2024-2025学年高中生物 第04章 细胞的物质输入和输出 专题4.3 物质跨膜运输的方式教案（提升版）新人教版必修1

2024-2025学年高中生物第04章细胞的物质输入和输出专题4.3物质跨膜运输的方式教案（提升版）新人教版必修1课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：高中生物第04章细胞的物质输入和输出专题4.3物质跨膜运输的方式

2.教学年级和班级：高中一年级

3.授课时间：2024年10月30日

4.教学时数：2课时（90分钟）

教学内容：

1.了解物质跨膜运输的基本概念及分类。

2.掌握被动运输（扩散、渗透）和主动运输的原理及其在细胞中的实际应用。

3.学习大分子物质的胞吞和胞吐过程。

4.分析不同物质跨膜运输方式在细胞生活中的重要性。

教学过程：

第一课时（45分钟）：

1.导入新课：回顾细胞膜的结构与功能，引导学生思考物质如何通过细胞膜进入或离开细胞。

2.知识讲解：

a.物质跨膜运输的概念及分类

b.被动运输（扩散、渗透）的原理及实例

3.课堂互动：案例分析，让学生分析不同物质的跨膜运输方式。

4.课堂小结：总结被动运输的特点及在细胞生活中的作用。

第二课时（45分钟）：

1.知识讲解：

a.主动运输的原理及实例

b.大分子物质的胞吞和胞吐过程

2.课堂互动：

a.学生分组讨论主动运输的意义及在细胞生活中的应用

b.模拟实验：观察红细胞吞噬细菌的过程，了解胞吞现象

3.课堂小结：总结主动运输和胞吞胞吐的特点及在细胞生活中的重要性。

4.课后作业：布置相关习题，巩固所学知识。

教学评价：

1.课后对学生的课堂笔记进行检查，了解学生对知识的掌握程度。

2.通过课后习题的完成情况，评估学生对本节课内容的理解和应用能力。

3.在下一节课开始时，进行课堂提问，检验学生对本节课内容的记忆。二、核心素养目标1.提升学生的生命观念，理解细胞膜在维持细胞内外环境平衡中的重要作用，认识到物质跨膜运输对细胞生存和发展的意义。

2.培养学生的科学思维，通过学习物质跨膜运输的原理和过程，使学生能够运用科学方法分析、解释生物现象，提高逻辑推理和批判性思维能力。

3.增强学生的科学探究能力，通过课堂讨论、案例分析、模拟实验等活动，引导学生主动探索、发现问题、解决问题，培养合作交流和动手实践的能力。

4.培养学生的社会责任感，使学生关注生物科学技术在社会发展中的应用，意识到生物科学在解决实际问题中的价值，激发学生为社会发展贡献力量的意识。三、学习者分析1.学生已经掌握了细胞的基本结构、细胞膜的功能和蛋白质、脂质等生物大分子的基本性质。他们了解了细胞内、外环境差异及细胞膜在维持这种差异中的作用。

2.学生在之前的学习中表现出对生物学实验和生物现象的兴趣，具备一定的观察能力和思考能力。学习风格方面，部分学生擅长记忆和理论知识学习，而另一部分学生则更倾向于通过实践和探究来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

a.对物质跨膜运输的微观机制理解不够深入，难以将其与细胞生活联系起来。

b.对主动运输、胞吞和胞吐等跨膜运输方式的区别和联系把握不清，容易混淆。

c.在案例分析、讨论等环节，可能会因为缺乏批判性思维和逻辑推理能力而难以提出有深度的见解。

d.部分学生在实验操作过程中，可能由于动手能力较弱，难以完成实验任务。

针对以上学习者分析，教师应在教学中采取针对性的教学策略，如提供丰富的实例和模型，引导学生进行深入思考，加强课堂讨论，以及注重培养学生的实验操作能力。四、教学资源准备1.教材：

