高中生物 第四章 细胞的物质输入和输出 4.1 物质跨膜运输的实例教案1 新人教版必修1

高中生物第四章细胞的物质输入和输出4.1物质跨膜运输的实例教案1新人教版必修1授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课选自高中生物第四章“细胞的物质输入和输出”第一节“物质跨膜运输的实例”，新人教版必修1。教学内容主要包括以下几部分：

1.物质跨膜运输的基本概念和分类，包括主动运输、被动运输以及胞吞和胞吐。

2.通过实例分析物质跨膜运输的过程和机制，如水分子、氧气、二氧化碳、葡萄糖等物质的跨膜运输。

3.探讨不同物质跨膜运输方式的异同，以及影响物质跨膜运输的因素。

4.结合实例，解释渗透作用和渗透压的概念，并探讨它们在物质跨膜运输中的作用。

本节课旨在帮助学生了解物质跨膜运输的基本原理和实例，为后续学习细胞内物质运输和代谢奠定基础。教学目标分析本节课旨在培养学生的生物学核心素养，具体目标如下：

1.知识与技能：使学生掌握物质跨膜运输的基本概念、分类和实例，了解不同跨膜运输方式的异同及影响因素，能运用所学知识解释生活中的生物学现象。

2.科学思维：培养学生运用科学思维分析物质跨膜运输的实例，学会从现象到本质的探究方法，提高逻辑思维和批判性思维能力。

3.探究与创新：通过小组合作、讨论交流，激发学生的探究欲望，培养学生发现问题、解决问题的能力，鼓励学生在探究过程中提出创新性观点。

4.责任与态度：引导学生关注生物学与社会生活的联系，认识到生物学知识在实际生活中的应用价值，激发学生学习生物学的兴趣，培养他们的责任感。

5.情感、态度与价值观：培养学生关爱生命、尊重科学的态度，提高学生的生态保护意识，使他们在生活中能够运用生物学知识为人类健康和环境保护作出贡献。

本节课教学目标分析紧密联系课本内容，注重培养学生的生物学核心素养，旨在提高学生的综合素质，为他们的终身发展奠定基础。学情分析本节课针对的是高中一年级学生，他们在知识、能力、素质等方面具有以下特点：

