2024年高中生物 第四章 细胞的物质输入和输出 4.3 物质跨膜运输的方式教学设计 新人教版必修1

2024年高中生物第四章细胞的物质输入和输出4.3物质跨膜运输的方式教学设计新人教版必修1学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析嘿，亲爱的同学们，今天咱们要来探讨一下细胞这个神奇的小宇宙里，物质是如何进进出出的。咱们高中生物第四章里，4.3节《物质跨膜运输的方式》可是咱们理解生命奥秘的关键。这个章节，咱们将一起揭开细胞膜的秘密，看看那些营养物质、代谢废物是如何穿过细胞膜的。咱们要结合新人教版必修1的课本，一步步深入理解物质的跨膜运输，让细胞的生命活动更加清晰！🌟🌱核心素养目标分析在本章节的教学中，我们旨在培养学生的生命观念、科学思维和科学探究能力。首先，通过学习物质跨膜运输的方式，学生能够形成对细胞膜功能的正确认识，增强生命观念。其次，通过分析不同运输方式的原理，学生将提升科学思维能力，学会运用模型解释生物学现象。最后，通过实验探究和问题解决，学生将培养科学探究能力，学会自主获取信息和提出假设。教学难点与重点1.教学重点，

①理解不同物质跨膜运输方式的原理，如主动运输和被动运输的区别及其机制。

②掌握小分子物质、离子和大分子物质跨膜运输的具体过程和实例。

②分析细胞膜的结构特点如何影响物质的跨膜运输效率。

2.教学难点，

①理解细胞膜作为半透膜的选择透过性及其生物学意义。

②掌握主动运输过程中能量消耗的具体过程和ATP的作用。

②将理论知识与实际生物现象相结合，分析特定物质如何通过细胞膜进行运输。教学方法与策略为了更好地实现教学目标，我们将采用多种教学方法。首先，通过讲授法详细讲解跨膜运输的基本原理，确保学生对概念有清晰的理解。接着，引入讨论法，让学生分组讨论不同运输方式的实例，促进批判性思维。此外，我们将设计实验活动，让学生亲手操作观察物质跨膜运输的过程，增强实践能力。最后，利用多媒体资源，如动画和视频，直观展示细胞膜的结构和功能，提高学习的趣味性和效率。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：我会在课前通过班级微信群分享关于物质跨膜运输的PPT和视频资料，让学生初步了解主动运输和被动运输的基本概念。

设计预习问题：我会提出如“什么是渗透作用？主动运输和被动运输有哪些区别？”等问题，引导学生思考。

监控预习进度：我会通过查看学生提交的预习笔记和思维导图，以及他们在微信群中的互动，来监控预习进度。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生需阅读预习资料，理解物质跨膜运输的基本原理。

思考预习问题：学生需针对预习问题进行独立思考，并在课堂上提出自己的疑问。

提交预习成果：学生需将预习笔记和问题提交至平台或直接向我汇报。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：通过预习，学生能够自主学习，培养独立解决问题的能力。

信息技术手段：利用微信群和在线平台，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

通过预习，学生能够对课堂内容有初步的认识，为后续学习打下基础。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：我会用一个关于细胞内外物质交换的实验故事来导入新课，激发学生的兴趣。

讲解知识点：我会详细讲解主动运输和被动运输的机制，并结合实例说明。

组织课堂活动：我会让学生分组进行角色扮演，模拟物质跨膜运输的过程。

解答疑问：我会针对学生在活动中提出的问题进行解答和指导。

学生活动：

听讲并思考：学生需认真听讲，积极思考。

参与课堂活动：学生需积极参与角色扮演，体验跨膜运输。

提问与讨论：学生需勇于提问，并参与到讨论中。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过讲解，使学生理解复杂的生物化学过程。

活动教学法：通过角色扮演，让学生在实践中学习。

合作学习法：通过小组活动，培养学生的团队协作能力。

作用与目的：

通过讲解和活动，学生能够深入理解跨膜运输的原理和机制。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：我会布置一些关于物质跨膜运输的应用题，让学生巩固所学知识。