-确保每位学生都有《高中生物》必修1教材，以便于学生跟随课堂进度进行学习和笔记。

-提供课堂讲义，包括本节课的教学目标、重点知识点、思考题等，帮助学生提前预习和课堂跟进。

2.辅助材料：

-准备细胞膜结构、物质跨膜运输的动画和图解，以直观展示细胞膜的动态过程和物质运输机制。

-收集和整理不同物质跨膜运输的实例图片和图表，用于课堂分析和讨论。

-准备相关教学视频，如主动运输的原理介绍、胞吞胞吐过程的演示等，增加课堂趣味性和理解深度。

-设计和打印学习指导卡片，包含关键概念、定义和公式，方便学生复习和记忆。

3.实验器材：

-准备显微镜、载玻片、荧光标记的细胞样本等，用于观察细胞膜的动态变化。

-准备模拟渗透实验所需的器材，如半透膜、蔗糖溶液、红墨水等，以便学生亲身体验渗透压的变化。

-确保实验器材的安全性，进行课前检查，确保所有设备完好无损，避免实验过程中发生意外。

4.教室布置：

-将教室分为讲授区、讨论区和实验操作台，确保每个区域功能明确，便于学生参与不同的教学活动。

-在讨论区设置白板或黑板，供学生记录讨论成果和思维导图。

-实验操作台附近设置废液回收容器和安全防护用品，确保实验操作的安全和清洁。

-教室内外张贴与课程相关的海报、挂图，创造浓厚的生物学学习氛围。

5.其他资源：

-提供在线学习资源和链接，如教育平台上的相关教学视频、互动学习软件等，供学生课后自主学习。

-准备与本节课相关的课外阅读材料，鼓励学生拓展知识视野，培养深度学习的习惯。五、教学实施过程1.课前自主探索

-教师活动：提前发放预习资料，包括教材相关章节、预习思考题和学习指导卡片。

-学生活动：学生自主阅读教材，完成预习思考题，尝试构建物质跨膜运输的知识框架。

-教学方法：采用自主学习法，鼓励学生自主探索和发现问题。

-教学手段：使用教材、预习资料和学习指导卡片。

-作用和目的：培养学生自主学习能力，为课堂学习打下基础，明确学习目标和重难点。

具体分析和举例：

-通过预习，学生能够对物质跨膜运输的概念和分类有初步了解，为课堂上的深入讲解做好铺垫。

-预习思考题帮助学生聚焦于主动运输和被动运输的区别，提前思考这些难点内容。

2.课中强化技能

-导入新课：

-教师活动：通过展示细胞膜结构的动画，引导学生复习细胞膜的功能。

-学生活动：观察动画，回顾细胞膜的作用。

-教学方法：采用直观教学法，通过多媒体资源激发学生学习兴趣。

-教学手段：使用动画、图解等多媒体资源。

-作用和目的：建立新旧知识的联系，激发学生好奇心。

-知识讲解：

-教师活动：详细讲解被动运输和主动运输的原理，使用实例和图表进行说明。

-学生活动：听讲、记笔记，参与课堂讨论。

-教学方法：采用讲授法和案例分析法，结合小组讨论。

-教学手段：使用PPT、实例图片、图表等教学资源。

-作用和目的：加深学生对跨膜运输方式的理解，突破教学重难点。

-实践操作：

-教师活动：指导学生进行模拟渗透实验，观察和记录实验现象。

-学生活动：分组进行实验操作，记录数据，分析结果。

-教学方法：采用实验教学法，增强学生的实践能力。

-教学手段：使用实验器材和实验指导书。

-作用和目的：通过实验验证理论知识，提高学生的动手能力和观察能力。

具体分析和举例：

-在知识讲解环节，通过具体实例帮助学生理解抽象的跨膜运输概念。

-实验操作环节让学生亲身体验物质跨膜运输的过程，加深对被动运输中渗透现象的理解。

3.课后拓展应用

-教师活动：布置课后作业，包括习题和开放性问题，提供在线学习资源和课外阅读材料。

-学生活动：完成课后作业，利用在线资源进行深入学习，开展课外阅读。

