2019版 人教版 高中生物学 必修1 分子与细胞《第4章 细胞的物质输入和输出》大单元整体教学设计2020课标

版人教版高中生物学必修1分子与细胞《第4章细胞的物质输入和输出》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《普通高中生物学》必修1《分子与细胞》的第4章《细胞的物质输入和输出》是生物学教学中的重要章节，它深入探讨了细胞作为生命活动基本单位，在物质交换方面的基本机制。本章内容不仅涉及细胞膜的结构与功能，还详细阐述了物质进出细胞的多种方式，包括被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等。这些内容不仅是理解细胞生命活动的基础，也是后续学习生物学其他领域知识的重要铺垫。具体来说，第4章分为两节。第1节《被动运输》主要介绍了水分子和其他小分子物质通过细胞膜的方式，包括自由扩散和协助扩散。其中，通过探究植物细胞的吸水和失水实验，学生可以直观地理解渗透作用及原生质层的半透膜特性。本节还通过生物科学史话，讲述了人类对通道蛋白的探索历程，展现了科学发现的艰辛与乐趣。第2节《主动运输与胞吞、胞吐》则进一步深入，讨论了逆浓度梯度的物质运输方式——主动运输，以及大分子物质进出细胞的方式——胞吞与胞吐。这些内容不仅拓宽了学生对细胞膜功能的认识，还强调了细胞在生命活动中的主动性与选择性。（二）单元内容分析本单元的核心内容是细胞的物质输入和输出机制，包括被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等。这些内容相互关联，共同构成了细胞与外界环境进行物质交换的完整体系。被动运输：这是物质顺浓度梯度进出细胞的方式，不需要消耗细胞内的能量。包括自由扩散和协助扩散两种形式。自由扩散主要适用于脂溶性小分子物质，如氧气、二氧化碳等；而协助扩散则需要借助膜上的转运蛋白，适用于一些离子和小分子有机物，如葡萄糖、氨基酸等。通过探究植物细胞的吸水和失水实验，学生可以直观地理解渗透作用及细胞膜的选择透过性。主动运输：这是物质逆浓度梯度进出细胞的方式，需要消耗细胞内的能量。主动运输主要依赖于膜上的载体蛋白，并常与ATP的水解过程相偶联。这种运输方式在细胞对营养物质的摄取、代谢废物的排出以及细胞内外离子浓度的调节等方面起着重要作用。胞吞与胞吐：这是大分子物质进出细胞的方式，也需要消耗细胞内的能量。胞吞过程涉及细胞膜的内陷和囊泡的形成，而胞吐过程则涉及囊泡与细胞膜的融合及内容物的释放。这两种方式在细胞对营养物质的摄取、分泌物的排出以及细胞间的信息交流等方面具有重要意义。（三）单元内容整合在整合本单元内容时，应注重知识的系统性和连贯性。可以从细胞膜的结构与功能入手，引出物质进出细胞的基本方式。通过具体实验和案例，分别介绍被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等运输方式的特点和机制。通过综合分析和讨论，帮助学生形成对细胞物质输入和输出机制的全面认识。在整合单元内容时，还应注重科学史和科学方法的渗透。通过介绍人类对通道蛋白的探索历程等生物科学史话，可以激发学生的学习兴趣和探究欲望；通过引导学生设计实验、观察现象、分析数据等科学探究活动，可以培养学生的科学素养和探究能力。二、《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》分解高中生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面。本单元的教学设计将紧密围绕这四个方面展开，旨在全面提升学生的生物学学科核心素养。（一）生命观念生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。在本单元的教学中，应着重培养学生的生命观念，包括结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等。结构与功能观：通过介绍细胞膜的结构与功能，引导学生理解细胞膜作为细胞边界和物质交换门户的重要性。通过介绍被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等运输方式的特点和机制，帮助学生理解细胞膜在物质交换过程中的具体作用。物质与能量观：通过探究植物细胞的吸水和失水实验，引导学生理解渗透作用及细胞膜对物质的选择透过性。通过介绍主动运输过程中ATP的水解与物质运输的偶联关系，帮助学生理解细胞在物质运输过程中对能量的需求和利用。稳态与平衡观：通过介绍细胞内外离子浓度的调节机制以及细胞对营养物质的摄取和代谢废物的排出过程，引导学生理解细胞在维持自身稳态和平衡方面的重要作用。（二）科学思维科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。在本单元的教学中，应着重培养学生的科学思维，包括归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等方法的应用。归纳与概括：通过引导学生观察和分析不同运输方式的特点和机制，帮助学生归纳和概括出被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等运输方式的共同点和差异点。演绎与推理：通过引导学生运用所学知识解释实际生活中的生物学现象，如植物细胞的吸水和失水现象、细胞对营养物质的摄取过程等，培养学生的演绎与推理能力。模型与建模：通过引导学生构建细胞膜的结构模型以及物质运输的过程模型，帮助学生深入理解细胞膜的结构与功能以及物质运输的机制。通过模型与建模过程的培养，提高学生的创新思维和解决问题的能力。（三）科学探究科学探究是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。在本单元的教学中，应着重培养学生的科学探究能力，包括提出问题、设计实验、实施实验、收集和分析数据以及交流与讨论等环节。提出问题：通过引导学生观察和分析实际生活中的生物学现象，如植物细胞的吸水和失水现象等，帮助学生提出问题并明确探究方向。设计实验：在明确探究方向后，引导学生设计实验方案并选择合适的实验材料和方法。在设计实验过程中，应注重实验的科学性和可行性，并充分考虑实验的安全性和伦理性。实施实验：在教师的指导下，学生按照实验方案进行实验操作并观察实验现象。在实验过程中，应注重实验操作的规范性和准确性，并及时记录实验数据。收集和分析数据：在实验结束后，引导学生收集实验数据并进行统计分析。通过数据分析过程的培养，帮助学生掌握科学的数据处理方法和技能。交流与讨论：在收集和分析数据后，引导学生对实验结果进行讨论和交流。通过交流与讨论过程的培养，帮助学生深入理解实验现象和机制，并培养学生的批判性思维和合作能力。（四）社会责任社会责任是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。在本单元的教学中，应着重培养学生的社会责任意识，包括关注社会议题、参与科学实践、宣传科学知识等方面。关注社会议题：通过引导学生关注现实生活中的生物学议题，如水资源短缺、环境污染等问题，帮助学生认识到生物学知识在解决社会问题中的重要作用。参与科学实践：通过组织学生参与科学探究活动和社会实践活动，如环保宣传、生态调查等，培养学生的实践能力和创新意识。通过科学实践活动的参与，帮助学生深入理解生物学知识的应用价值和意义。宣传科学知识：通过引导学生撰写科普文章、制作科普视频等方式宣传生物学知识，培养学生的科学素养和传播能力。通过科学知识的宣传过程的培养，帮助学生树立正确的科学观和价值观。学情分析（一）已知内容分析在高中生物学必修1《分子与细胞》模块的学习中，学生已经对细胞的基本结构和功能有了一定的了解，包括细胞膜作为细胞的边界，其结构和功能对于维持细胞内外环境的相对稳定至关重要。学生已经学习了关于渗透作用的基本原理，理解了水分子通过半透膜的扩散现象，以及这种扩散现象如何导致溶液的渗透压变化。这些基础知识为学生理解细胞的物质输入和输出，特别是被动运输和主动运输等概念奠定了坚实的基础。在先前的学习过程中，学生已经接触过实验探究的基本方法，如观察、记录、分析和得出结论等。