2.2 细胞中的无机物 教学设计 高中生物学人教版（2019）必修1

高中生物必修一《细胞中的无机物》教学设计
（高一年级/1课时）
一、教材与学情分析
1. 教材地位
本节内容承接细胞元素组成知识，系统阐述水与无机盐的存在形式及功能，为后续学习物质运输、细胞代谢及稳态调节奠定基础。教材通过"问题探讨""思考·讨论"等栏目构建真实情境，强化结构与功能观。
2. 学情基础
学生已掌握细胞元素组成知识，但对无机物的具体功能认知模糊。高一学生形象思维较强，需通过实验观察、数据分析等途径突破"结合水""离子动态平衡"等抽象概念。
二、核心素养培育目标
1. 生命观念
建立"结构与功能相适应"的观点，解释水分子特性与生理功能的关系
理解无机盐离子浓度平衡对生命活动的重要性
2. 科学思维
通过数据分析比较不同生物、组织含水量差异
运用归纳法总结无机盐的四大功能
3. 科学探究
设计对照实验验证无机盐缺乏症
通过显微观察探究细胞失水与吸水现象
4. 社会责任
讨论运动补水方案的科学性
分析高盐饮食的健康风险，提出合理膳食建议
三、教学重难点分析
教学重点 突破策略
1. 自由水与结合水的功能差异 对比实验：烘干种子vs水浸种子萌发实验
2. 无机盐的生理功能 病例分析：抽搐患者补钙、贫血补铁等真实医疗案例
教学难点 化解方法
1. 结合水的存在形式与特性 3D分子模型演示水分子氢键，类比磁铁吸附现象
2. 离子浓度动态平衡的调节机制 构建数学模型：绘制Na /K 浓度梯度与神经传导速度的关系曲线
四、教学流程设计
◆ 创新导入：解码冠军能量站（8分钟）
情境创设
播放东京奥运会马拉松选手补给站视频，展示运动员专用饮料成分表：
【冠军能量饮成分表】
蔗糖(30g/L) 柠檬酸(10g/L) NaCl(1.0g/L)
KCl(0.1g/L) MgSO (0.05g/L) 维生素B群
问题链驱动
1. 对比普通碳酸饮料，分析冠军饮料的特殊成分（引导发现无机盐）
2. 剧烈运动后为何需要补充Na ？缺钠可能引发什么症状？
3. 设计实验：如何验证K 对植物叶脉发育的影响？
设计意图
通过奥运真实案例激发兴趣，渗透STSE教育理念，培养学生用生物学知识解决实际问题的能力。
◆ 模块一：细胞中的水（20分钟）
1. 水的含量探究
数据分析活动
展示三类数据表，组织小组竞赛：
表1 不同生物含水量对比
水母97% > 鱼类80% > 哺乳动物65%
表2 人体组织含水量
血液83% > 心肌79% > 骨骼22%
表3 小麦种子处理实验
鲜种子(自由水多)→烘干(失自由水)→焙烤(失结合水)
关键问题
水生生物含水量普遍较高的进化意义？
含水量相近的心肌与血液为何形态差异显著？
2. 水的存在形式突破
探究实验
【实验1】活细胞验证
A组：烘干小麦种子→浸泡→萌发
B组：高温焙烧种子→浸泡→不萌发
结论：自由水决定代谢活性，结合水维持结构完整性
【实验2】显微观察
10%蔗糖溶液处理洋葱表皮→质壁分离现象
清水处理→恢复饱满状态
模型建构
动态示意图展示：
`自由水 代谢活动 结合水`
实例解析
沙漠植物仙人掌：结合水占比＞60%（抗逆性强）
萌发种子：自由水比例上升至85%（代谢旺盛）
3. 水的特性解密
分子模型演示
三维动画展示：
极性分子结构 → 解释良好溶剂特性
氢键网络 → 说明高比热容（1g水升温1℃需4.2J）
生活应用
沿海地区昼夜温差小的原因？
人体发烧时用酒精物理降温的科学依据？
◆ 模块二：细胞中的无机盐（25分钟）
1. 存在形式探究
实验观察
燃烧法验证：
烘干花生→点燃→灰烬（主要为CaCO 、磷酸盐）
案例分析
血红蛋白检测报告单：Fe 含量与贫血程度的关系
叶绿体电镜照片：Mg 在叶绿素分子中的结合位点
2. 功能探究四步法
【功能1】组成重要化合物
实例：PO →ATP/核酸；I →甲状腺激素
【功能2】维持生命活动
实验：蛙坐骨神经腓肠肌标本
① 任氏液处理→正常收缩
② 无Ca 溶液→抽搐
③ 高Ca 溶液→收缩抑制
【功能3】渗透压调节
计算：0.9%生理盐水渗透压≈310mOsm/kg
临床：腹泻补液盐配方（NaCl 3.5g+葡萄糖20g/L）
【功能4】酸碱平衡
缓冲系统演示：
H + HCO H CO CO + H O
剧烈运动后肌肉酸痛的生化机制
3. 社会议题研讨
辩论活动
议题："低钠盐推广的利与弊"
正反方提供证据：
支持方：我国居民日均盐摄入量(10.5g)远超WHO标准(5g)
反对方：肾功能不全者使用低钠盐(含KCl)可能引发高钾血症
◆ 巩固拓展（7分钟）
1. 概念图构建
板书支架：
细胞中的无机物
├─水（8595%）
│ ├─自由水：溶剂、运输、反应
│ └─结合水：结构物质
└─无机盐（11.5%）
├─离子形式：Na /K /Ca
└─化合物形式：Fe /I
2. 分层练习
基础达标
1. 下列属于结合水功能的是（ ）
A. 豌豆种子萌发时用于代谢
B. 细胞内的良好溶剂
C. 与蛋白质结合维持细胞结构
D. 参与光反应中水的分解
能力提升
2. 设计实验：验证植物缺镁导致老叶先发黄
材料：长势相同玉米幼苗、完全培养液、缺镁培养液
步骤：
① 甲组用完全培养液，乙组用_____
② 在相同环境下培养两周
③ 观察_____部位叶片颜色变化
创新应用
3. 分析航天员食谱：
添加CaCO 预防骨质疏松
增加K 摄入对抗微重力导致的肌肉萎缩
从无机盐功能角度解释其科学性
五、板书设计
第2节 细胞中的无机物
一、生命之源——水
1. 含量规律：水生＞陆生；幼嫩组织＞衰老组织
2. 存在形式：
自由水（95.5%）——代谢活性
结合水（4.5%）——结构稳定
3. 四大功能：溶剂、反应物、运输、温度调节
二、生命之盐——无机盐
1. 存在形式：离子态（主）、化合态
2. 核心功能：
① 组成化合物（Fe /I ）
② 维持生命活动（Ca 信号传导）
③ 调节渗透压（0.9%生理盐水）
④ 维持酸碱平衡（HCO /HPO 缓冲系）
六、教学反思
1. 成功之处：
奥运情境导入有效激发探究热情
实验设计与临床案例增强知识迁移能力
2. 改进方向：
增加手持技术传感器实时检测离子浓度变化
开发虚拟实验平台供学生自主探究水分子跨膜运输