1.2 细胞的多样性和统一性 教学设计 高中生物学人教版（2019）必修1

第一章 走近细胞 第2节 细胞的多样性和统一性
一、核心素养渗透
1. 生命观念：
理解细胞作为生命系统基本单位的统一性与多样性
建立结构与功能相适应的生物学观点
2. 科学思维：
运用比较与分类方法分析原核/真核细胞异同
通过归纳推理总结细胞统一性规律
3. 科学探究：
掌握高倍显微镜操作技术
设计实验验证显微镜成像原理
4. 社会责任：
讨论发菜保护与生态平衡的关系
分析抗生素滥用导致的细菌耐药性
二、教学重难点分析
类型 内容 突破策略
重点 原核细胞与真核细胞的区别与联系 对比分析法、概念图构建、典型案例剖析
难点 高倍显微镜规范操作与成像原理 分步演示法、错误操作模拟、数字化显微系统辅助
三、教学资源准备
1. 实验材料：
永久装片（人血涂片、洋葱表皮、大肠杆菌）
数码显微镜、载玻片/盖玻片套装
2. 数字资源：
3D细胞结构模型（Visible Body软件）
蓝藻水华实景视频（时长2'15"）
3. 教具：
磁贴式细胞结构拼图
双色激光笔（演示光路）
第一课时：显微世界的探索
【创新导入】"微观侦探"情境创设（5分钟）
情境案例：
"法医在凶案现场提取到微量生物样本，需通过显微观察确定是植物细胞、动物细胞还是微生物。作为见习技术员，你将如何完成这项鉴定任务？"
启发性问题链：
1. 不同种类细胞在显微镜下有何显著差异？
2. 如何快速定位显微镜下的目标细胞？
3. 细胞形态差异是否意味着本质区别？
【新课推进】
环节一：显微探秘——仪器认知（15分钟）
探究活动：显微镜结构拼装竞赛
任务：分组组装显微镜模型，标注关键部件
核心问题：
1. 物镜螺纹数量与放大倍数的关系？
2. 如何通过反光镜/遮光器优化成像质量？
3. 目镜测微尺的校准方法？（拓展）
数字化辅助：
使用PhET交互式仿真软件模拟不同参数组合的成像效果
典型案例：
错误操作：某同学使用16×目镜和100×油镜观察，视野全黑
诊断：
1. 未开启聚光器孔径光阑
2. 载玻片厚度超标导致工作距离不足
环节二：操作进阶——高低倍转换（20分钟）
分步演示：
1. 低倍镜定位："四步法"口诀
对光→粗调→移片→微调
2. 高倍镜切换："三要三不要"原则
要中心定位 → 不要直接换镜
要细调焦 → 不要动粗准焦
要调光强 → 不要触碰载物台
错误分析实验：
故意制造以下错误场景，引导学生排查：
标本反置导致无法聚焦
物镜污染产生虚影
粗准焦螺旋误操作压碎标本
计算思维渗透：
放大倍数公式：M = M_目 × M_物
视野细胞数变化：N = (M_原/M_新)^2
例题：10×目镜+40×物镜下看到16个细胞，换10×物镜后可见多少个？
解析：放大倍数由400×→100×，面积放大1/16，故细胞数=16×16=256
环节三：实战演练——细胞多样性观察（15分钟）
任务单：
样本类型 预期特征 实际观察 差异分析
人血涂片 红细胞双凹圆盘状 部分皱缩呈锯齿形 渗透压失衡导致
洋葱表皮 规则长方形排列 存在保卫细胞 取材位置偏移
大肠杆菌 短杆状分散 出现链状排列 分裂阶段差异
深度讨论：
"所有细胞都具备的共性结构是什么？这些结构如何支持生命活动？"
【板书设计】
第一章 第2节 细胞的多样性和统一性（第1课时）
一、显微探秘
1. 结构认知
放大系统：目镜（无螺纹）、物镜（有螺纹）
照明系统：反光镜→遮光器→聚光器
2. 成像原理
倒立虚像：d→p 转换规律
放大本质：长度/宽度倍增
二、操作规范
1. 低倍流程：对光→粗调→移片→微调
2. 高倍要诀：找→移→转→调
3. 常见故障：
污点排查：移片→转目→换物
黑屏处理：光路检查四要素
第二课时：生命的蓝图——细胞的统一性
【创新导入】"生命密码"解密活动（5分钟）
情境创设：
展示肺炎支原体、蓝藻、人类肝细胞的电镜照片，抛出核心问题：
"这些形态迥异的细胞是否具有共同的生命密码？原始地球最早出现的细胞属于哪种类型？"
启发性道具：
发放不同细胞结构的磁贴，要求学生找出所有细胞共有的模块
【新课推进】
环节一：原核探秘——微观世界的先驱者（20分钟）
概念建构活动：
1. 案例对比：
大肠杆菌 vs 蓝藻：
共性：拟核区、70S核糖体
差异：光合膜系统、细胞壁成分
2. 模型制作：
使用橡皮泥构建原核细胞三维结构，重点表现：
质膜流动镶嵌特征
间体（mesosome）的膜内褶结构
糖萼（glycocalyx）的防护功能
社会议题讨论：
"西北地区发菜（蓝藻门）过度采挖导致荒漠化加剧，从细胞生物学角度分析保护意义"
环节二：真核革命——复杂生命的诞生（15分钟）
进化视角分析：
内共生学说证据链：
1. 线粒体/叶绿体的自主复制能力
2. 细菌核糖体（70S）与细胞器核糖体的一致性
3. 环状DNA的存在特征
实验探究：
使用中性红染色法观察酵母菌液泡系，验证真核细胞的区室化优势
环节三：统一之道——生命的共同语言（15分钟）
归纳对比表：
特征 原核细胞 真核细胞 统一性体现
遗传物质 环状DNA 线性染色体 均为DNA载体
蛋白质合成 70S核糖体 80S核糖体 相同翻译机制
能量转换 质膜酶系 线粒体/叶绿体 ATP通用能量货币
物质运输 渗透作用 囊泡运输 膜结构基础
深度思考：
"HIV病毒不具备细胞结构，但其复制过程依然依赖宿主细胞的哪些统一性特征？"
【板书设计】
第一章 第2节 细胞的多样性和统一性（第2课时）
三、生命蓝图
1. 原核特征
结构三无：无核膜/细胞器/复杂骨架
功能三有：自主代谢/增殖/适应
2. 真核革新
膜系统分化：核膜→区室化
结构复杂化：细胞器分工协作
3. 统一基石
共性结构：质膜+细胞质+遗传系统
共同规律：中心法则/能量守恒
四、课后拓展
1. 实践项目：
拍摄校园水体显微照片，编制《微观生态图鉴》
2. 文献研读：
《Nature》最新论文：古菌域发现揭示生命起源新线索
3. 社会调研：
本地医院微生物检测科参观，撰写抗生素使用现状报告
五、教学反思预设
1. 显微镜操作环节需增加数字化辅助系统的故障模拟功能
2. 原核/真核对比可引入更多极端环境微生物案例
3. 社会责任培养需要设计更具体的行为指导方案