特别是在探究植物细胞的结构和功能时，学生已经掌握了使用显微镜观察细胞形态和结构的技能，这为后续的探究植物细胞的吸水和失水实验提供了技术保障。学生还对生物大分子的结构和功能有了初步的认识，如蛋白质作为生命活动的主要承担者，其在细胞膜上的转运蛋白作用等方面的知识，为后续学习协助扩散和主动运输等复杂过程提供了认知基础。（二）新知内容分析本单元的新知内容主要集中在细胞的物质输入和输出机制上，特别是被动运输（包括自由扩散和协助扩散）和主动运输，以及胞吞和胞吐等特殊运输方式。学生需要深入理解细胞膜的选择透过性，以及不同物质如何通过细胞膜进行跨膜运输。在被动运输部分，学生需要掌握自由扩散和协助扩散的区别和联系，理解物质顺浓度梯度跨膜运输的原理，以及转运蛋白（特别是通道蛋白）在协助扩散中的重要作用。学生还需要通过实验探究植物细胞的吸水和失水现象，进一步验证和深化对渗透作用的理解。在主动运输部分，学生需要了解物质逆浓度梯度跨膜运输的机制，以及主动运输需要消耗能量和载体蛋白的协助。学生还需要认识到主动运输在细胞生命活动中的重要性，如维持细胞内外物质浓度平衡、保证细胞正常生理功能等。学生还需要了解胞吞和胞吐这两种特殊的跨膜运输方式，理解它们在大分子物质和颗粒物质进出细胞中的作用，以及这些过程如何消耗能量并依赖于细胞膜的流动性。（三）学生学习能力分析高中学生已经具备了一定的逻辑思维能力和科学探究能力，能够运用所学知识进行问题分析和解决。在生物学学习中，学生已经掌握了观察、记录、分析和得出结论等基本实验技能，能够独立完成一些简单的生物学实验。在思维能力方面，学生能够运用归纳与概括、演绎与推理等方法对生物学现象进行解释和预测。学生也具备了一定的批判性思维能力，能够对所学知识进行质疑和反思，从而深化对生物学概念的理解。学生在面对复杂生物学问题时，如细胞膜的选择透过性机制、不同物质跨膜运输方式的比较等，可能还需要教师的引导和帮助。学生在进行实验探究时，可能还需要提高实验设计的科学性和严谨性，以及实验数据的处理和分析能力。（四）学习障碍突破策略概念讲解与实例分析相结合针对细胞膜的选择透过性、被动运输和主动运输等抽象概念，教师可以采用概念讲解与实例分析相结合的方法。通过具体实例（如红细胞在不同浓度氯化钠溶液中的变化、植物细胞的质壁分离和复原现象等）来帮助学生理解抽象概念，降低学习难度。实验探究与理论学习相融合实验探究是生物学学习的重要手段之一。教师可以设计一系列与细胞物质输入和输出相关的实验（如探究植物细胞的吸水和失水、观察红细胞在不同溶液中的形态变化等），让学生在实验过程中加深对理论知识的理解。教师还可以引导学生通过实验数据的分析和处理，培养科学探究能力和实验设计能力。多媒体辅助教学利用多媒体技术可以直观地展示细胞膜的结构和功能、不同物质跨膜运输的过程等复杂生物学现象。教师可以制作动画、视频等多媒体材料来辅助教学，帮助学生更好地理解抽象概念和复杂过程。小组合作与讨论交流小组合作与讨论交流是培养学生合作精神和批判性思维能力的重要途径。教师可以将学生分成小组，让他们共同完成实验探究任务或讨论生物学问题。在小组合作过程中，学生可以相互帮助、相互启发，共同解决问题。教师还可以引导学生对所学知识进行质疑和反思，培养他们的批判性思维能力。分层次教学与个别辅导针对学生学习能力的差异，教师可以采用分层次教学与个别辅导相结合的方法。对于学习能力较强的学生，教师可以提供更多的拓展性学习任务和探究性问题；对于学习能力较弱的学生，教师可以给予更多的关注和帮助，提供个性化的辅导和支持。跨学科整合与实际应用生物学与其他学科（如物理、化学等）有着密切的联系。教师可以通过跨学科整合的方式，将生物学知识与物理、化学等知识相结合，帮助学生更好地理解生物学现象和过程。教师还可以引导学生将所学知识应用于实际生活中，如解释植物细胞吸水和失水现象在农业生产中的应用等，从而培养学生的实践能力和创新思维。针对本单元的教学内容和学生学情特点，教师可以采用多种教学策略和方法来帮助学生突破学习障碍、提高学习效果。通过概念讲解与实例分析相结合、实验探究与理论学习相融合、多媒体辅助教学、小组合作与讨论交流、分层次教学与个别辅导以及跨学科整合与实际应用等方法的应用和推广，相信能够取得良好的教学效果。四、大主题或大概念设计本大单元的主题设计为“细胞的物质交换与生命活动的调控”。围绕这一主题，我们将深入探讨细胞如何通过被动运输和主动运输等方式实现物质的输入和输出，以及胞吞、胞吐等特殊物质运输方式在细胞生命活动中的作用。结合人类对通道蛋白的探索历程，理解细胞膜的结构与功能，进而揭示细胞如何通过这些复杂的机制维持其生命活动的稳态。本单元旨在帮助学生形成对细胞物质交换和生命活动调控的全面认识，培养生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科核心素养。五、大单元目标叙写高中生物学学科核心素养：（一）生命观念学生能够理解细胞膜是细胞与外界环境进行物质交换的边界，认识到细胞膜的选择透过性对细胞生命活动的重要性。学生能够基于结构与功能相适应的观念，解释被动运输（自由扩散和协助扩散）和主动运输的机制及其在细胞生命活动中的作用。学生能够理解胞吞、胞吐等特殊物质运输方式在细胞摄取大分子物质和排出废物过程中的作用，以及这些过程对细胞生命活动的意义。（二）科学思维学生能够运用归纳与概括、演绎与推理等科学思维方法，分析细胞物质交换的不同方式及其特点。学生能够基于科学事实和证据，评价人类对通道蛋白探索历程中的科学发现和技术创新。学生能够通过模型构建和模拟实验等方法，探究细胞物质交换的机制，提升科学思维和解决问题的能力。（三）科学探究学生能够针对细胞物质交换的具体问题，提出可探究的科学问题，并设计合理的实验方案进行探究。学生能够熟练使用显微镜等实验工具，观察和分析植物细胞的吸水和失水现象，以及通道蛋白在物质运输中的作用。学生能够在探究过程中收集、整理和分析实验数据，得出科学结论，并与他人进行有效的交流和讨论。（四）社会责任学生能够基于生物学知识，关注与细胞物质交换相关的社会议题，如药物研发、环境保护等，形成正确的价值观和责任感。学生能够运用所学的生物学知识，参与科普宣传和社会实践活动，提高公众对细胞生命科学的认识和理解。学生能够意识到科学技术在细胞物质交换研究中的重要作用，激发对生物科学的兴趣和探索精神。六、大单元教学重点细胞膜的结构与功能：重点讲解细胞膜的成分、结构和选择透过性，以及细胞膜在细胞物质交换中的作用。被动运输与主动运输：详细阐述自由扩散、协助扩散和主动运输的机制及其在细胞物质交换中的应用。胞吞与胞吐：介绍胞吞、胞吐等特殊物质运输方式的过程及其在细胞生命活动中的作用。人类对通道蛋白的探索历程：通过科学史话的形式，让学生了解人类对通道蛋白的认识历程和科学研究方法。实验设计与探究：引导学生设计并实施探究植物细胞吸水和失水的实验，培养科学探究能力和实验操作技能。七、大单元教学难点细胞膜选择透过性的理解：学生需要深入理解细胞膜的选择透过性是如何实现物质输入和输出的，以及这种选择透过性对细胞生命活动的重要性。被动运输与主动运输机制的区别与联系：学生需要准确区分自由扩散、协助扩散和主动运输的机制及其特点，理解它们在细胞物质交换中的不同作用。胞吞与胞吐过程的可视化与理解：胞吞、胞吐过程涉及细胞膜的变形和融合等复杂过程，学生需要通过模拟实验或动画演示等方式进行直观理解。科学史话中科学研究方法的应用：学生需要通过分析人类对通道蛋白的探索历程，理解科学研究方法的运用和科学发现的逻辑过程。实验设计与数据分析能力的培养：学生需要学会设计合理的实验方案，准确收集和分析实验数据，得出科学结论，并与他人进行有效的交流和讨论。这需要学生在实践中不断锻炼和提高自己的科学探究能力。教学内容详细设计（示例）第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输教学目标：理解细胞膜的选择透过性及其在细胞物质交换中的作用。阐述自由扩散和协助扩散的机制及其在细胞物质交换中的应用。设计并实施探究植物细胞吸水和失水的实验，培养科学探究能力。教学重难点：重点：细胞膜的选择透过性、自由扩散和协助扩散的机制。难点：细胞膜选择透过性的理解、实验设计与数据分析。教学过程：引入新课：通过展示细胞与外界环境进行物质交换的图片或动画，引导学生思考细胞膜在物质交换中的作用。