘿卜、紅薯、馬鈴薯、白菜等常見水果和蔬菜及其勻槳液。 【教學方法】 由于學生還沒有系統(tǒng)地學習過有機化學，學習本節(jié)課的內容時會有些困難。因此在教法上，教師可以采用啟發(fā)式教學的方法進行教學。要根據自己所教學生的水平，多用學生可以接受的淺顯的語言加以解釋、啟發(fā)，以利于學生的理解和記憶。如在對碳化合物進行教學時，可以引導學生對不同的碳化合物多進行對比，啟發(fā)學生的思維，理解碳化合物的多樣性，使知識在開始的時候就是正確的而不會出現迷思概念。 【教學過程】 教學流程 教師活動 學生活動 教學意圖 復習提問 復習：上節(jié)課我們以NaCl為例學習了共價鍵的知識。什么是共價鍵？共價鍵怎么形成的？ 提問：你能寫出H、Cl之間是如何共用電子對的嗎？ (積極肯定學生的活動) 傾聽、回憶、思考。 回答：非金屬元素的原子之間對電子的吸引能力差別不大，一般以共價鍵結合。共價鍵是通過共用電子對結合的。 書寫： 討論、分析。 復習共價鍵的知識，為即將展開的碳與別的原子形成共價鍵的教學做好鋪墊。 了解學生對知識的掌握情況，以便調整課堂教學。 引入： 一、碳化合物 碳骨架 碳化合物多樣性 碳是所有生命系統(tǒng)中的核心元素 生物體內的碳化合物 生物大分子 設問：氫、氯之間通過共用電子對，使得雙方都達到了外層電子的穩(wěn)定結構。那如果是碳、氫呢？碳又如何跟氫形成8個電子的穩(wěn)定結構？需要幾個氫跟它共用電子？你能寫出它的電子式么？ 指導交流：哪位同學好了可以直接站起來發(fā)表你的看法。其他同學也可以補充。 (肯定學生的活動和結論) 講述：把電子分布寫出來的這種方式比較麻煩，化學上，我們可以用“－”來表示共價鍵。比如CH4(甲烷)可用如下圖的形式來表示。 板圖： 過渡：我們看到甲烷中碳和氫形成四個共價鍵才使碳達到穩(wěn)定結構。那如果兩個碳和若干個氫全都參與形成一個化合物分子，又是什么情況？ (積極肯定學生成果) 講述：碳原子除了跟氫原子可以共用電子對形成共價鍵以外，碳原子與碳原子之間也能相互共用電子，其結果是形成的長長的碳鏈。這個骨架全是由碳原子組成的，我們稱為碳骨架。 板書：碳骨架 講述：分析碳化合物的時候，如果已知碳原子數，要確定結構種類的數目時，只需寫出碳骨架即可。 講述：教材中的圖1－4是展示碳骨架的幾種結構。大家可以先看一下。大家發(fā)現什么不同沒有？ 設問：剛才大家分析的碳化合物，如果把碳—碳雙鍵和叁鍵的情況計算在內，化合物的種類又可以有幾種？ 講述：碳骨架上的這些短鍵，我們可以稱為游離鍵。這些游離鍵除了可以跟氫原子結合以外，還可以跟氧、氮、硫、磷等結合，因而就形成了數百萬中碳化合物。正是因為這一點，所以我們說碳是最基本的元素，是所有生命系統(tǒng)中的核心元素。 板書：碳是所有生命系統(tǒng)中的核心元素。 講述：在所有的生物體內，存在著很多碳化合物。這些碳化合物可以根據他們的化學結構，分為四大類：糖類、脂質、蛋白質和核酸。 板書：糖類、脂質、蛋白質、核酸。 多媒體：展示糖類、脂質、蛋白質、核酸的化學結構圖。 講述：這四類化合物中，除了脂質以外，分子量都以萬計，甚至百萬計，我們把這樣的一些碳化合物稱為生物大分子。脂質的分子量沒有那么大，但是為了方便起見，有時也把它們歸入到生物大分子的行列。 過渡：我們先來學習糖類的相關知識。 通過對碳原子的電子分析，概括出碳原子最外層有4個電子，要形成8個電子的穩(wěn)定結構需要獲得4個電子。也就是說，碳要與4個氫原子，形成四個共價鍵。 學生書寫： 深入思考兩個碳和若干個氫全都參與形成一個化合物分子的具體情況。展示結果： 傾聽、體會。 觀察、思考。 深入體會碳化合物多樣性。 形成印象：碳是所有生命系統(tǒng)中的核心元素。 觀察。 引導學生積極思考，訓練知識的遷移能力。 通過師生之間、學生之間的交流討論，培養(yǎng)學生表達能力和合作意識。 積極評價學生，激發(fā)學生學習熱情，調動學生學習積極性。 通過雙鍵、叁鍵的教學，訓練學生的空間想象能力和抽象思維能力，學生進一步理解碳化合物的多樣性。 突破本節(jié)課的重點的教學。 通過多媒體展示，為后面幾節(jié)的碳化合物教學留下初步印象。 