提供拓展资源：我会推荐一些相关的科普文章和视频，让学生进行拓展学习。

反馈作业情况：我会及时批改作业，并对学生的作业给予反馈。

学生活动：

完成作业：学生需认真完成作业，巩固知识。

拓展学习：学生需利用拓展资源进行自学。

反思总结：学生需对自己的学习过程进行反思，总结学习心得。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：通过完成作业和拓展学习，学生能够巩固和拓展知识。

反思总结法：通过反思总结，学生能够提高学习效果。

作用与目的：

通过作业和拓展学习，学生能够巩固所学知识，并通过反思提高学习效率。知识点梳理1.细胞膜的结构与功能

-细胞膜的基本组成：磷脂双分子层、蛋白质、糖类。

-细胞膜的结构特点：流动性、选择透过性。

-细胞膜的功能：维持细胞形态、物质交换、信息传递。

2.物质跨膜运输的方式

-被动运输：自由扩散、协助扩散。

-自由扩散：小分子物质、气体分子，如O2、CO2、甘油、乙醇等。

-协助扩散：小分子物质，如葡萄糖、氨基酸等，借助载体蛋白。

-主动运输：需要消耗能量，如ATP。

-主动运输的类型：离子泵、载体蛋白。

-主动运输的实例：Na+/K+泵、钙泵。

3.物质跨膜运输的原理

-膜的流动性：磷脂双分子层具有一定的流动性，有利于物质的跨膜运输。

-膜的选择透过性：细胞膜对不同物质的透过性不同，体现了细胞的选择性。

-载体蛋白：参与物质跨膜运输，如离子通道、载体蛋白。

4.物质跨膜运输的实例

-小分子物质的跨膜运输：O2、CO2、甘油、乙醇等。

-大分子物质的跨膜运输：蛋白质、核酸、多糖等，如胞吞作用、胞吐作用。

5.细胞膜的结构与物质跨膜运输的关系

-细胞膜的结构特点决定了其功能，如流动性有利于物质的跨膜运输。

-膜的选择透过性决定了细胞对不同物质的吸收和排出。

-载体蛋白在物质跨膜运输中发挥重要作用。

6.物质跨膜运输的生物学意义

-维持细胞内外环境稳定：通过物质跨膜运输，细胞能够调节细胞内外环境的平衡。

-实现细胞间的物质交换：细胞通过物质跨膜运输，实现与周围环境的物质交换。

-维持细胞正常生理功能：物质跨膜运输是细胞正常生理功能的基础。

7.物质跨膜运输的实验研究

-自由扩散实验：观察O2、CO2等气体分子的跨膜运输。

-协助扩散实验：观察葡萄糖、氨基酸等小分子物质的跨膜运输。

-主动运输实验：观察Na+/K+泵、钙泵等主动运输过程。

8.物质跨膜运输的应用

-药物运输：通过载体蛋白，药物可以进入细胞发挥作用。

-生物技术：利用物质跨膜运输原理，实现生物大分子的分离和纯化。

-生命科学：研究物质跨膜运输，有助于揭示生命现象的本质。作业布置与反馈作业布置：

为了帮助学生巩固本节课关于物质跨膜运输的知识，以下是为本节课设计的作业：

1.**选择题**（每题2分，共10分）

-下列物质中，通过自由扩散方式跨膜运输的是：

A.葡萄糖B.氨基酸C.O2D.K+

-细胞膜上存在一种载体蛋白，它能够促进Na+和K+的逆浓度梯度运输，这种载体蛋白称为：

A.渗透酶B.离子通道C.载体蛋白D.糖蛋白

-主动运输过程中，细胞消耗能量的目的是：

A.提高物质跨膜运输速率B.降低物质跨膜运输速率C.维持细胞膜电位D.保持细胞内外物质浓度平衡

2.**简答题**（每题5分，共15分）

-简述主动运输与被动运输的区别。

-解释协助扩散在物质跨膜运输中的作用。