新知讲授：讲解细胞膜的成分、结构和选择透过性。阐述自由扩散和协助扩散的机制，通过实例说明它们在细胞物质交换中的应用。实验探究：设计并实施探究植物细胞吸水和失水的实验。学生分组进行实验操作，观察并记录实验现象。分析实验数据，得出科学结论，并与他人交流讨论。总结提升：总结自由扩散和协助扩散的特点及其在细胞物质交换中的作用，强调细胞膜选择透过性的重要性。作业布置：要求学生设计一个实验方案，探究不同浓度蔗糖溶液对植物细胞吸水和失水的影响，并预测实验结果。第2节主动运输与胞吞、胞吐教学目标：理解主动运输的机制及其在细胞物质交换中的作用。阐述胞吞、胞吐的过程及其在细胞生命活动中的作用。分析人类对通道蛋白的探索历程，理解科学研究方法的运用。教学重难点：重点：主动运输的机制、胞吞和胞吐的过程。难点：主动运输与被动运输的区别与联系、胞吞和胞吐过程的可视化与理解。教学过程：复习旧知：回顾细胞膜的选择透过性、自由扩散和协助扩散的机制。新知讲授：阐述主动运输的机制，通过实例说明它在细胞物质交换中的应用。介绍胞吞、胞吐的过程及其在细胞生命活动中的作用。科学史话：通过讲述人类对通道蛋白的探索历程，引导学生理解科学研究方法的运用和科学发现的逻辑过程。案例分析：选取相关案例，如囊性纤维化等疾病与物质跨膜运输的关系，引导学生分析并讨论。总结提升：总结主动运输、胞吞和胞吐的特点及其在细胞生命活动中的作用，强调细胞膜在细胞物质交换中的核心地位。作业布置：要求学生收集资料，了解一种与物质跨膜运输相关的疾病，分析其发病机制与治疗方法，并撰写一篇小论文。通过以上教学设计，旨在帮助学生全面理解细胞的物质输入和输出机制，培养生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科核心素养。通过实验探究和科学史话等形式，激发学生的学习兴趣和探索精神，提高他们的科学素养和实践能力。八、大单元整体教学思路一、引言在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，本大单元教学思路以“细胞的物质输入和输出”为核心内容，旨在通过一系列教学活动，帮助学生深入理解细胞膜的结构与功能，掌握物质跨膜运输的基本方式，特别是被动运输（包括自由扩散和协助扩散）和主动运输，以及胞吞和胞吐等高级运输方式。通过探究植物细胞的吸水和失水实验，以及人类对通道蛋白的探索历程，培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科核心素养。二、教学目标设定（一）生命观念结构与功能观：学生能够理解细胞膜作为生命系统的边界，不仅是将细胞内外环境隔开的屏障，更是控制物质进出细胞的门户。通过探究植物细胞的吸水和失水实验，学生能够认识到细胞壁、原生质层在细胞吸水与失水过程中的结构与功能关系。稳态与平衡观：学生能够理解细胞通过调节物质进出维持细胞内环境的稳态，这是细胞正常生命活动的基础。通过学习主动运输和被动运输，学生能够认识到细胞如何根据内外环境变化调整物质运输方式，以维持细胞内环境的相对稳定。进化与适应观：通过了解人类对通道蛋白的探索历程，学生能够认识到生物体在进化过程中逐渐形成了高效的物质运输系统，以适应不断变化的环境。这种进化与适应的观念有助于学生理解生命现象的多样性和统一性。（二）科学思维归纳与概括：学生能够通过对不同物质跨膜运输方式的归纳与概括，形成对物质跨膜运输机制的整体认识。例如，通过比较自由扩散、协助扩散和主动运输的特点，学生能够总结出不同运输方式所需的条件、速率以及能量需求等方面的差异。演绎与推理：学生能够通过演绎与推理的方法，预测物质在不同条件下的跨膜运输情况。例如，根据渗透作用的原理，学生能够推理出植物细胞在不同浓度溶液中会发生吸水或失水的现象，并通过实验验证这一预测。批判性思维：学生能够运用批判性思维，对生物学实验和理论进行分析和评价。例如，在探究植物细胞吸水和失水实验中，学生能够识别实验设计的合理性，提出改进建议，并对实验结果进行客观分析。创造性思维：学生能够运用创造性思维，设计新的实验方案或解决生物学问题。例如，在了解通道蛋白的作用后，学生能够尝试设计实验来探究特定通道蛋白对细胞物质运输的影响。（三）科学探究提出问题：学生能够根据生物学现象和实验观察，提出具有探究价值的问题。例如，在观察植物细胞质壁分离和复原现象时，学生能够提出“为什么植物细胞会发生质壁分离和复原？”等问题。设计实验：学生能够根据探究问题，设计合理的实验方案。这包括选择适当的实验材料、确定实验步骤、预测实验结果等。例如，在探究植物细胞吸水和失水实验中，学生能够设计实验来探究不同浓度溶液对植物细胞吸水和失水的影响。实施实验：学生能够按照实验方案，认真实施实验，并准确记录实验数据。在实验过程中，学生能够注意实验安全，遵守实验室规则。分析结果：学生能够运用统计和图表等方法，对实验数据进行分析和处理，得出实验结论。例如，通过绘制细胞体积随时间变化的曲线图，学生能够分析出植物细胞在不同浓度溶液中的吸水和失水情况。交流讨论：学生能够将自己的实验过程和结果与他人进行交流讨论，分享实验心得和体会。通过交流讨论，学生能够发现自己在实验设计和实施过程中的不足之处，并吸取他人的经验和教训。（四）社会责任健康意识：学生能够理解细胞物质运输与人体健康的关系，形成健康的生活方式和饮食习惯。例如，通过学习细胞膜对物质的选择性透过性，学生能够认识到某些物质（如药物、毒素等）可能通过细胞膜进入细胞，对人体健康产生影响。环保意识：学生能够理解生物体与环境之间的相互关系，形成环保意识和社会责任感。例如，通过学习植物细胞对水分的吸收和释放过程，学生能够认识到植物在维持生态系统水循环中的重要作用，从而增强保护植物和环境的意识。科学传播：学生能够运用所学生物学知识，向他人传播科学思想和科学方法。例如，学生可以向家人和朋友介绍细胞膜的结构和功能、物质跨膜运输的机制等知识，提高公众对生物学的认识和兴趣。参与决策：学生能够关注生物学相关的社会议题和政策决策，运用生物学知识提出自己的见解和建议。例如，在面对转基因食品等社会热点问题时，学生能够运用所学知识进行分析和评价，提出自己的看法和建议。三、教学内容分析本大单元教学内容主要包括两个部分：一是细胞膜的结构与功能以及物质跨膜运输的基本方式（包括被动运输和主动运输）；二是通过探究植物细胞的吸水和失水实验以及人类对通道蛋白的探索历程来深化对物质跨膜运输机制的理解。（一）细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的外层边界，具有选择透过性。细胞膜主要由磷脂双分子层和镶嵌在其中的蛋白质组成。磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架，而蛋白质则赋予了细胞膜多种功能，如物质运输、信号传导等。（二）物质跨膜运输的基本方式被动运输：包括自由扩散和协助扩散两种方式。自由扩散是指物质顺浓度梯度通过细胞膜的过程，不需要消耗能量；协助扩散则是指物质在膜蛋白的协助下顺浓度梯度通过细胞膜的过程，也不需要消耗能量。主动运输：是指物质逆浓度梯度通过细胞膜的过程，需要消耗能量。主动运输通常依赖于膜蛋白（如载体蛋白和通道蛋白）的协助来完成。（三）探究植物细胞的吸水和失水实验本实验通过观察植物细胞在不同浓度溶液中的吸水和失水现象，来探究细胞膜对物质的选择透过性以及渗透作用的原理。实验过程中，学生需要运用显微镜观察植物细胞的形态变化，并记录细胞体积随时间的变化情况。（四）人类对通道蛋白的探索历程本部分内容介绍了人类对通道蛋白的探索历程和研究成果。通过了解通道蛋白的结构和功能特点，学生能够更深入地理解细胞膜对物质的选择透过性机制以及物质跨膜运输的分子基础。四、教学策略与方法（一）情境教学通过创设真实或模拟的情境来激发学生的学习兴趣和探究欲望。例如，在介绍细胞膜的结构与功能时，可以运用动画或模型来展示细胞膜的结构特点；在探究植物细胞的吸水和失水实验时，可以让学生亲自观察植物细胞在不同浓度溶液中的形态变化。（二）合作学习通过小组合作学习的方式来促进学生的交流和互动。例如，在设计实验方案和实施实验过程中，可以让学生分组进行讨论和合作；在分析实验结果和交流讨论环节中，可以让学生分享自己的实验心得和体会。（三）探究学习通过引导学生进行探究学习来培养他们的科学探究能力和创新精神。