1、第三节 有机化合物及生物大分子碳化合物、糖类一、教学目标【知识目标】1理解碳骨架的形成；了解碳化合物的多样性；知道生物体内存在的四大类碳化合物及生物大分子。2了解糖类的元素组成和糖类的种类；了解单糖和二糖、多糖的关系；了解动植物细胞内所含的各种糖类及其作用。3了解糖类鉴定实验的目的、原理、方法；学会食物中淀粉和还原糖的检测。【能力目标】1通过对碳骨架的形成、碳化合物结构模型的分析，学生培养观察、分析、归纳总结的能力和空间想象能力；通过碳化合物多样性、碳化合物结构比较的教学，培养学生抽象思维、求同思维和求异思维能力。2通过对各种糖类性质的比较，训练学生类比归纳能力。通过实际操作，提高学生操作技能
2、及对材料的归类分析能力。【情感态度与价值观】1通过碳化合物的学习，让学生明白当今生物科学的突飞猛进是与理化知识发展分不开的，物理、化学的先进实验手段是对生物科学的武装；同时让学生更深入地理解生命的物质性，形成辩证唯物主义自然观。2通过学习，让学生感悟到理论联系实际，在学习中训练自己的思维能力、动手能力和创新能力的重要性。通过学生之间在实验操作过程中的合作、交流、讨论，让学生体会集思广益的好处，培养合作的意识，训练学生的动手能力和合作精神。二、教材分析【教材的地位作用】本节课先介绍了碳原子的电子排布，引出碳骨架形成的教学。同时碳原子要与别的原子形成四个共价键的教学也可以延伸到碳与氢、氧、氮、硫、
3、磷等结合，从而得出碳是所有生命系统的核心元素。然后再对生物体内四大类碳化合物及生物大分子的概念加以介绍。这一部分立足于使学生理解生命的物质性，剖析化合物的结构组成，为学习后面的生物体内的碳化合物、细胞的结构与功能打好基础，利于学生更好地理解糖类、脂质、蛋白质和核酸的元素组成和化学结构。在学习了碳化合物的基础上，学习糖类知识是一个知识迁移和提升的过程。教材中用非常简练的文字描述糖的种类和功能，却有一个非常直观的糖类分子结构图，这是以往教材所没有的，突出了本教材注重培养学生观察、分析、比较能力的培养，这能很好的帮助学生理解糖类的结构和功能的不同。教材又在蛋白质后安排了一个用化学方法检测生物组织中的
4、糖类的方法，更突出了本教材体现新课标强调动手能力的培养及理论与实际相联系的理念。由于人类社会面临着严重的能源危机，而糖类是生物体内的主要能源物质，更是我们的主食，所以本内容的学习将有助于提高学生的社会情感和责任感。并且将为第三章细胞的代谢的学习打下基础。 【教学重难点】1教学重点：碳是所有生命系统中的核心元素；单糖与二糖的关系及用化学试剂检测生物组织中成分的方法。2教学难点：二糖和多糖不同结构特点。【建议课时】 “碳化合物”、“糖类”和“检测组织中的糖类”三块内容建议安排1课时。三、学情分析编者考虑可能有些学校在高一开设生物课(下同)，在上本节课之前可能还没系统地学习有机化学的有关知识，所以要
5、让学生通过一节课的时间就理解理解碳骨架、碳化合物的多样性进而理解糖类相关知识是有点难度的。学生通过前面共价键的知识的学习，已经为我们的教学奠定了基础。可以从碳原子的四个共价键引出碳骨架的形成、碳化合物的多样性、碳是所有生命系统中的核心元素等内容的教学。糖类作为学生学习的第一种有机物，安排在碳化合物的学习之后，让学生有从纯理论到实际生活的感觉，再加上我们在课程安排上把后面的实验内容提前到本课，学生在动手中体验所学的内容，会有着浓厚的兴趣。此时，学生也具备了一定的观察能力、实验动手能力和分析思考能力，同时学生有着强烈的求知心理，渴望了解自然界的奥秘。通过本内容的学习，将有力的促进学生形成主动探究的