-教学方法：采用分层作业法和探究学习法，鼓励学生分层提升和自主探究。

-教学手段：使用课后习题、在线学习平台和阅读材料。

-作用和目的：巩固课堂所学，拓展学生知识视野，培养探究精神和深度学习能力。

具体分析和举例：

-课后作业中的开放性问题鼓励学生进行批判性思考，如探讨跨膜运输在医学领域的应用。

-课外阅读和在线学习资源帮助学生了解跨膜运输研究的最新进展，提高学生的科学素养。六、知识点梳理1.细胞膜的结构与功能

-细胞膜的组成：磷脂双分子层、蛋白质、糖类等。

-细胞膜的功能：维持细胞内外环境稳定，控制物质进出，进行细胞间信息交流。

2.物质跨膜运输的分类

-被动运输：不需要能量，包括扩散和渗透。

-主动运输：需要能量，包括主动摄取和主动排放。

3.被动运输

-扩散：分子或离子由高浓度区域向低浓度区域自发移动。

-渗透：水分子通过半透膜，从水分子浓度高的区域向水分子浓度低的区域移动。

4.主动运输

-原理：通过跨膜蛋白，如载体蛋白和ATP酶，消耗能量将物质从低浓度区域向高浓度区域运输。

-实例：钠-钾泵、钙泵、葡萄糖转运蛋白等。

5.胞吞和胞吐

-胞吞：细胞将外部物质包裹进入细胞内部，形成内泡。

-胞吐：细胞将内部物质包裹排出细胞外，形成外泡。

6.物质跨膜运输的实例分析

-氧气和二氧化碳的跨膜运输：通过简单扩散。

-氨基酸和葡萄糖的跨膜运输：通过主动运输。

-水分子的跨膜运输：通过渗透作用。

7.物质跨膜运输的意义

-保持细胞内外环境平衡，为细胞生命活动提供必要的物质。

-为细胞摄取营养物质、排出代谢废物提供途径。

-维持细胞内稳定的电位和离子平衡。

8.跨膜运输与细胞信号传导

-跨膜蛋白如受体蛋白在细胞信号传导中的作用。

-第二信使如钙离子在细胞内信号传递中的作用。

9.生物大分子物质的跨膜运输

-蛋白质、RNA等大分子物质的胞吞和胞吐过程。

-大分子物质跨膜运输的调控机制。

10.跨膜运输异常与疾病

-跨膜运输蛋白异常可能导致的相关疾病，如遗传性运输蛋白缺陷、离子通道病等。

-细胞膜功能异常对细胞生理功能的影响。

11.科学研究与技术应用

-跨膜运输蛋白的研究方法，如X射线晶体学、冷冻电子显微镜等。

-跨膜运输技术在药物输送、生物传感器等领域的应用。七、重点题型整理题型一：物质跨膜运输的实例分析

题目：请分析下列物质在细胞中的跨膜运输方式，并说明其原理。

1.氧气

2.葡萄糖

3.钠离子

4.氨基酸

答案：

1.氧气通过简单扩散跨膜运输，从高浓度区域向低浓度区域自发移动。

2.葡萄糖通过主动运输跨膜运输，需要载体蛋白和消耗能量。

3.钠离子通过主动运输跨膜运输，如钠-钾泵，需要载体蛋白和消耗能量。

4.氨基酸通过主动运输跨膜运输，需要载体蛋白和消耗能量。

题型二：主动运输与被动运输的区别

题目：请比较主动运输和被动运输的异同点。

答案：

相同点：

-都涉及物质从细胞外进入细胞内或从细胞内排出细胞外。

不同点：

-主动运输需要消耗能量，而被动运输不需要。

-主动运输可以通过载体蛋白实现物质的逆浓度梯度运输，而被动运输只能实现物质的顺浓度梯度运输。

-主动运输在细胞内具有选择性，可以精确控制物质的进出，而被动运输选择性较低。

题型三：胞吞和胞吐的过程描述

题目：请描述胞吞和胞吐的过程，并举例说明。

答案：

胞吞过程：

-细胞膜向内凹陷形成内泡。

-内泡与细胞质融合，将外部物质包裹进入细胞内。

胞吞举例：白细胞吞噬细菌。

胞吐过程：

-细胞内物质被包裹在泡膜内。

-泡膜与细胞膜融合，将物质排出细胞外。