引入 二、糖類 設問：說到糖類，同學們知道糖類包括哪些？糖類又有什么特點？ 反問：就這些嗎？所有的糖類都是甜的嗎？ 回答：糖類、脂質、蛋白質和核酸。 可能回答：甜的是糖，有白糖、紅糖、葡萄糖等。 觀察。 從已知生活知識出發(fā)，激發(fā)學生的學習興趣，自然地引入新課。 糖的組成元素 展示糖類的實物：葡萄糖 蘋果中果糖 冰糖 麥芽糖 蔗糖 淀粉和棉花等 講述：糖類是由C、H、O三種元素組成的，氫原子和氧原子之比約等于2：1，類似水分子，所以也叫碳水化合物。（板書：組成元素） 觀察、分析、小組討論。得出結論：具有共性。 培養(yǎng)學生觀察、分析、歸納總結的能力。 從熟悉的生活中常見物質入手，易激發(fā)學習的激情。 糖的種類 單糖 二糖 討論：這些都是糖類，但它們的性質為什么如此不同呢？（適當在性質與結構的關系引導）（板書：糖的種類） 講述：糖類大致可分為單糖、二糖、多糖等幾類，單糖是糖類的結構單元，二糖和多糖分別是由兩個和多個單糖連接而成。（板書：單糖） 講述：最常見單糖有葡萄糖和果糖，它們的分子式都為C6H12O6，但結構不同(在有機化學上叫同分異構體)，在副板書上畫出葡萄糖和果糖的分子結構，用模型展示或課件展示葡萄糖和果糖的環(huán)狀結構，并且介紹常見單糖還有半乳糖、核糖和脫氧核糖。 思考：人在患急性腸胃炎時，往往采取靜脈輸液治療，輸液成分中有葡萄糖，說明了什么？ 討論后教師講述：葡萄糖是細胞生命活動的主要能源物質，細胞生命活動所需的能量，主要由葡萄糖氧化分解來提供。而核糖和脫氧核糖是遺傳物質的成分之一。 提問：兩個單糖可形成二糖，那么兩個單糖又是如何組成二糖的呢？（板書：二糖） 演示：用六邊形的葡萄糖模型和五邊形的果糖模型來演示單糖形成二糖的過程，并且說明形成時有脫水的過程，成鍵可用回形針來連接。或者用課件來演示（如用課件則可清晰的演示脫水過程）。邊演示不同的單糖連接，邊說明得到不同的二糖類型：蔗糖和麥芽糖，這都是植物體內常見的二糖，而動物乳汁中則含有世間最甜蜜的糖：乳糖。 演示：用模型加回形針演示單糖連接成多糖并脫水的過程，并強調不同的連接方式及空間結構形成不同的多糖，或者用課件演示。 回答：結構不同或者是種類不同。 傾聽，思考。 觀察，區(qū)分，比較。 思考、討論。 可能回答：病人需要葡萄糖。 傾聽、思考、討論、提問、觀察。 觀察、比較、分析、討論。 接受情感教育體驗。 培養(yǎng)學生的分析能力。 培養(yǎng)學生觀察、比較能力。 利用所學知識解決生活實際問題是生物學的教學目標之一。 通過演示能讓學生更直觀的比較不同糖類的形成。 情感升華是重要教學目標。 糖的作用 思考：這些糖在細胞內的作用一樣嗎？ 通過舉例引導同學們討論總結糖的作用，如：葡萄糖、蔗糖、乳糖、淀粉、纖維素、糖元等，討論后進行總結。 思考后回答提問。 列舉各種糖類在不同的地方的作用實例。 以實例來說明更具有說服力。 三、檢測生物組織中的糖類 檢測淀粉 檢測還原糖 那么在我們常吃的蔬菜水果中有哪些糖類呢？我們一起來做個檢測。（板書：檢測生物組織中的糖類） 檢測淀粉：邊演示邊講，取2 ml淀粉溶液，加入2—3滴碘—碘化鉀溶液，溶液變藍(利用淀粉遇碘變藍的原理)。 檢測還原糖：取2 ml葡萄糖溶液，加入同樣多的本尼迪特試劑混合均勻，并將試管放在沸水浴中加熱2—3分鐘，出現磚紅色變化。 (此檢測實驗讓同學自己動手操作，以小組為單位匯報檢測結果，最后總結。) 思考：什么顏色的材料比較容易檢測？顏色會對結果有影響嗎？ 在同學們回答的基礎上再總結做此實驗最好選擇什么樣的材料。 學生聽、看、思考、理解并觀察老師的操作，并在心中領會其中的原理和含義。 取材料檢測其含有的糖類。并且把所取的材料名稱和檢測到的糖的種類填在表格中。（表格可自己設計或參考下面附表）。以小組為單位派代表匯報檢測結果。 思考、分析和相互討論后回答老師提問。 更多的選擇給學生，不但使學生更有興趣，而且能體驗不同實驗材料帶來的結果并不相同，提高學生學習的能動性。 四、結課 糖類是與我們生活密切相關的一種碳化合物，也是細胞內重要的碳化合物，不但是生物體的儲能和能源物質，也是結構成分之一。 