4.1被动运输 教学设计(表格式)

被动运输
课型 新授课 复习课□ 试卷讲评课□ 其它课□
教学内容分析 本节选自人教版高中生物必修一《分子与细胞》第四章第一节，是在学习了第三章“细胞的基本结构”基础上对细胞功能的认识，同时也为进一步学习细胞膜的结构和物质跨膜运输的方式，从结构和功能相适应的角度解释生物膜的特点奠定了基础，起到了承上启下的作用。本节课是通过水分跨膜运输的实例，说明水分进出细胞的特点，而“植物细胞的吸水和失水”是高中第一个探究实验，不仅让学生体验探究实验的一般方法和过程，而且为之后的探究性学习奠定基础。
学情分析 本节课的授课对象是高一学生，在学习“细胞的基本结构”之后，同学们具备了一定的知识基础，并且学生对于植物吸水和失水有一定的生活经验；在学习过显微观察后，具有一定的实验材料的选择以及实验操作能力。同时，此年龄段的学生智力正迅速发展，逻辑思维能力也在不断增强，语言表达以及书写能力也正趋于完善，对周围事物有自己独特的见解，喜欢质疑和争论。但对于探究性实验的方法和过程还不了解，需要教师进行引导。
学习目标 1.观察水分子通过玻璃纸（半透膜）的动画实验,总结渗透作用的概念和发生条件,构建渗透装置模型,并能结合模型分析渗透平衡状态。（科学思维） 2.根据渗透作用的发生条件解释动植物细胞均可构成渗透系统,并利用细胞的吸水和失水原理解释相关的生活现象,分析和解决诸如合理施肥等实践问题。（社会责任） 3.通过实验探究植物细胞的吸水和失水，分析实验现象发生的条件、原因，阐明原生质层具有选择透过性。（生命观念、科学探究） 4.通过示意图和资料,分析归纳自由扩散和协助扩散的区别,分析物质运输速率的影响因素,构建物质运输速率与影响因素的关系模型。（科学思维）
重难点 1.观察水分子通过玻璃纸（半透膜）的动画实验,总结渗透作用的概念和发生条件,构建渗透装置模型,并能结合模型分析渗透平衡状态。 2.根据渗透作用的发生条件解释动植物细胞均可构成渗透系统,并利用细胞的吸水和失水原理解释相关的生活现象,分析和解决诸如合理施肥等实践问题。
学习活动设计 教师活动学生活动环节一：新课导入教师活动 课件出示荷花及诗句“出淤泥而不染，濯青涟而不妖”。莲藕生长在污浊的泥土中却能从环境中获取莲藕细胞生命活动需要的营养物质，如氧气、无机盐离子等，而莲藕细胞不需要的物质分子则不能进入。 提出问题： 到底是什么控制物质分子进出细胞 物质分子是如何跨越细胞膜输入和输出细胞的呢 学生活动 同学们欣赏古诗词，思考回答： 细胞膜控制物质分子进出细胞，物质分子是通过渗透作用跨越细胞膜输入和输出细胞的。设计意图：设置问题串，引导学生步步深入，激发学生学习的兴趣，并形成清楚的学习目标，为接下来的小组合作学习提供思路环节二：问题探讨教师活动 教师播放课前制作好的演示渗透作用的实验微课视频，结合日常生活中常见的现象（如植物萎焉、脱水等），引导学生思考： 1、漏斗管内的液面为什么会升高？ 2、如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 3、如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？ 4、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎么样？ 教师引导学生回答总结出渗透作用的原理和 条。 过渡：细胞维持正常生活需要与外界不断进行物质交换，那么这些物质是通过怎样的形式进出细胞的呢？学生活动 学生一边观看实验，一边结合老师提出的问题思考渗透作用的原理和条件，并做出正确回答，在教师的引导下进一步思考物质进出细胞的方式。 设计意图： 以学生熟悉的渗透装置作为导入，能够较快引起学生的有意注意，激发学生对本节课的 学习兴趣。环节三：动物细胞的吸水和失水教师活动 课件展示动物红细胞的渗透作用； 提问： 1、红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 2、红细胞的细胞膜相当于一层半透膜吗？ 3、你认为水进入红细胞的方式是什么？ 学生活动 学生认真观看并结合课本P63第一段及图4-1 水进入哺乳动物红细胞的示意图，小组讨论，尝试自己总结出动物细胞吸水和失水和原理。设计意图：形象的图片帮助学生进行总结归纳，强化教学。 环节四：探究植物细胞的吸水和失水教师活动学生活动【情境创设】 课件展示“成熟的植物细胞和外界溶液组成一个渗透系统”动画，并以生活中的实例，提出问题： 植物细胞会在什么情况下出现失水和吸水的现象？你能总结出什么样的结论？ 水进出动物细胞遵循渗透作用的原理，那植物细胞呢？其是否具有半透膜？学生认真观看并结合课本P63页最后第一段，小组讨论，尝试着自己总结出植物细胞吸水和失水和原理。设计意图：创设问题情景，引发学生思考植物细胞吸水和失水和原理，这些内容都是后面“探究植物细胞的吸水和失水”实验的理论基础。【做出猜想与假设】 引导学生作出假设和猜想 植物细胞的吸水和失水应该和动物细胞一样，也是通过渗透作用吸水和失水的，那么，如何做出假设呢？ 教师提出问题： 怎样才能够知道我们假设是否正确呢？ 