例如，在探究植物细胞的吸水和失水实验时，可以让学生自己设计实验方案并实施实验；在了解人类对通道蛋白的探索历程时，可以让学生尝试设计实验来探究特定通道蛋白对细胞物质运输的影响。（四）信息技术应用通过运用信息技术手段来丰富教学手段和提高教学效果。例如，在介绍细胞膜的结构与功能时，可以运用多媒体课件来展示细胞膜的结构特点；在探究植物细胞的吸水和失水实验时，可以运用数码相机或显微镜摄像系统来记录细胞形态变化过程。五、教学流程设计（一）导入新课（约5分钟）通过展示一些与细胞膜和物质跨膜运输相关的图片或视频来引入新课内容。例如，可以展示细胞膜的结构示意图、物质跨膜运输的动画等。然后引导学生思考：细胞膜是如何控制物质进出的？物质跨膜运输有哪些方式？从而激发学生的学习兴趣和探究欲望。（二）讲授新知（约30分钟）细胞膜的结构与功能（约10分钟）首先介绍细胞膜的基本组成成分（磷脂双分子层和蛋白质）和结构特点（流动性、选择透过性等）。然后引导学生思考：细胞膜的选择透过性是如何实现的？物质是如何通过细胞膜进行运输的？从而引出物质跨膜运输的基本方式。物质跨膜运输的基本方式（约15分钟）首先介绍被动运输（自由扩散和协助扩散）和主动运输的概念和特点。然后通过动画或图示来展示不同运输方式的过程和机制。接着引导学生思考：不同运输方式适用于哪些物质？它们之间有何异同？从而加深学生对物质跨膜运输机制的理解。人类对通道蛋白的探索历程（约5分钟）简要介绍人类对通道蛋白的探索历程和研究成果。然后引导学生思考：通道蛋白在物质跨膜运输中起什么作用？它们是如何被发现的？从而拓宽学生的视野和知识面。（三）实验探究（约30分钟）分组讨论实验方案（约10分钟）将学生分成若干小组，让他们讨论并设计探究植物细胞吸水和失水的实验方案。在讨论过程中，教师要引导学生注意实验设计的合理性、可操作性和安全性等方面的问题。实施实验并记录数据（约15分钟）让学生按照自己设计的实验方案进行实验操作，并记录细胞体积随时间的变化情况。在实验过程中，教师要巡回指导，帮助学生解决实验中遇到的问题和困难。分析结果并得出结论（约5分钟）让学生运用统计和图表等方法对实验数据进行分析和处理，并得出实验结论。然后引导学生将实验结果与理论预期进行比较和分析，探讨实验误差的可能来源和改进措施。（四）交流讨论（约10分钟）让学生将自己的实验过程和结果与他人进行交流讨论。在交流讨论过程中，教师要鼓励学生积极发言、分享心得和体会；同时也要注意引导学生客观评价他人的实验方案和结果，并提出自己的见解和建议。（五）总结拓展（约10分钟）首先对本节课的学习内容进行总结回顾，强调细胞膜的结构与功能、物质跨膜运输的基本方式以及探究植物细胞吸水和失水实验的重要性和意义。然后引导学生思考：除了本节课介绍的内容外，还有哪些与细胞膜和物质跨膜运输相关的知识和问题值得我们进一步探究和学习？从而激发学生的探究欲望和学习兴趣。六、学业评价设计（一）过程性评价课堂参与度：通过观察学生在课堂上的表现来评价他们的学习态度和参与度。例如，可以记录学生发言的次数和质量、小组讨论的活跃程度等指标来评价学生的学习积极性和合作精神。实验操作能力：通过观察学生在实验操作中的表现来评价他们的实验技能和动手能力。例如，可以记录学生实验操作的规范性、准确性和安全性等指标来评价他们的实验技能水平。作业完成情况：通过检查学生的作业完成情况来评价他们对课堂知识的掌握程度和应用能力。例如，可以布置一些与本节课内容相关的习题或案例分析题来让学生完成，并根据他们的作答情况来评价他们的学习效果。（二）终结性评价测试卷评价：通过编制一份与本节课内容相关的测试卷来评价学生对课堂知识的掌握程度和应用能力。测试卷可以包括选择题、填空题、简答题等多种题型，以全面考察学生的学习效果。实验报告评价：通过评价学生的实验报告来考察他们的实验设计能力、数据分析能力和科学表达能力。实验报告应包括实验目的、原理、材料与方法、结果与分析以及结论与讨论等部分内容，以全面反映学生的实验探究过程和学习成果。七、教学反思与展望通过本节课的教学实践，我深刻认识到情境教学、合作学习、探究学习和信息技术应用等教学策略在生物学教学中的重要性和有效性。这些教学策略不仅能够激发学生的学习兴趣和探究欲望，还能够培养他们的科学探究能力和创新精神。我也意识到在教学过程中需要注重过程性评价和终结性评价的有机结合，以全面反映学生的学习效果和发展水平。在未来的教学实践中，我将继续探索和运用更多的教学策略和方法来优化生物学教学过程和提高教学效果。我也将加强与其他教师的交流与合作，共同分享教学经验和资源，为学生的全面发展和终身发展贡献自己的力量。九、学业评价一、教学目标设定根据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2019版人教版高中生物学必修1《分子与细胞》第4章《细胞的物质输入和输出》的教学内容，本章节的教学目标设定如下：（一）生命观念结构与功能观：学生能够理解细胞膜作为细胞边界和物质交换门户的结构特点，以及这种结构如何支持其选择透过性功能，从而维持细胞内外环境的相对稳定。物质与能量观：学生能够认识到细胞通过被动运输和主动运输等方式，实现物质进出细胞，维持细胞正常的生命活动，并理解这些过程与能量的关系。稳态与平衡观：学生能够理解细胞通过调节物质进出，保持细胞内外渗透压的平衡，从而维持细胞的稳态。（二）科学思维归纳与概括：学生能够基于实验观察和数据分析，归纳出植物细胞吸水和失水的条件及原因，以及细胞膜对物质的选择透过性特点。演绎与推理：学生能够运用细胞膜的结构和功能特点，推理出不同物质跨膜运输的方式及其影响因素。批判性思维：学生能够批判性地分析实验数据，评估实验结果的可靠性，并提出改进实验设计的建议。创造性思维：学生能够结合所学知识，创造性地设计实验方案，探究不同物质跨膜运输的机制。（三）科学探究提出问题：学生能够基于生活经验和实验观察，提出关于细胞物质输入和输出的问题。设计实验：学生能够根据科学原理和实验条件，设计合理的实验方案，以探究植物细胞的吸水和失水现象。实施实验：学生能够按照实验方案，安全、准确地进行实验操作，并收集实验数据。分析数据：学生能够运用数学方法和科学思维，对实验数据进行分析和处理，得出实验结论。交流讨论：学生能够以口头或书面的形式，与他人交流实验过程和结果，共同探讨科学问题。（四）社会责任健康生活：学生能够理解细胞内外环境的平衡对生命活动的重要性，从而树立健康生活的观念，如合理饮水、保持营养均衡等。环境保护：学生能够认识到生物圈中物质循环和能量流动的重要性，从而增强环保意识，积极参与环境保护活动。科学传播：学生能够运用所学知识，向他人宣传科学原理和健康生活方式，提高公众的科学素养。二、学习目标设定基于上述教学目标，本章节的学习目标设定如下：理解细胞膜的结构与功能：学生能够描述细胞膜的基本组成和结构特点，理解细胞膜作为选择透过性屏障的功能。掌握物质跨膜运输的方式：学生能够列举并解释被动运输（包括自由扩散和协助扩散）和主动运输的基本原理和实例。探究植物细胞的吸水和失水现象：学生能够设计并实施实验，探究植物细胞在不同浓度溶液中的吸水和失水现象，理解渗透作用的概念。了解通道蛋白的作用：学生能够通过人类对通道蛋白的探索历程，了解通道蛋白在物质跨膜运输中的重要作用。分析胞吞和胞吐现象：学生能够描述胞吞和胞吐的基本过程，理解其在物质跨膜运输中的特殊作用。培养科学思维和科学探究能力：通过实验设计和数据分析，学生能够培养科学思维和科学探究能力，提高解决实际问题的能力。增强社会责任感：学生能够认识到生物学知识在社会生活中的应用价值，增强对科学、技术、社会相互关系的理解，形成正确的世界观和价值观。三、评价目标设定基于教学目标和学习目标，本章节的评价目标设定如下：（一）生命观念评价结构与功能观评价：通过观察细胞膜的结构模型或图示，评价学生是否能够理解细胞膜的结构特点及其与功能的关系。物质与能量观评价：通过分析物质跨膜运输的过程和实例，评价学生是否能够理解物质与能量在细胞生命活动中的作用和相互关系。稳态与平衡观评价：通过探究植物细胞的吸水和失水现象，评价学生是否能够理解细胞通过调节物质进出维持稳态的机制。（二）科学思维评价归纳与概括能力评价：通过实验报告或课堂讨论，评价学生是否能够归纳出实验观察的结果，并概括出植物细胞吸水和失水的条件及原因。