6、学习方式，从而有利于学生在知识、能力、情感态度和价值观等方面全面发展虽然由学生自己结合实际，通过实验、分析、讨论得出的结论也许不一定全面。因为学生经过类似于科学家研究时的思考和分析得出的，从中获得科学研究过程的体验，提高对科学和探索未知的兴趣，养成科学态度和科学精神，培养学生的创新精神和实践能力，能提高每个学生的生物科学素养。本内容的学习是对学生原有知识的整合，使学生的知识体系得到丰富和发展。 四、教学设计【设计思路】由于学生还没有系统地学习过有机化学，学习时会有些困难。因此教师在处理这部分教材时，要根据自己所教学生的水平，多用学生可以接受的浅显的语言加以解释、讲授，以利于学生的理解和记忆。对
7、于碳化合物的教学，要引导学生对不同的碳化合物多进行对比，理解碳化合物的多样性，使记忆在开始的时候就是正确的。糖类是我们生活中非常熟悉的一种物质，但对它的认识又极其模糊，说到糖类，自然就会和甜联系在一起，但这并非是糖类的共性，所以教学可从此设问，激发学生强烈的好奇心，然后通过大量实物展示，说明都是糖类，带动学生学习糖类的种类、结构和功能，通过课件或者模型演示来说明各种糖类的关系，再通过实验，来强化学生感性认识。教学中注意适当突出后边将要应用的糖类知识，这样可以为进一步的学习打下知识基础。通过讲述糖类的水解作用，使学生理解单糖、二糖、多糖三者的区别和联系。关于糖类的作用，既要突出它是赖以维持生命系
8、统的主要能源物质，又要点出它是细胞许多结构中不可缺少的成分。【教学准备】单糖分子结构模型（或单糖形成二糖、多糖的动画课件）；试管、量筒、研钵、漏斗、滤纸、沸水浴、本尼迪特试剂、碘-碘化钾溶液；梨、白萝卜、苹果、胡萝卜、红薯、马铃薯、白菜等常见水果和蔬菜及其匀桨液。【教学方法】由于学生还没有系统地学习过有机化学，学习本节课的内容时会有些困难。因此在教法上，教师可以采用启发式教学的方法进行教学。要根据自己所教学生的水平，多用学生可以接受的浅显的语言加以解释、启发，以利于学生的理解和记忆。如在对碳化合物进行教学时，可以引导学生对不同的碳化合物多进行对比，启发学生的思维，理解碳化合物的多样性，使知识在
9、开始的时候就是正确的而不会出现迷思概念。【教学过程】教学流程教师活动学生活动教学意图复习提问复习：上节课我们以NaCl为例学习了共价键的知识。什么是共价键？共价键怎么形成的？提问：你能写出H、Cl之间是如何共用电子对的吗？(积极肯定学生的活动)倾听、回忆、思考。回答：非金属元素的原子之间对电子的吸引能力差别不大，一般以共价键结合。共价键是通过共用电子对结合的。书写： 讨论、分析。复习共价键的知识，为即将展开的碳与别的原子形成共价键的教学做好铺垫。了解学生对知识的掌握情况，以便调整课堂教学。引入：一、碳化合物碳骨架碳化合物多样性碳是所有生命系统中的核心元素生物体内的碳化合物生物大分子设问：氢、氯
10、之间通过共用电子对，使得双方都达到了外层电子的稳定结构。那如果是碳、氢呢？碳又如何跟氢形成8个电子的稳定结构？需要几个氢跟它共用电子？你能写出它的电子式么？指导交流：哪位同学好了可以直接站起来发表你的看法。其他同学也可以补充。(肯定学生的活动和结论)讲述：把电子分布写出来的这种方式比较麻烦，化学上，我们可以用“”来表示共价键。比如CH4(甲烷)可用如下图的形式来表示。板图：过渡：我们看到甲烷中碳和氢形成四个共价键才使碳达到稳定结构。那如果两个碳和若干个氢全都参与形成一个化合物分子，又是什么情况？(积极肯定学生成果)讲述：碳原子除了跟氢原子可以共用电子对形成共价键以外，碳原子与碳原子之间也能相互