如何做实验，做实验之前需要做那些准备工作？思考交流，说出自己的想法并做出假设：植物细胞在高浓度溶液中失水，在低浓度溶液中吸水。 在教师的引导下，学生回答出： 通过做实验来验证假设是否正确，并且要设计合理的实验方案。设计意图：强化探究实验的一般步骤和方法，为进一步的探究过程奠定基础。【设计实验】 材料用具: 紫色的洋葱鳞片叶、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜。 清水、质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。 引导学生设计实验方案完成实验操作，设计表格记录实验结果和实验现象。 设计实验方案，按照试验方案完成实验操作： 观察并记录实验现象 设计意图：通过对生物学事实的观察认识水分进出细胞的过程，并在探究实验过程中发展学生的科学探究能力。【小组合作交流】 提出问题： (1)在未滴加蔗糖溶液之前，洋葱鳞片叶外表皮的液泡大小如何 颜色如何 原生质层的位置在哪里 (2)滴加蔗糖溶液之后，液泡的大小、颜色以及原生质层出现了哪些变化 (3)植物细胞的失水过程是否也是渗透作用 为什么说原生质层相当于一层半透膜 (4)与动物细胞失水过程相比，植物细胞失水时是否也会出现皱缩 为什么 (5)滴加清水之后，液泡的大小、颜色以及原生质层出现了哪些变化 这说明了什么 引导学生通过观察实验现象总结植物细胞质壁分离和复原的原理，将实验现象和结果记录到表格。 思考问题(1)，认识洋葱鳞片叶外表皮细胞的结构。 思考问题(2)，观察细胞失水的现象，明确细胞失水过程中细胞壁和原生质层的关系。 思考问题(3)，理解原生质层相当于一层半透膜。 思考问题(4)，比较动植物细胞失水过程中的异同。 思考问题(5)，观察细胞吸水的现象，明确细胞吸水过程中细胞壁和原生质层的关系。 设计意图：引导学生观察实验过程中洋葱细胞液泡的大小和颜色，以及原生质层和细胞壁的位置关系，认同细胞结构与其功能相适应。通过问题驱动进行讨论交流，逐步理解植物细胞质壁分离和复原的原理，为进一步建构被动运输的概念奠定基础。环节五：被动运输教师活动学生活动教师通过植物细胞的吸水和失水的实验，建构被动运输的概念，说明被动运输分为两类:自由扩散和协助扩散。 动画展示:自由扩散和协助扩散的过程。 提出问题: (1)通常哪些物质进出细胞不需要消耗能量 这类物质在细胞外和细胞内的浓度有什么差异 (2)除了水分子，还有什么物质也可以通过自由扩散进出细胞 (3)协助扩散和自由扩散的主要区别是什么 (4)通过载体蛋白进入细胞和通过通道蛋白进入细胞有什么不同 指导学生观察动画，总结自由扩散和协助扩散的区别和联系以及载体蛋白和通道蛋白的区别和联系。总结水分运输的特点，建构被动运输的概念。 思考问题(1)，分析被动运输的特点; 思考问题(2)，举岀自由扩散的其他实例; 思考问题(3)，比较协助扩散和自由扩散在物质浓度、是否需要消耗能量以及是否需要转运蛋白方面的异同点; 思考问题(4)，观察动画，比较载体蛋白和通道蛋白的异同点。 设计意图：在观察图片的基础上，通过归纳与概括、比较与推理等科学思维方法建构被动运输的概念，理解自由扩散和协助扩散的异同点，形成对物质跨膜运输方式的基本认识。环节六：小节总结教师活动学生活动指导学生归纳总结动植物细胞吸水和失水的区别和联系，梳理质壁分离与复原的概念，并由此归纳得出被动运输的概念，以及被动运输对于细胞生命活动的意义。 展示盐碱地图片，指导学生分析盐碱地不利于植物生长的原因。 学生小组讨论交流，小节“细胞的输入和输出”的思维导图： 引导学生利用所学知识解决生活中的实际问题，形成积极的生态意识和社会责任。设计意图：培养学生归纳总结的能力。
板书设计 第1节被动运输 渗透作用 条件:①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液浓度不同 细胞的吸水和失水 1.动物细胞的吸水和失水 (1)细胞膜相当于一层半透膜 (2)细胞质可与外界溶液形成浓度差 ①当细胞质的浓度>外界溶液溶质的浓度,细胞吸水 ②当细胞质的浓度<外界溶液溶质的浓度，细胞失水 ③当细胞质的浓度=外界溶液溶质的浓度,细胞形态不变 2.植物细胞的吸水和失水 成熟的植物细胞结构 ①细胞壁:全透性 ②原生质层:细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质 (2)成熟植物细胞液与外界溶液形成浓度差 ①当细胞液浓度<外界溶液浓度,细胞失水,质壁分离 ②当细胞液浓度>外界溶液浓度,细胞吸水，质壁分离复原 ③当细胞液浓度一外界溶液浓度，吸水速率-失水速率 三、被动运输 1.自由扩散(简单扩散) (1)特点:顺浓度梯度运输，不需转运蛋白协助，不消耗能量 (2)实例:氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯 (3)影响因素:膜内外物质浓度梯度的大小 2.协助扩散(易化扩散) (1)特点:顺浓度梯度运输需转运蛋白协助,不消耗能量 (2)实例:葡萄糖、氨基酸顺浓度梯度的跨膜运输 (3)影响因素:膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量