演绎与推理能力评价：通过设计实验方案或解决科学问题，评价学生是否能够运用已知的科学原理和实验条件，推理出合理的实验设计或解决方案。批判性思维能力评价：通过评价实验数据的可靠性和实验设计的合理性，评价学生是否能够批判性地分析实验结果，并提出改进建议。创造性思维能力评价：通过评价学生设计的创新实验方案或解决科学问题的新方法，评价学生是否具有创造性思维能力。（三）科学探究评价提出问题能力评价：通过课堂讨论或作业反馈，评价学生是否能够基于生活经验和实验观察，提出具有探究价值的问题。设计实验能力评价：通过实验设计报告或课堂演示，评价学生是否能够根据科学原理和实验条件，设计合理的实验方案。实施实验能力评价：通过实验操作过程和结果记录，评价学生是否能够安全、准确地进行实验操作，并收集有效的实验数据。分析数据能力评价：通过数据分析报告或课堂讨论，评价学生是否能够运用数学方法和科学思维，对实验数据进行分析和处理，得出合理的实验结论。交流讨论能力评价：通过课堂讨论或小组汇报，评价学生是否能够以口头或书面的形式，与他人交流实验过程和结果，共同探讨科学问题。（四）社会责任评价健康生活观念评价：通过问卷调查或课堂讨论，评价学生是否能够理解细胞内外环境平衡对生命活动的重要性，并树立健康生活的观念。环保意识评价：通过环保活动参与度或环保知识测试，评价学生是否能够认识到生物圈中物质循环和能量流动的重要性，并积极参与环境保护活动。科学传播能力评价：通过科学讲座或科普文章撰写，评价学生是否能够运用所学知识，向他人宣传科学原理和健康生活方式，提高公众的科学素养。四、评价实施为了全面、公正地评价学生的学习成果，本章节将采用多种评价方式相结合的方法，具体包括：课堂观察：通过观察学生在课堂上的表现，如参与度、专注度、合作精神等，评价学生的学习态度和合作能力。作业反馈：通过批改学生的作业，如实验报告、数据分析报告、课堂笔记等，评价学生对知识点的掌握程度和思维过程。实验操作：通过观察学生的实验操作过程，如实验步骤的正确性、实验操作的规范性、实验数据的准确性等，评价学生的实验技能和科学探究能力。小组汇报：通过听取学生的小组汇报，评价学生的口头表达能力、团队合作能力和科学思维能力。测试评估：通过定期进行单元测试或期中、期末考试，评价学生对知识点的掌握程度和综合运用能力。通过以上多种评价方式的结合，可以全面、公正地评价学生的学习成果，为教师的教学反馈和学生的学习改进提供有力支持。也有助于培养学生的科学思维和科学探究能力，提高学生的生物学学科核心素养。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对2019版人教版高中生物学必修1《分子与细胞》第4章《细胞的物质输入和输出》的教学内容，本大单元的实施思路旨在通过一系列精心设计的教学活动，引导学生深入理解细胞膜的结构与功能，掌握物质跨膜运输的基本方式，包括被动运输和主动运输，以及胞吞、胞吐等过程。通过科学探究实践活动，培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任感等生物学学科核心素养。具体实施思路如下：情境导入与问题驱动：通过创设生活实例或科学史话等情境，引发学生对细胞膜功能的思考，提出探究问题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。理论学习与概念建构：结合教材内容，系统讲解细胞膜的结构与功能，以及物质跨膜运输的基本原理和方式，帮助学生构建生物学核心概念。科学探究与实验实践：通过组织学生进行植物细胞吸水和失水的探究实验，以及胞吞、胞吐过程的模拟实验，让学生在实践中深化对理论知识的理解，培养科学探究能力和实验操作技能。科学史话与思维拓展：引入人类对通道蛋白的探索历程等科学史话，拓宽学生的科学视野，培养学生的科学思维和创新意识。讨论交流与合作学习：通过小组讨论、交流汇报等形式，促进学生的合作学习与思维碰撞，培养学生的沟通能力和团队协作能力。总结反思与评价反馈：对本单元的学习内容进行总结反思，通过形成性评价和总结性评价相结合的方式，及时反馈学生的学习情况，调整教学策略，促进学生的持续发展。二、教学目标设定（一）生命观念理解细胞膜是细胞与外界环境进行物质交换的边界，能够运用结构与功能相适应的观念解释细胞膜的结构与功能关系。认识生命体通过物质跨膜运输维持细胞内环境的相对稳定，形成稳态与平衡的生命观念。（二）科学思维能够基于事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析物质跨膜运输的过程和机制。培养批判性思维，能够质疑和评估科学解释和实验数据，形成严谨的科学态度。（三）科学探究掌握科学探究的基本方法和步骤，能够设计并实施简单的生物实验，收集和分析实验数据，得出科学结论。通过探究植物细胞的吸水和失水等实验活动，提高实践能力和问题解决能力。（四）社会责任关注生物学技术在生产生活中的应用，如药物研发、农业生产等领域，形成科学服务社会的意识。树立生态文明观念，参与环境保护和可持续发展等社会实践活动，承担社会责任。三、教学结构图细胞的物质输入和输出├──1.被动运输│├──1.1水进出细胞的原理││├──渗透作用││├──植物细胞的质壁分离与复原│├──1.2自由扩散与协助扩散││├──自由扩散实例││├──协助扩散实例││├──转运蛋白（载体蛋白与通道蛋白）│├──1.3探究・实践：探究植物细胞的吸水和失水││├──实验设计││├──实验操作││├──实验观察与记录││├──实验结果分析│├──1.4科学史话：人类对通道蛋白的探索历程││├──通道蛋白的发现││├──通道蛋白的结构与功能││├──通道蛋白的研究意义├──2.主动运输与胞吞、胞吐│├──2.1主动运输的原理与实例││├──主动运输的特点││├──主动运输的实例（如甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘）│├──2.2胞吞与胞吐││├──胞吞的过程与实例││├──胞吐的过程与实例││├──胞吞、胞吐的意义│├──2.3探究・实践：模拟胞吞、胞吐过程││├──实验设计││├──实验操作││├──实验观察与记录││├──实验结果分析├──3.教学总结与反思│├──生命观念的形成│├──科学思维的提升│├──科学探究能力的培养│├──社会责任感的增强四、具体教学实施步骤（一）情境导入与问题驱动（第1课时）情境导入：通过展示生活中的实例，如腌制咸菜时蔬菜出水、植物细胞质壁分离现象等，引导学生思考这些现象背后的生物学原理。提问：为什么植物细胞在高浓度溶液中会失水？水分子是如何进出细胞的？问题驱动：引导学生提出探究问题：植物细胞吸水和失水的条件是什么？如何设计实验进行探究？（二）理论学习与概念建构（第2-3课时）细胞膜的结构与功能：讲解细胞膜的主要成分（磷脂双分子层和蛋白质）以及细胞膜的功能（物质运输、信息传递、细胞识别等）。强调细胞膜作为细胞与外界环境进行物质交换的边界的重要性。被动运输的原理与方式：介绍渗透作用的概念和原理，通过图示和动画演示水分子通过半透膜的扩散过程。讲解自由扩散和协助扩散的概念、特点和实例，重点介绍转运蛋白（载体蛋白与通道蛋白）的作用。主动运输的原理与实例：介绍主动运输的概念和特点，强调主动运输需要消耗能量和载体蛋白的协助。通过实例（如甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘）讲解主动运输在生物体中的作用和意义。（三）科学探究与实验实践（第4-6课时）探究植物细胞的吸水和失水：实验设计：引导学生设计探究植物细胞吸水和失水的实验方案，包括实验材料的选择（如紫色的洋葱鳞片叶）、实验步骤的设计等。实验操作：指导学生进行实验操作，包括制作洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片、观察细胞在清水和蔗糖溶液中的变化等。实验观察与记录：要求学生认真观察实验现象，并详细记录实验结果。实验结果分析：引导学生分析实验结果，得出植物细胞吸水和失水的条件以及质壁分离与复原的原理。模拟胞吞、胞吐过程：实验设计：设计模拟胞吞、胞吐过程的实验方案，如使用不同颜色的小球代表大分子物质和细胞膜等。实验操作：指导学生进行实验操作，模拟胞吞和胞吐的过程。实验观察与记录：要求学生认真观察实验现象，并详细记录实验结果。