11、共用电子，其结果是形成的长长的碳链。这个骨架全是由碳原子组成的，我们称为碳骨架。板书：碳骨架讲述：分析碳化合物的时候，如果已知碳原子数，要确定结构种类的数目时，只需写出碳骨架即可。讲述：教材中的图14是展示碳骨架的几种结构。大家可以先看一下。大家发现什么不同没有？设问：刚才大家分析的碳化合物，如果把碳碳双键和叁键的情况计算在内，化合物的种类又可以有几种？讲述：碳骨架上的这些短键，我们可以称为游离键。这些游离键除了可以跟氢原子结合以外，还可以跟氧、氮、硫、磷等结合，因而就形成了数百万中碳化合物。正是因为这一点，所以我们说碳是最基本的元素，是所有生命系统中的核心元素。板书：碳是所有生命系统中的核心
12、元素。讲述：在所有的生物体内，存在着很多碳化合物。这些碳化合物可以根据他们的化学结构，分为四大类：糖类、脂质、蛋白质和核酸。板书：糖类、脂质、蛋白质、核酸。多媒体：展示糖类、脂质、蛋白质、核酸的化学结构图。讲述：这四类化合物中，除了脂质以外，分子量都以万计，甚至百万计，我们把这样的一些碳化合物称为生物大分子。脂质的分子量没有那么大，但是为了方便起见，有时也把它们归入到生物大分子的行列。过渡：我们先来学习糖类的相关知识。通过对碳原子的电子分析，概括出碳原子最外层有4个电子，要形成8个电子的稳定结构需要获得4个电子。也就是说，碳要与4个氢原子，形成四个共价键。学生书写：深入思考两个碳和若干个氢全都
13、参与形成一个化合物分子的具体情况。展示结果：倾听、体会。观察、思考。深入体会碳化合物多样性。形成印象：碳是所有生命系统中的核心元素。观察。引导学生积极思考，训练知识的迁移能力。通过师生之间、学生之间的交流讨论，培养学生表达能力和合作意识。积极评价学生，激发学生学习热情，调动学生学习积极性。通过双键、叁键的教学，训练学生的空间想象能力和抽象思维能力，学生进一步理解碳化合物的多样性。突破本节课的重点的教学。通过多媒体展示，为后面几节的碳化合物教学留下初步印象。引入二、糖类设问：说到糖类，同学们知道糖类包括哪些？糖类又有什么特点？反问：就这些吗？所有的糖类都是甜的吗？回答：糖类、脂质、蛋白质和核酸。
14、可能回答：甜的是糖，有白糖、红糖、葡萄糖等。观察。从已知生活知识出发，激发学生的学习兴趣，自然地引入新课。糖的组成元素展示糖类的实物：葡萄糖 苹果中果糖 冰糖 麦芽糖 蔗糖 淀粉和棉花等讲述：糖类是由C、H、O三种元素组成的，氢原子和氧原子之比约等于2：1，类似水分子，所以也叫碳水化合物。（板书：组成元素）观察、分析、小组讨论。得出结论：具有共性。培养学生观察、分析、归纳总结的能力。从熟悉的生活中常见物质入手，易激发学习的激情。糖的种类单糖二糖讨论：这些都是糖类，但它们的性质为什么如此不同呢？（适当在性质与结构的关系引导）（板书：糖的种类）讲述：糖类大致可分为单糖、二糖、多糖等几类，单糖是糖类