1.知识层面：

-学生在初中阶段已经接触过细胞的基本结构和功能，对细胞膜有一定的了解，但可能对物质跨膜运输的深入知识掌握不足。

-学生可能对生物学概念的理解存在一定难度，对抽象的跨膜运输过程和机制可能难以理解。

-学生在化学学科中学过一些与物质性质相关的内容，但这些知识在生物学科中的应用可能不够熟练。

2.能力层面：

-学生具备一定的观察、分析和解决问题的能力，但可能缺乏将理论知识与实际现象结合起来的能力。

-学生在小组合作和讨论交流方面有一定经验，但部分学生可能不够主动，需要教师引导。

-学生在实验操作和数据处理方面的能力有限，需要教师在教学中逐步培养。

3.素质层面：

-学生对生物学有一定兴趣，但部分学生对生物学学习的热情不高，需要教师激发学生的学习兴趣。

-学生的自主学习能力和责任感参差不齐，部分学生依赖性强，需要教师培养他们的自主学习能力和责任感。

-学生的逻辑思维和批判性思维能力有待提高，需要教师通过教学活动进行锻炼。

4.行为习惯：

-学生在课堂上可能存在注意力不集中、课堂参与度不高的问题，影响教学效果。

-部分学生习惯于被动接受知识，缺乏主动探究和思考的习惯，需要教师引导和培养。

-学生在课堂笔记和课后复习方面存在不足，影响知识巩固和运用。

对课程学习的影响：

1.知识层面：学生已有的知识基础对学习本节课内容有一定帮助，但需要教师针对跨膜运输的深入知识进行补充和拓展。

2.能力层面：学生的能力水平对学习本节课内容有一定影响，教师应通过设计多样化的教学活动，帮助学生提高观察能力、分析能力和解决问题的能力。

3.素质层面：学生的兴趣、自主学习能力和责任感对学习效果有较大影响，教师应关注学生个体差异，激发学习兴趣，培养自主学习能力和责任感。

4.行为习惯：学生的行为习惯对课堂氛围和教学效果有直接影响，教师应采取措施提高学生的课堂参与度，培养良好的学习习惯。教学资源1.硬件资源：

-生物实验室

-投影仪

-计算机设备

-实验材料（如半透膜、红墨水、葡萄糖溶液等）

2.软件资源：

-生物学科教学软件

-动画演示软件

-数据处理软件（如Excel等）

3.课程平台：

-学校课程管理系统

-教学互动平台

4.信息化资源：

-电子教材

-课件PPT

-微课视频

-电子试题库

5.教学手段：

-探究式教学

-小组合作学习

-案例分析

-实验教学

-互动提问

-课后在线辅导教学流程1.导入新课（用时5分钟）

在导入新课环节，教师通过展示生活中常见的渗透现象，如植物根部吸水、盐腌蔬菜等，引发学生对物质跨膜运输现象的好奇心。接着，教师提出问题：“这些现象背后的原理是什么？”从而激发学生的探究欲望，为学习新课做好铺垫。

2.新课讲授（用时15分钟）

（1）教师简要介绍物质跨膜运输的基本概念、分类和实例，强调主动运输、被动运输及胞吞和胞吐的区别与联系。

（2）以动画形式演示物质跨膜运输的过程和机制，如水分子通过半透膜、葡萄糖通过载体蛋白等，帮助学生形象地理解跨膜运输的原理。

（3）分析影响物质跨膜运输的因素，如浓度梯度、载体蛋白、细胞膜的结构等，并举例说明。

3.实践活动（用时10分钟）

（1）分组进行实验，观察不同物质（如水、葡萄糖、红墨水等）在半透膜上的跨膜运输现象，让学生亲身体验跨膜运输的过程。

（2）学生通过实验数据分析，探讨不同物质跨膜运输的特点和规律。

（3）引导学生将实验结果与理论知识相结合，解释生活中的生物学现象。

4.学生小组讨论（用时15分钟）

（1）教师提出讨论话题：“主动运输和被动运输在生活中的应用举例。”学生通过小组合作，举例回答，如主动运输在药物吸收、植物矿质元素吸收等方面的应用；被动运输在气体交换、水分吸收等方面的应用。

（2）讨论不同物质跨膜运输方式的影响因素，学生从生活实际出发，分析各种因素对跨膜运输的影响。

（3）探讨渗透作用和渗透压在生物学中的应用，如植物细胞吸水、动物细胞吸水等，学生通过实例进行解释。

5.总结回顾（用时5分钟）

教师对本节课的主要内容进行梳理，强调物质跨膜运输的概念、分类、实例以及影响因素。同时，提醒学生注意实验操作注意事项，培养学生严谨的科学态度。最后，鼓励学生在课后关注生活中的跨膜运输现象，将所学知识运用到实际中。

本节课教学流程设计紧密围绕课程重难点，注重理论与实践相结合，通过多样化的教学活动，帮助学生掌握物质跨膜运输的知识，提高学生的生物学核心素养。总用时45分钟。拓展与延伸1.提供拓展阅读材料：

-《生物学通报》中关于物质跨膜运输的研究文章。

-《中学生物学》中关于细胞膜结构与功能的专题文章。

-《科学美国人》中关于生物膜科学发展的科普文章。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-研究细胞膜蛋白的结构和功能，了解不同类型的膜蛋白如何参与物质跨膜运输。