实验结果分析：引导学生分析实验结果，理解胞吞和胞吐的过程和意义。（四）科学史话与思维拓展（第7课时）人类对通道蛋白的探索历程：介绍通道蛋白的发现过程、结构特点以及研究意义。通过科学史话的形式，讲述科学家们在探索通道蛋白过程中的艰辛与成就，激发学生的科学兴趣和探索精神。思维拓展：引导学生思考通道蛋白在生物学和医学领域的应用前景，如药物研发、疾病治疗等。鼓励学生提出自己的见解和想法，培养创新思维和批判性思维能力。（五）讨论交流与合作学习（第8课时）小组讨论：将学生分成若干小组，每组围绕一个与物质跨膜运输相关的议题进行讨论。议题可以包括：细胞膜在物质运输中的作用、不同物质跨膜运输方式的比较、通道蛋白的研究进展等。交流汇报：每组选派代表进行汇报，分享小组讨论的成果和见解。其他同学可以提问和补充，促进思维的碰撞和交流。（六）总结反思与评价反馈（第9-10课时）教学总结：对本单元的学习内容进行总结回顾，强调细胞膜的结构与功能、物质跨膜运输的基本方式以及科学探究的基本方法和步骤。引导学生总结自己的学习收获和体会。反思评价：组织学生进行自我评价和相互评价，反思自己在学习过程中的表现和不足。教师根据学生的表现给予及时的反馈和指导，帮助学生改进学习方法和提高学习效率。形成性评价：通过课堂提问、小组讨论、实验报告等形式，及时了解学生的学习情况和掌握程度。根据学生的表现给予形成性评价，及时调整教学策略和方法。总结性评价：在单元学习结束后，组织学生进行一次总结性测试或作业，全面评估学生的学习成果。根据测试结果分析学生的学习情况，为后续教学提供参考和依据。通过以上教学实施步骤，旨在帮助学生深入理解细胞膜的结构与功能以及物质跨膜运输的基本方式，培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任感等生物学学科核心素养。通过科学探究实践活动和合作学习等方式，提高学生的实践能力和团队协作能力，为学生的全面发展奠定坚实的基础。十一、大情境、大任务创设在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对2019版人教版高中生物学必修1《分子与细胞》第4章《细胞的物质输入和输出》的教学内容，我们精心创设了一个大情境与大任务，旨在通过一系列连贯、有趣且具有探究性的活动，引导学生深入理解细胞膜的结构与功能，掌握物质跨膜运输的基本方式，同时培养学生的生物学学科核心素养。一、大情境设定情境背景：在一个充满活力的生态园中，种植着各种各样的植物。这些植物在生长过程中，会不断地与周围环境进行物质交换，以维持其生命活动的正常进行。生态园近期遭遇了一些问题：部分植物出现了萎蔫现象，而另一些植物则在同样的条件下茁壮成长。为了探究这一现象背后的原因，生态园的管理员决定邀请一群高中生物学爱好者，通过科学实验和探究，找出导致植物萎蔫的真正原因，并提出有效的解决方案。情境角色：学生角色：高中生物学爱好者，被邀请参与生态园植物萎蔫问题的探究。教师角色：生态园的科学顾问，负责引导学生开展探究活动，并提供必要的指导和支持。二、大任务设计任务名称：揭秘植物萎蔫之谜——探究植物细胞的吸水和失水机制任务目标：生命观念：理解细胞膜是细胞与外界环境进行物质交换的边界，能够运用结构与功能相适应的观念解释细胞膜的结构与功能关系。认识生命体通过物质跨膜运输维持细胞内环境的相对稳定，形成稳态与平衡的生命观念。科学思维：能够基于事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析物质跨膜运输的过程和机制。培养批判性思维，能够质疑和评估科学解释和实验数据，形成严谨的科学态度。科学探究：掌握科学探究的基本方法和步骤，能够设计并实施简单的生物实验，收集和分析实验数据，得出科学结论。通过探究植物细胞的吸水和失水等实验活动，提高实践能力和问题解决能力。社会责任：关注生物学技术在生产生活中的应用，如农业生产中的植物养护等，形成科学服务社会的意识。树立生态文明观念，参与环境保护和可持续发展等社会实践活动，承担社会责任。任务流程：（一）情境导入与问题驱动（第1课时）情境导入：通过展示生态园中植物萎蔫和茁壮成长的对比图片或视频，引导学生思考植物萎蔫可能的原因，并提出探究问题：“植物细胞在什么条件下会吸水或失水？水分子是如何进出细胞的？”问题驱动：引导学生提出探究问题：植物细胞吸水和失水的条件是什么？如何设计实验进行探究？分组讨论，形成初步的实验设计思路。（二）理论学习与概念建构（第2-3课时）细胞膜的结构与功能：讲解细胞膜的主要成分（磷脂双分子层和蛋白质）以及细胞膜的功能（物质运输、信息传递、细胞识别等）。强调细胞膜作为细胞与外界环境进行物质交换的边界的重要性。被动运输的原理与方式：介绍渗透作用的概念和原理，通过图示和动画演示水分子通过半透膜的扩散过程。讲解自由扩散和协助扩散的概念、特点和实例，重点介绍转运蛋白（载体蛋白与通道蛋白）的作用。主动运输的原理与实例（简要介绍，为后续实验做铺垫）：介绍主动运输的概念和特点，强调主动运输需要消耗能量和载体蛋白的协助。通过实例（如甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘）讲解主动运输在生物体中的作用和意义。（三）科学探究与实验实践（第4-6课时）探究植物细胞的吸水和失水：实验设计：引导学生根据前期讨论，完善实验设计，包括实验材料的选择（如紫色的洋葱鳞片叶）、实验步骤的设计等。强调实验对照原则，确保实验结果的准确性。实验操作：指导学生进行实验操作，包括制作洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片、观察细胞在清水和蔗糖溶液中的变化等。提醒学生注意实验安全，正确使用实验器材。实验观察与记录：要求学生认真观察实验现象，如细胞在清水和蔗糖溶液中的形态变化、原生质层的位置等。详细记录实验结果，为后续分析提供数据支持。实验结果分析：引导学生分析实验结果，得出植物细胞吸水和失水的条件以及质壁分离与复原的原理。通过小组讨论，形成实验报告，汇报实验结果和分析结论。模拟胞吞、胞吐过程（作为拓展实验）：设计模拟胞吞、胞吐过程的实验方案，如使用不同颜色的小球代表大分子物质和细胞膜等。指导学生进行实验操作，模拟胞吞和胞吐的过程。观察实验现象，记录实验结果，并分析胞吞和胞吐的过程和意义。（四）科学史话与思维拓展（第7课时）人类对通道蛋白的探索历程：介绍通道蛋白的发现过程、结构特点以及研究意义。通过科学史话的形式，讲述科学家们在探索通道蛋白过程中的艰辛与成就，激发学生的科学兴趣和探索精神。思维拓展：引导学生思考通道蛋白在生物学和医学领域的应用前景，如药物研发、疾病治疗等。鼓励学生提出自己的见解和想法，培养创新思维和批判性思维能力。组织学生进行小组讨论，分享彼此的思考和见解。（五）讨论交流与合作学习（第8课时）小组讨论：将学生分成若干小组，每组围绕一个与物质跨膜运输相关的议题进行讨论。议题可以包括：细胞膜在物质运输中的作用、不同物质跨膜运输方式的比较、通道蛋白的研究进展及其对农业生产的影响等。交流汇报：每组选派代表进行汇报，分享小组讨论的成果和见解。其他同学可以提问和补充，促进思维的碰撞和交流。教师对学生的汇报进行点评和总结，提出改进建议。（六）总结反思与评价反馈（第9-10课时）教学总结：对本单元的学习内容进行总结回顾，强调细胞膜的结构与功能、物质跨膜运输的基本方式以及科学探究的基本方法和步骤。引导学生总结自己的学习收获和体会，形成对细胞物质输入和输出的全面认识。反思评价：组织学生进行自我评价和相互评价，反思自己在学习过程中的表现和不足。教师根据学生的表现给予及时的反馈和指导，帮助学生改进学习方法和提高学习效率。形成性评价：通过课堂提问、小组讨论、实验报告等形式，及时了解学生的学习情况和掌握程度。根据学生的表现给予形成性评价，及时调整教学策略和方法。总结性评价：在单元学习结束后，组织学生进行一次总结性测试或作业，全面评估学生的学习成果。根据测试结果分析学生的学习情况，为后续教学提供参考和依据。三、大情境与大任务的意义与价值通过本大情境与大任务的创设与实施，学生不仅能够深入理解细胞膜的结构与功能以及物质跨膜运输的基本方式，还能够通过科学探究实践活动和合作学习等方式，提高实践能力和团队协作能力。