胞吐举例：胰腺细胞分泌胰岛素。

题型四：跨膜运输与细胞信号传导的关系

题目：请解释跨膜运输与细胞信号传导之间的关系，并举例说明。

答案：

跨膜运输与细胞信号传导密切相关。跨膜蛋白如受体蛋白可以接收外部信号，并转化为细胞内的信号传递。

例子：当激素与细胞膜上的受体蛋白结合时，受体蛋白发生构象变化，激活细胞内的信号传导途径，如第二信使钙离子的释放，进而引发细胞内一系列生化反应。

题型五：跨膜运输异常与疾病

题目：请分析跨膜运输异常可能导致的一种疾病，并解释其机制。

答案：

疾病：遗传性运输蛋白缺陷症

机制：遗传性运输蛋白缺陷症是由于细胞膜上的跨膜运输蛋白基因突变导致的。这些运输蛋白负责特定物质的跨膜运输，如离子、氨基酸等。当这些蛋白功能异常时，物质无法正常进出细胞，导致细胞内外环境失衡，从而引发一系列症状。

补充和说明：

1.物质跨膜运输方式的分析需要根据物质的性质和浓度梯度来判断。

2.主动运输与被动运输的异同点比较，可以通过表格形式进行总结，便于学生记忆。

3.胞吞和胞吐的过程描述，可以通过示意图或动画展示，帮助学生形象理解。

4.跨膜运输与细胞信号传导的关系，可以通过具体的信号传导途径进行讲解，如G蛋白偶联受体途径、离子通道途径等。

5.跨膜运输异常与疾病的分析，可以结合具体的疾病案例进行说明，增加学生对跨膜运输异常影响的认识。八、反思改进措施-采用多媒体教学，通过动画、图解等形式直观展示物质跨膜运输的过程，增强学生的感性认识。

-组织学生进行模拟实验，如渗透实验，让学生亲身体验跨膜运输现象，提高实践能力。

2.存在主要问题

-部分学生对跨膜运输的微观机制理解不够深入，难以将其与细胞生活联系起来。

-在案例分析、讨论等环节，部分学生缺乏批判性思维和逻辑推理能力。

3.改进措施

-在教学中增加实例分析和模型构建，帮助学生深入理解跨膜运输的微观机制，并将其与细胞生活联系起来。

-加强课堂讨论，引导学生运用批判性思维和逻辑推理能力分析问题，培养学生的科学思维。

4.教学管理方面

-加强教学管理，确保教学资源的充分准备和教学过程的顺利进行。

-及时收集学生反馈，了解教学效果，以便及时调整教学策略。

5.教学组织方面

-合理安排教学时间，确保每个环节都能充分展开，避免时间紧张。

-采用小组合作学习，促进学生的交流和合作能力。

6.教学方法方面

-采用多种教学方法，如讲授法、案例分析法、实验教学法等，激发学生的学习兴趣。

-注重启发式教学，培养学生的思维能力和创新意识。

7.教学评价方面

-采用多元化评价方式，如课堂提问、作业、实验报告等，全面评估学生的学习成果。

-及时反馈评价结果，帮助学生发现不足，促进学生的全面发展。

8.校企合作方面

-加强与企业的合作，引入实际案例，增强教学的实践性。

-组织学生参观企业，了解跨膜运输在实际应用中的重要性。课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.本节课我们学习了物质跨膜运输的概念、分类和机制。物质跨膜运输是细胞内外物质交换的重要途径，对维持细胞内外环境平衡具有重要意义。

2.物质跨膜运输包括被动运输和主动运输。被动运输不需要消耗能量，如扩散和渗透；主动运输需要消耗能量，如主动摄取和主动排放。

3.胞吞和胞吐是细胞内大分子物质的跨膜运输方式。胞吞是将外部物质包裹进入细胞内，胞吐是将内部物质包裹排出细胞外。

4.物质跨膜运输与细胞信号传导密切相关，如跨膜蛋白在细胞信号传导中的作用。

5.跨膜运输异常可能导致疾病，如遗传性运输蛋白缺陷症等。

当堂检测：

1.请简述物质跨膜运输