-探索主动运输和被动运输在实际生物过程中的应用，如神经元传递信号、肾小管重吸收等。

-分析渗透作用和渗透压在植物生长、动物生理过程中的作用，探讨它们对生物体的影响。

-研究生物膜在医学和生物技术领域的应用，如人工肾小球、药物载体等。

-了解生物膜研究的最新进展，如纳米孔测序技术、膜蛋白结构解析等。

-结合实际生活中的生物现象，如食物保存、植物耐盐性等，探讨物质跨膜运输的相关原理。

-设计实验，探究不同条件下物质跨膜运输速率的变化，如温度、pH值、浓度梯度等。课堂小结，当堂检测1.课堂小结：

-本节课我们学习了物质跨膜运输的基本概念、分类、实例以及影响因素，掌握了主动运输、被动运输、胞吞和胞吐的原理和特点。

-通过实验活动，我们观察了不同物质在半透膜上的跨膜运输现象，分析了影响跨膜运输的因素，并尝试解释生活中的生物学现象。

-我们还讨论了物质跨膜运输在生物体内的应用，如植物根部吸水、动物细胞吸氧等，以及生物膜在医学和生物技术领域的应用。

2.当堂检测：

（1）选择题：

1.下列哪个选项属于主动运输？

A.氧气通过细胞膜

B.葡萄糖通过载体蛋白

C.水分子通过半透膜

D.氨基酸通过通道蛋白

2.下列哪个因素会影响物质跨膜运输的速率？

A.温度

B.pH值

C.浓度梯度

D.以上都是

（2）简答题：

1.请简要说明主动运输和被动运输的区别和联系。

2.请举例说明渗透作用在生物体内的应用。

（3）实验分析题：

以小组为单位，结合实验数据，分析以下问题：

1.不同物质在半透膜上的跨膜运输速率有何差异？可能的原因是什么？

2.如何通过实验操作，探究浓度梯度对物质跨膜运输的影响？

（4）案例分析题：

针对以下案例，分析物质跨膜运输的原理和应用：

案例一：人体内，红细胞通过扩散作用将氧气输送到组织细胞。

案例二：植物根部吸收土壤中的矿质元素，如氮、磷、钾等。重点题型整理1.简答题：解释主动运输和被动运输的原理，并举例说明它们在生物体内的应用。

答：主动运输是指物质在跨膜过程中，逆浓度梯度或电化学梯度，需要消耗能量，依赖载体蛋白的运输方式。例如，动物细胞吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质，植物细胞吸收矿质元素等。

被动运输是指物质在跨膜过程中，顺浓度梯度或电化学梯度，不需要消耗能量，包括扩散、渗透等。例如，氧气、二氧化碳、水分子等通过细胞膜的扩散作用。

2.计算题：根据实验数据，计算物质跨膜运输的速率，并分析影响速率的因素。

答：以水分子通过半透膜的实验为例，实验数据如下：

-实验组：半透膜两侧浓度分别为0.5M和1M的葡萄糖溶液，记录单位时间内水分子通过半透膜的量。

-对照组：半透膜两侧浓度相同（0.5M）的葡萄糖溶液。

计算实验组和对照组的水分子跨膜运输速率，并分析浓度梯度对速率的影响。

3.分析题：分析渗透作用在植物生长中的应用，并解释其原理。

答：渗透作用在植物生长中的应用主要体现在植物根部吸水过程中。当植物根部细胞内溶液浓度高于外部土壤溶液浓度时，水分子会通过渗透作用进入根部细胞，满足植物生长所需。

原理：渗透作用是指水分子通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液扩散的过程。在植物根部，由于细胞内溶液中含有各种营养物质，其浓度高于外部土壤溶液，因此水分子会顺浓度梯度进入细胞。

4.综合题：结合实例，说明生物膜在医学和生物技术领域的应用。

答：生物膜在医学和生物技术领域的应用广泛，以下为两个实例：

-人工肾小球：利用生物膜模拟肾小球的滤过功能，实现血液净化，治疗肾功能衰竭。

-药物载体：生物膜可以作为药物载体，将药物包裹在膜内，通过控制膜内外药物浓度差异，实现药物的缓释和靶向输送。

5.实验设计题：设计实验，探究温度对物质跨膜运输速率的影响。

答：

实验步骤：

1.准备不同温度（如20℃、30℃、40℃）下的实验组，对照组为常温（25℃）。

2.设定实验组与对照组的浓度梯度，如0.5M和1M的葡萄糖溶液。

3.记录单位时间内水分子通过半透膜的量。

4.对比分析不同温度下物质跨膜运输速率的变化。

实验结果分析：

1.温度对物质跨膜运输速率有一定影响，通常情况下，温度升高，速率加快。

2.分析温度对跨膜运输速率的影响机制，如温度对载体蛋白活性、细胞膜流动性等的影响。

本教案重点题型整理涵盖了物质跨膜运输的相关知识点，通过不同题型的练习，帮助学生巩固课堂所学，提高解决问题的能力。教学反思这堂课下来，我觉得在讲解物质跨膜运输这部分内容时，我强调了主动运输和被动运输的区别，以及它们在生物体内的应用，学生们似乎对这个知识点有了一定的理解。但在实验环节，我发现有些学生对于实验操作步骤不够熟悉，导致实验数据出现了一些偏差。我意识到，在今后的教学中，我应该加强实验操作的讲解和示范，确保学生能够熟练掌握实验技能。

另外，在讨论环节，学生们对于主动运输和被动运输在实际生物过程中的应用，以及渗透作用在植物生长中的应用等问题，表现出了较高的参与度。他们能够结合生活实际，举出不少例子，这让我感到很欣慰。但在总结回顾环节，我发现有些学生对本节课的主要内容掌握得不够扎实，特别是对物质跨膜运输的影响因素部分。我需要在今后的教学中，加强对这些知识点的讲解和巩固。板