本大情境与大任务还注重培养学生的生物学学科核心素养，特别是生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面的能力。这些素养的培养将为学生未来的学习和生活奠定坚实的基础，使他们能够更好地适应社会发展的需求，成为具有创新精神和实践能力的优秀人才。本大情境与大任务还具有一定的现实意义和应用价值。通过探究植物细胞的吸水和失水机制，学生可以了解到农业生产中植物养护的重要性，为未来的农业生产提供科学依据和技术支持。通过对通道蛋白的研究进展的了解，学生可以认识到生物学技术在医药、环保等领域的应用前景，激发他们对生物科学的兴趣和热爱。本大情境与大任务的创设与实施是符合《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》要求的，也是符合学生发展需求的。通过本大情境与大任务的实施，我们有望培养出更多具有生物学学科核心素养的优秀人才，为我国的生物科学事业和社会发展做出更大的贡献。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：细胞的物质输入和输出课时设计：第1课时：情境导入与问题驱动第2-3课时：理论学习与概念建构第4-6课时：科学探究与实验实践第7课时：科学史话与思维拓展第8课时：讨论交流与合作学习第9-10课时：总结反思与评价反馈（二）学习目标高中生物学学科核心素养：生命观念：理解细胞膜是细胞与外界环境进行物质交换的边界，能够运用结构与功能相适应的观念解释细胞膜的结构与功能关系。认识生命体通过物质跨膜运输维持细胞内环境的相对稳定，形成稳态与平衡的生命观念。科学思维：能够基于事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析物质跨膜运输的过程和机制。培养批判性思维，能够质疑和评估科学解释和实验数据，形成严谨的科学态度。科学探究：掌握科学探究的基本方法和步骤，能够设计并实施简单的生物实验，收集和分析实验数据，得出科学结论。通过探究植物细胞的吸水和失水等实验活动，提高实践能力和问题解决能力。社会责任：关注生物学技术在生产生活中的应用，如药物研发、农业生产等领域，形成科学服务社会的意识。树立生态文明观念，参与环境保护和可持续发展等社会实践活动，承担社会责任。（三）评价任务情境导入与问题驱动（第1课时）：评价任务：通过生活实例或科学史话情境，观察学生是否能提出与细胞膜功能和物质跨膜运输相关的探究问题，评价学生的问题意识和探究欲望。理论学习与概念建构（第2-3课时）：评价任务：通过课堂提问和小组讨论，检查学生对细胞膜结构、功能以及物质跨膜运输基本原理和方式的掌握情况，评价学生的概念建构能力。科学探究与实验实践（第4-6课时）：评价任务：通过观察学生的实验操作过程、实验记录和实验报告，评价学生的实验设计、实验操作和数据分析能力。通过小组汇报和交流，评价学生的科学探究能力和团队协作能力。科学史话与思维拓展（第7课时）：评价任务：通过学生对科学史话内容的理解和讨论，评价学生的科学思维能力和批判性思维能力。通过学生提出的应用前景和创新想法，评价学生的创新意识和科学应用能力。讨论交流与合作学习（第8课时）：评价任务：通过小组讨论和汇报，评价学生的沟通能力和团队协作能力。通过观察学生在讨论中的表现和参与度，评价学生的主动学习能力和批判性思维能力。总结反思与评价反馈（第9-10课时）：评价任务：通过学生的自我评价、相互评价以及教师的总结性评价，全面评估学生的学习成果和学科核心素养的发展水平。通过总结性测试或作业，检查学生对本单元知识的掌握情况和应用能力。（四）学习过程1.情境导入与问题驱动（第1课时）活动设计：通过展示生活中的实例，如腌制咸菜时蔬菜出水、植物细胞质壁分离现象等，引导学生思考这些现象背后的生物学原理。提问：为什么植物细胞在高浓度溶液中会失水？水分子是如何进出细胞的？学生活动：观察生活实例，提出探究问题，如植物细胞吸水和失水的条件是什么？如何设计实验进行探究？教师活动：引导学生思考，提出探究方向，为后续的理论学习和实验探究奠定基础。2.理论学习与概念建构（第2-3课时）活动设计：结合教材内容，系统讲解细胞膜的结构与功能，以及物质跨膜运输的基本原理和方式。重点介绍渗透作用、自由扩散、协助扩散和主动运输等概念。学生活动：认真听讲，做好笔记，参与课堂讨论，提出疑问和见解。教师活动：通过图示、动画和实例演示，帮助学生理解细胞膜的结构与功能以及物质跨膜运输的过程和机制。及时解答学生的疑问，纠正学生的错误理解。3.科学探究与实验实践（第4-6课时）活动设计：实验一：探究植物细胞的吸水和失水。引导学生设计实验方案，进行实验操作，观察实验现象，记录实验结果，并分析实验结果。实验二：模拟胞吞、胞吐过程。通过模拟实验，让学生理解胞吞和胞吐的过程和意义。学生活动：实验一：设计实验方案，选择实验材料，进行实验操作，观察并记录细胞在清水和蔗糖溶液中的变化。分析实验结果，得出植物细胞吸水和失水的条件以及质壁分离与复原的原理。实验二：设计模拟实验方案，使用不同颜色的小球代表大分子物质和细胞膜等，模拟胞吞和胞吐的过程。观察并记录实验现象，分析胞吞和胞吐的过程和意义。教师活动：指导学生进行实验设计、实验操作和实验观察，及时解答学生在实验过程中遇到的问题。组织学生进行实验结果的交流和讨论，评价学生的实验设计和实验操作能力。4.科学史话与思维拓展（第7课时）活动设计：介绍人类对通道蛋白的探索历程，包括通道蛋白的发现过程、结构特点以及研究意义。通过科学史话的形式，讲述科学家们在探索通道蛋白过程中的艰辛与成就。学生活动：认真听讲，做好笔记，参与课堂讨论。思考通道蛋白在生物学和医学领域的应用前景，提出自己的见解和想法。教师活动：通过生动的讲述和丰富的实例，激发学生的学习兴趣和探索精神。引导学生思考通道蛋白的应用前景和创新方向，培养学生的创新意识和科学应用能力。5.讨论交流与合作学习（第8课时）活动设计：将学生分成若干小组，每组围绕一个与物质跨膜运输相关的议题进行讨论。议题可以包括：细胞膜在物质运输中的作用、不同物质跨膜运输方式的比较、通道蛋白的研究进展等。学生活动：积极参与小组讨论，发表自己的见解和想法。与小组成员交流互动，共同解决问题。选派代表进行汇报，分享小组讨论的成果和见解。教师活动：组织学生进行小组讨论和汇报交流，及时给予指导和评价。鼓励学生提出自己的见解和想法，培养学生的沟通能力和团队协作能力。6.总结反思与评价反馈（第9-10课时）活动设计：对本单元的学习内容进行总结回顾，强调细胞膜的结构与功能、物质跨膜运输的基本方式以及科学探究的基本方法和步骤。引导学生进行自我评价和相互评价，反思自己在学习过程中的表现和不足。组织学生进行总结性测试或作业，全面评估学生的学习成果。学生活动：认真总结本单元的学习内容，反思自己的学习过程和学习成果。进行自我评价和相互评价，提出改进意见和建议。完成总结性测试或作业，检查自己的学习成果。教师活动：对学生的总结反思和评价反馈给予及时的指导和评价。根据学生的表现给予反馈和指导，帮助学生改进学习方法和提高学习效率。对学生的总结性测试或作业进行批改和评价，全面评估学生的学习成果和学科核心素养的发展水平。（五）作业与检测作业设计：作业一：设计并完成一份关于细胞膜结构与功能的探究报告。要求学生结合教材内容和生活实例，探究细胞膜的结构与功能关系，并撰写探究报告。作业二：设计并实施一个探究植物细胞吸水和失水的实验方案。要求学生设计实验方案、选择实验材料、进行实验操作、观察并记录实验现象、分析实验结果并撰写实验报告。作业三：收集并整理关于通道蛋白的研究进展和应用前景的资料。要求学生通过图书馆、互联网等途径收集相关资料，并进行整理和分析。检测设计：检测一：课堂提问与讨论。通过课堂提问和讨论的方式，检查学生对本单元知识点的掌握情况和应用能力。检测二：小组汇报与交流。通过小组汇报和交流的方式，评价学生的沟通能力和团队协作能力。检测三：总结性测试或作业。通过总结性测试或作业的方式，全面评估学生的学习成果和学科核心素养的发展水平。（六）学后反思通过本单元的学习，学生对细胞膜的结构与功能以及物质跨膜运输的基本方式有了更深入的理解。通过科学探究和实验实践活动，学生的实践能力和问题解决能力得到了提高。通过科学史话和思维拓展活动，学生的科学思维能力和创新意识得到了培养。