15、的结构单元，二糖和多糖分别是由两个和多个单糖连接而成。（板书：单糖）讲述：最常见单糖有葡萄糖和果糖，它们的分子式都为C6H12O6，但结构不同(在有机化学上叫同分异构体)，在副板书上画出葡萄糖和果糖的分子结构，用模型展示或课件展示葡萄糖和果糖的环状结构，并且介绍常见单糖还有半乳糖、核糖和脱氧核糖。思考：人在患急性肠胃炎时，往往采取静脉输液治疗，输液成分中有葡萄糖，说明了什么？讨论后教师讲述：葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质，细胞生命活动所需的能量，主要由葡萄糖氧化分解来提供。而核糖和脱氧核糖是遗传物质的成分之一。提问：两个单糖可形成二糖，那么两个单糖又是如何组成二糖的呢？（板书：二糖）演示：
16、用六边形的葡萄糖模型和五边形的果糖模型来演示单糖形成二糖的过程，并且说明形成时有脱水的过程，成键可用回形针来连接。或者用课件来演示（如用课件则可清晰的演示脱水过程）。边演示不同的单糖连接，边说明得到不同的二糖类型：蔗糖和麦芽糖，这都是植物体内常见的二糖，而动物乳汁中则含有世间最甜蜜的糖：乳糖。演示：用模型加回形针演示单糖连接成多糖并脱水的过程，并强调不同的连接方式及空间结构形成不同的多糖，或者用课件演示。回答：结构不同或者是种类不同。倾听，思考。观察，区分，比较。思考、讨论。可能回答：病人需要葡萄糖。倾听、思考、讨论、提问、观察。观察、比较、分析、讨论。接受情感教育体验。培养学生的分析能力。培
17、养学生观察、比较能力。利用所学知识解决生活实际问题是生物学的教学目标之一。通过演示能让学生更直观的比较不同糖类的形成。情感升华是重要教学目标。糖的作用思考：这些糖在细胞内的作用一样吗？通过举例引导同学们讨论总结糖的作用，如：葡萄糖、蔗糖、乳糖、淀粉、纤维素、糖元等，讨论后进行总结。思考后回答提问。列举各种糖类在不同的地方的作用实例。以实例来说明更具有说服力。三、检测生物组织中的糖类检测淀粉检测还原糖那么在我们常吃的蔬菜水果中有哪些糖类呢？我们一起来做个检测。（板书：检测生物组织中的糖类）检测淀粉：边演示边讲，取2 ml淀粉溶液，加入23滴碘碘化钾溶液，溶液变蓝(利用淀粉遇碘变蓝的原理)。检测还
18、原糖：取2 ml葡萄糖溶液，加入同样多的本尼迪特试剂混合均匀，并将试管放在沸水浴中加热23分钟，出现砖红色变化。(此检测实验让同学自己动手操作，以小组为单位汇报检测结果，最后总结。)思考：什么颜色的材料比较容易检测？颜色会对结果有影响吗？在同学们回答的基础上再总结做此实验最好选择什么样的材料。学生听、看、思考、理解并观察老师的操作，并在心中领会其中的原理和含义。取材料检测其含有的糖类。并且把所取的材料名称和检测到的糖的种类填在表格中。（表格可自己设计或参考下面附表）。以小组为单位派代表汇报检测结果。思考、分析和相互讨论后回答老师提问。更多的选择给学生，不但使学生更有兴趣，而且能体验不同实验材料
19、带来的结果并不相同，提高学生学习的能动性。四、结课糖类是与我们生活密切相关的一种碳化合物，也是细胞内重要的碳化合物，不但是生物体的储能和能源物质，也是结构成分之一。整理知识。点出主题。附1：类别举 例分布及其生理功能单糖五碳糖核糖组成核糖核酸脱氧核糖脱氧核糖核酸六碳糖：葡萄糖动、植，重要能源物质二糖（C12H22O11）蔗糖麦芽糖甘蔗、甜菜发芽的大麦粒乳糖动物，乳汁多糖（C6H10O5）n淀粉纤维素植物，储存能量的物质细胞壁的成分糖元（肝、肌）动物，储存能量的物质附2：记录表格。样品名称所含物质还原糖淀粉苹果预测结果实测结果【反馈检测】1、生物大分子在生物体生命活动中具有重要的作用。碳原子本身