作业与拓展学习设计 （1）在教学过程中，不同层次的学生对知识的掌握和理解也不同。为了确保不同层次的学生能够掌握更多的学习内容，教师应考虑每个学生的需求，对作业进行合理的分层。这样有利于学生了解自我，有利于教师根据学生的特点实施教学活动，让学生能够体会到自己的学习方法、学习能力等方面的不足，有利于引导学生向其他学生学习，进而提高学习能力，提升学习效率。 （2）分层作业面向全体学生，分为概念检测和拓展应用两个层次，概念检测题目针对于全体学生，拓展应用题目针对于平均分以上的学生及逆行设计，两类题目完全完成大概需要15分钟左右，起到锻炼的目的。 （3）三道概念检测题目可以大致掌握学生对本节课的掌握情况，拓展应用题目包含两个实验探究设计题目，对于学生的逻辑思维和知识的运用能力要求更高，这样把概念知识和探究实验相结合，既能够达到检测的目的，也有一定程度的拔高，体现分层作业的意义。 （4）大部分学生对概念检测和拓展应用题目完成的相对较理想，一小部分学生对拓展应用实验探究设计题目没有思路和头绪，无从下手，这就要求学生在课下多加练习此类题目，找到实验设计的思路的技巧，达到自己设计实验方案的目标。 （5）作业题目设计如下： 一、概念检测 1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。 (1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。( ) (2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。( ) (3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。( ) 2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是( ) A.成熟植物细胞的死活 B.原生质层比细胞壁的伸缩性大 C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞 3.假如将甲乙两个植物细胞分别放人蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是( ) A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原 C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原 二、拓展应用 1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。 2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗 请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
特色学习资源分析、技术手段的应用说明 本单元由宏观实验现象出发探寻分子进、出细胞的微观原理，在人体细胞如何与外界环境进行物质交换的问题情境指引下，引导学生合作、探究，理解自由扩散、协助扩散等运输方式及对细胞和个体生命活动的意义，在此基础上理解细胞膜是选择透过性膜，建立结构与功能观、物质与能量观等生命观念，具有如下特色： 1）教学目标围绕核心素养，落实大概念。本单元通过大量贴近生活的实例和事实，引导学生从大量事实中概括出抽象概念和原理，逐步生成各层级概念，关注概念之间的联系，形成“少而精”的概念体系，逐步生成课堂板书。教学过程中提供丰富的生物学实例，并引用真实科研数据和实验素材，培养学生的科学实证意识和科学探究能力，在葡萄糖转运蛋白及新冠病毒入侵细胞等新情境学习中渗透社会责任。 2）创设问题情境，促进学生对概念的深度学习。本单元用人体细胞与胞外物质交换示意图营造单元问题情境，提供清晰的问题线索，单元整体逻辑性较强。基于生命系统整体意义基础上的概念学习，将视角放大，使细节概念不再碎片化，突破了传统教学过分关注细碎知识点和停留在知识记忆水平的不足，有助于学生在整体生命活动学习过程中理解生物学概念的意义，并迁移至新情境中。 3）信息技术辅助教学 ，助力高效的评价反馈。多媒体辅助下的讨论式教学，还原学生的主体地位，实现课堂的实时交流和评价反馈。实验、动画、图片和文字等信息进行处理，呈现方式巧妙恰当，制成课件创设良好的问题情景，补充学习的知识背景，使课文内容形象化，激发学生的兴趣,提高学生的参与度,使学生保持高昂的学习情绪，很快地、效果显著地进入教师创设的学习情景当中，从而实现教学目标。
教学反思与改进 本节课采用微视频创设情景，提前制作录制好的渗透装置的实验微视频，让学生在科学实践前获得对本节内容的感性认知，对于高中生物课程中首次要求学生进行的实验探究学习而言，此过程是合理且有必要的。在学生观察动画、图片和实验过程中，学生的学习兴趣明显提升，学生的参与度也比较高，教学目标基本实现，但这样的教学在时间的把控上，还有所欠缺，造成教学任务没有完成的现象。