在教学过程中也存在一些不足之处，如部分学生对实验操作的熟练程度不够、对科学史话内容的理解不够深入等。在今后的教学中，我将进一步加强实验教学的指导和管理，提高学生的实验操作能力；加强对科学史话内容的讲解和引导，帮助学生更深入地理解科学发展的历程和意义。我还将注重培养学生的沟通能力和团队协作能力，为学生的全面发展奠定坚实的基础。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，生物学课程应以提高学生的生物学学科核心素养为宗旨，通过多样化的实践活动和跨学科学习，培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。在必修1《分子与细胞》第4章《细胞的物质输入和输出》的教学中，通过学科实践与跨学科学习设计，旨在帮助学生深入理解细胞膜的结构与功能，掌握物质跨膜运输的基本方式，同时培养学生的综合素养。二、教学目标（一）生命观念理解细胞膜的结构与功能：学生能够认识到细胞膜是细胞与外界环境进行物质交换的边界，理解细胞膜的主要成分（磷脂双分子层和蛋白质）及其功能（物质运输、信息传递、细胞识别等）。形成稳态与平衡的生命观念：通过探究植物细胞的吸水和失水实验，学生能够理解生命体通过物质跨膜运输维持细胞内环境的相对稳定，形成稳态与平衡的生命观念。（二）科学思维运用科学方法分析问题：学生能够基于事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析物质跨膜运输的过程和机制。培养批判性思维：学生能够质疑和评估科学解释和实验数据，形成严谨的科学态度，理解科学知识的相对性和可证伪性。（三）科学探究掌握科学探究的基本方法：学生能够掌握科学探究的基本方法和步骤，包括提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、收集和分析数据、得出结论等。提高实践能力和问题解决能力：通过探究植物细胞的吸水和失水实验以及模拟胞吞、胞吐过程，学生能够提高实践能力和问题解决能力，体验科学探究的乐趣和成就感。（四）社会责任关注生物学技术在生产生活中的应用：学生能够关注生物学技术在生产生活中的应用，如药物研发、农业生产等领域，形成科学服务社会的意识。树立生态文明观念：通过探究植物细胞的吸水和失水实验，学生能够理解水分对植物生长的重要性，树立生态文明观念，参与环境保护和可持续发展等社会实践活动，承担社会责任。三、学习目标（一）被动运输部分知识目标：学生能够理解渗透作用的概念和原理，掌握自由扩散和协助扩散的概念、特点和实例，认识转运蛋白（载体蛋白与通道蛋白）在物质跨膜运输中的作用。能力目标：学生能够设计并实施探究植物细胞吸水和失水的实验方案，收集和分析实验数据，得出科学结论，提高实验操作技能和科学探究能力。素养目标：通过探究植物细胞的吸水和失水实验，学生能够形成稳态与平衡的生命观念，培养科学思维和科学探究能力，增强社会责任感。（二）主动运输与胞吞、胞吐部分知识目标：学生能够理解主动运输的概念和特点，掌握主动运输与被动运输的区别，认识胞吞和胞吐的过程和意义。能力目标：学生能够设计并实施模拟胞吞、胞吐过程的实验方案，收集和分析实验数据，得出科学结论，提高实验操作技能和科学探究能力。素养目标：通过主动运输与胞吞、胞吐的学习，学生能够进一步理解细胞膜的选择透过性，形成生命观念，培养科学思维和科学探究能力，增强社会责任感。四、作业目标设定（一）生命观念作业1：观察并记录不同浓度的蔗糖溶液对植物细胞质壁分离的影响，分析细胞吸水和失水的条件，形成稳态与平衡的生命观念。作业2：搜集并整理关于细胞膜上通道蛋白的研究资料，理解通道蛋白在物质跨膜运输中的作用，形成结构与功能相适应的生命观念。（二）科学思维作业3：设计并实施探究不同温度下植物细胞质壁分离速率的实验方案，分析温度对细胞膜通透性的影响，培养科学思维和批判性思维能力。作业4：分析并讨论药物研发中针对细胞膜上物质运输通道的策略，理解科学思维在解决实际问题中的应用。（三）科学探究作业5：以小组为单位，设计并实施探究不同物质（如葡萄糖、氨基酸等）跨膜运输方式的实验方案，收集和分析实验数据，得出科学结论，提高科学探究能力。作业6：利用模型或动画模拟胞吞、胞吐过程，理解大分子物质进出细胞的方式和意义，提高实验操作技能和科学探究能力。（四）社会责任作业7：参与社区或学校的环保活动，如植树造林、垃圾分类等，理解生物学技术在环境保护中的应用，增强社会责任感。作业8：搜集并整理关于生物学技术在农业生产中应用的资料，如转基因作物、生物肥料等，理解科学服务社会的意义，增强社会责任感。五、学科实践与跨学科学习设计（一）学科实践1.探究植物细胞的吸水和失水实验实验目的：通过探究植物细胞的吸水和失水实验，理解渗透作用的概念和原理，掌握自由扩散和协助扩散的概念和实例。实验材料：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、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水等。实验步骤：选取新鲜洋葱鳞片叶，用刀片在外表皮上划一方框，用镊子撕下表皮。在洁净的载玻片上滴一滴清水，将撕下的表皮放在水滴中展平，盖上盖玻片，制成临时装片。用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小以及原生质层的位置。从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。重复几次，使洋葱鳞片叶表皮浸润在蔗糖溶液中。观察并记录细胞的变化，如中央液泡的大小、原生质层的位置、细胞的大小等。在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流。重复几次，使洋葱鳞片叶表皮浸润在清水中。再次观察并记录细胞的变化。实验结果分析：当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞失水，中央液泡变小，原生质层与细胞壁分离，发生质壁分离现象。当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞吸水，中央液泡变大，原生质层恢复原位，发生质壁分离复原现象。结论：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞通过渗透作用吸水和失水。2.模拟胞吞、胞吐过程实验实验目的：通过模拟胞吞、胞吐过程实验，理解大分子物质进出细胞的方式和意义。实验材料：不同颜色的小球（代表大分子物质）、透明塑料膜（代表细胞膜）、吸管（代表囊泡）等。实验步骤：将透明塑料膜平铺在桌面上，代表细胞膜。将不同颜色的小球放置在塑料膜的一侧，代表细胞外的大分子物质。使用吸管模拟囊泡，将小球“吞噬”进塑料膜内部，代表胞吞过程。将吞噬进塑料膜内部的小球通过吸管“吐出”到塑料膜外部，代表胞吐过程。实验结果分析：胞吞过程：大分子物质与细胞膜上的蛋白质结合，引起细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子物质，然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部。胞吐过程：细胞需要外排的大分子物质在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子物质排出细胞外部。结论：胞吞和胞吐是细胞摄取和排出大分子物质的重要方式，它们需要消耗细胞呼吸所释放的能量。（二）跨学科学习设计1.与物理学的跨学科学习学习内容：渗透作用与物理学中的扩散现象学习目标：通过跨学科学习，理解渗透作用与物理学中扩散现象的联系和区别，培养跨学科思维能力。学习活动：分析渗透作用与扩散现象的异同点，理解渗透作用是水分子通过半透膜的扩散现象。利用物理学中的扩散定律（菲克定律）解释渗透作用中水分子的扩散速率与浓度差的关系。设计并实施探究不同温度下水分子扩散速率的实验方案，理解温度对扩散速率的影响。跨学科思维培养：通过跨学科学习，学生能够理解生物学现象与物理学原理之间的联系和区别，培养跨学科思维能力和综合分析能力。2.与化学科的跨学科学习学习内容：细胞膜的成分与