20、的化学性质，使它能够通过化学键，连接成链状或环状，从而形成生物大分子。以上事实可以说明（ ）碳元素参与生物内所有化合物的组成地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的碳元素是各种大分子化合物中含量最多的元素碳元素是组成生物体内有机化合物的最基本元素A B C D2、下列各组物质中都属于单糖的是（ ）A葡萄糖和果糖 B蔗糖和麦芽糖 C麦芽糖和葡萄糖 D蔗糖和淀粉3、组成麦芽糖、糖元、淀粉和纤维素的结构单元都是（ ）A蔗糖 B果糖 C葡萄糖 D各种单糖4、细胞内最主要的单糖是（ ）A蔗糖 B麦芽糖 C葡萄糖 D果糖5、谷物中含量最丰富的多糖是（ ）A糖元和纤维素 B淀粉和糖元 C淀粉和纤维素 D蔗糖
21、和麦芽糖6、下列有关糖类的组成和作用的叙述中，不正确的是（ ）A各种糖类都是由碳、氢、氧三种元素组成B我们平时吃的主食，它们的成分就是糖类C淀粉和糖元都是生物体内重要的贮藏能量的物质D纤维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参考答案：1、C 2、A 3、C 4、C 5、C 6、B五、相关链接碳水化合物碳水化合物就是我们常说的糖类，可分为单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）、双糖（乳糖、蔗糖、麦芽糖等）和多糖（糖原、淀粉、纤维素等）几大类。其主要作用是供给人体大量热能（约占总需热量的3565）。另外，膳食纤维作为一种不能利用的碳水化合物，对于刺激胃肠道蠕动，促使排出大便，减少胃肠
22、道疾病，均有一定的作用。但摄入过多，对营养素的吸收不利。婴幼儿每天的活动及生长发育均需消耗大量的热能，但储存在组织内的碳水化合物仅占体重的，因此，必须每日足量供给。否则，机体将动员体内的脂肪和蛋白质参与供能。久之，则可致体重减轻及营养不良。婴幼儿需要碳水化合物的量较成人为多。岁以内的婴儿每日约需12g/kg体重，两岁以上约需10g/kg体重。乳、五谷及其制品、糖、水果、豆类等均含有较多的碳水化合物，可供人体利用；而蔬菜中则含有较多的膳食纤维，可适当摄入。同其它营养素一样，碳水化合物摄入不足及过量时，均可产生相应的病症。供给不足时可致体重下降、血糖过低、脂肪消化不良，同时，由于体内脂肪的大量动员
23、而导致血中酮体升高，甚至酮症酸中毒。相反，碳水化合物摄入过多时，初期可能生长迅速，继而发生病态。如伴有蛋白质供给不足，可发生营养不良性水肿。同时，过多的碳水化合物在体内转变为脂肪，从而导致肥胖症及心血管疾病。碳水化合物的生理功能包括：(1)供给能量。碳水化合物是供给人体能量的最主要、最经济的来源。它在体内可迅速氧化及时提供能量。1克碳水化合物可释放16.7kJ的能量。脑组织、心肌和骨骼肌的活动需要靠碳水化合物提供能量。碳水化合物的摄入充足时，人体首先使用碳水化合物作为能量来源，从而避免将宝贵的蛋白质用来提供能量。(2)构成一些重要生理物质。碳水化合物是细胞膜的糖蛋白、神经组织的糖脂以及传递遗传信息的脱氧核糖核酸（DNA）的重要组成成分。 (3)抗酮作用。脂肪代谢过程中必须有碳水化合物存在才能完全氧化而不产生酮体。酮体是酸性物质，血液中酮体浓度过高会发生酸中毒。 (4)糖原有保肝解毒作用。肝内糖原储备充足时，肝细胞对某些有毒的化学物质和各种致病微生物产生的毒素有较强的解毒能力。