整理知識。 點出主題。 附1： 類別 舉 例 分布及其生理功能 單糖 五碳糖 核糖 組成核糖核酸 脫氧核糖 脫氧核糖核酸 六碳糖：葡萄糖 動、植，重要能源物質 二糖（C12H22O11） 蔗糖 麥芽糖 甘蔗、甜菜 發(fā)芽的大麥粒 乳糖 動物，乳汁 多糖（C6H10O5）n 淀粉 纖維素 植物，儲存能量的物質 細胞壁的成分 糖元（肝、?。? 動物，儲存能量的物質 附2：記錄表格。 樣品名稱 所含物質 還原糖 淀粉 蘋果 預測結果 實測結果 …… 【反饋檢測】 1、生物大分子在生物體生命活動中具有重要的作用。碳原子本身的化學性質，使它能夠通過化學鍵，連接成鏈狀或環(huán)狀，從而形成生物大分子。以上事實可以說明（ ） ①碳元素參與生物內所有化合物的組成 ②地球上的生命是在碳元素的基礎上建立起來的 ③碳元素是各種大分子化合物中含量最多的元素 ④碳元素是組成生物體內有機化合物的最基本元素 A．①③④ B．②③④ C．②④ D．③④ 2、下列各組物質中都屬于單糖的是（ ） A．葡萄糖和果糖 B．蔗糖和麥芽糖 C．麥芽糖和葡萄糖 D．蔗糖和淀粉 3、組成麥芽糖、糖元、淀粉和纖維素的結構單元都是（ ） A．蔗糖 B．果糖 C．葡萄糖 D．各種單糖 4、細胞內最主要的單糖是（ ） A．蔗糖 B．麥芽糖 C．葡萄糖 D．果糖 5、谷物中含量最豐富的多糖是（ ） A．糖元和纖維素 B．淀粉和糖元 C．淀粉和纖維素 D．蔗糖和麥芽糖 6、下列有關糖類的組成和作用的敘述中，不正確的是（ ） A．各種糖類都是由碳、氫、氧三種元素組成 B．我們平時吃的主食，它們的成分就是糖類 C．淀粉和糖元都是生物體內重要的貯藏能量的物質 D．纖維素是木材和棉花的主要成分，淀粉是稻米、面粉等食物的主要成分 參考答案：1、C 2、A 3、C 4、C 5、C 6、B 五、相關鏈接 碳水化合物 碳水化合物就是我們常說的糖類，可分為單糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）、雙糖（乳糖、蔗糖、麥芽糖等）和多糖（糖原、淀粉、纖維素等）幾大類。其主要作用是供給人體大量熱能（約占總需熱量的35～65％）。另外，膳食纖維作為一種不能利用的碳水化合物，對于刺激胃腸道蠕動，促使排出大便，減少胃腸道疾病，均有一定的作用。但攝入過多，對營養(yǎng)素的吸收不利。嬰幼兒每天的活動及生長發(fā)育均需消耗大量的熱能，但儲存在組織內的碳水化合物僅占體重的１％，因此，必須每日足量供給。否則，機體將動員體內的脂肪和蛋白質參與供能。久之，則可致體重減輕及營養(yǎng)不良。嬰幼兒需要碳水化合物的量較成人為多。１歲以內的嬰兒每日約需12g/kg體重，兩歲以上約需10g/kg體重。乳、五谷及其制品、糖、水果、豆類等均含有較多的碳水化合物，可供人體利用；而蔬菜中則含有較多的膳食纖維，可適當攝入。同其它營養(yǎng)素一樣，碳水化合物攝入不足及過量時，均可產生相應的病癥。供給不足時可致體重下降、血糖過低、脂肪消化不良，同時，由于體內脂肪的大量動員而導致血中酮體升高，甚至酮癥酸中毒。相反，碳水化合物攝入過多時，初期可能生長迅速，繼而發(fā)生病態(tài)。如伴有蛋白質供給不足，可發(fā)生營養(yǎng)不良性水腫。同時，過多的碳水化合物在體內轉變?yōu)橹?，從而導致肥胖癥及心血管疾病。 碳水化合物的生理功能包括： (1)供給能量。碳水化合物是供給人體能量的最主要、最經濟的來源。它在體內可迅速氧化及時提供能量。1克碳水化合物可釋放16.7kJ的能量。腦組織、心肌和骨骼肌的活動需要靠碳水化合物提供能量。碳水化合物的攝入充足時，人體首先使用碳水化合物作為能量來源，從而避免將寶貴的蛋白質用來提供能量。 (2)構成一些重要生理物質。碳水化合物是細胞膜的糖蛋白、神經組織的糖脂以及傳遞遺傳信息的脫氧核糖核酸（DNA）的重要組成成分。 (3)抗酮作用。脂肪代謝過程中必須有碳水化合物存在才能完全氧化而不產生酮體。酮體是酸性物質，血液中酮體濃度過高會發(fā)生酸中毒。 (4)糖原有保肝解毒作用。肝內糖原儲備充足時，肝細胞對某些有毒的化學物質和各種致病微生物產生的毒素有較強的解毒能力。