3.**案例分析**（10分）

-阅读以下案例，并回答问题：

某些细菌可以利用主动运输的方式从环境中吸收营养物质。请分析细菌如何利用主动运输来获取营养，并解释这一过程对细菌生存的意义。

作业反馈：

在学生完成作业后，我将进行以下反馈：

1.**及时批改**：我会在作业提交后的24小时内完成批改，确保学生能够及时得到反馈。

2.**详细反馈**：对于选择题，我将指出学生回答正确与否，并解释正确答案的原因。对于简答题，我将评价学生的答案是否涵盖了所有要点，并给出改进建议。对于案例分析，我将评价学生的分析深度和逻辑性，并指出可能的错误或遗漏。

3.**个别辅导**：对于作业中表现不佳的学生，我会提供个别辅导，帮助他们理解知识点并提高解题能力。

4.**课堂讨论**：在下一节课的开始，我会针对作业中的难点和常见错误进行课堂讨论，帮助学生巩固知识。

5.**持续跟进**：对于作业中表现较好的学生，我会鼓励他们进一步拓展学习，提出更高层次的问题，以促进他们的深入理解。重点题型整理1.**物质跨膜运输实验设计题**

-题型：设计一个实验来验证某种物质是通过主动运输还是被动运输跨膜进入细胞。

-答案示例：

实验目的：验证葡萄糖是否通过主动运输进入红细胞。

实验材料：新鲜兔血、葡萄糖、蒸馏水、斐林试剂、显微镜、试管等。

实验步骤：

1.取一定量的新鲜兔血，用生理盐水稀释，制成红细胞悬液。

2.将红细胞悬液分为两组，分别加入葡萄糖和蒸馏水。

3.在37℃的水浴中保温一段时间。

4.观察两组红细胞的变化，并使用斐林试剂检测葡萄糖的吸收情况。

5.分析实验结果，判断葡萄糖是通过主动运输还是被动运输进入红细胞。

2.**物质跨膜运输案例分析题**

-题型：分析一个生物现象，解释其背后的物质跨膜运输机制。

-答案示例：

案例背景：在寒冷环境中，动物体内血液中的糖分含量会增加。

解答步骤：

1.分析动物在寒冷环境中的生理需求，如维持体温。

2.推测糖分在维持体温中的作用，如提供能量。

3.结合所学知识，分析糖分如何通过主动运输或被动运输进入细胞内。

4.解释糖分跨膜运输的生物学意义，如能量供应。

3.**细胞膜功能与物质跨膜运输关系题**

-题型：讨论细胞膜的功能如何影响物质的跨膜运输。

-答案示例：

解答步骤：

1.描述细胞膜的结构特点，如流动性、选择透过性。

2.分析流动性如何影响物质的跨膜运输，如促进扩散。

3.讨论选择透过性如何影响物质的跨膜运输，如只允许特定物质通过。

4.结合实例，说明细胞膜功能与物质跨膜运输的关系。

4.**物质跨膜运输与疾病关系题**

-题型：分析某种疾病与物质跨膜运输异常之间的关系。

-答案示例：

案例背景：糖尿病患者的血糖水平升高。

解答步骤：

1.描述糖尿病的病理特征，如胰岛素分泌不足。

2.推测血糖水平升高的原因，如葡萄糖不能正常进入细胞。

3.分析葡萄糖跨膜运输异常的可能机制，如载体蛋白缺陷。

4.讨论疾病与物质跨膜运输异常之间的联系。

5.**物质跨膜运输在生物技术中的应用题**

-题型：探讨物质跨膜运输在生物技术中的应用。

-答案示例：

解答步骤：

1.介绍生物技术的基本概念，如基因工程、蛋白质工程等。

2.讨论物质跨膜运输在基因工程中的应用，如基因导入细胞。

3.分析物质跨膜运输在蛋白质工程中的应用，如蛋白质表达和纯化。

4.总结物质跨膜运输在生物技术中的重要性。板书设计1.细胞膜的结构与功能

①细胞膜组成：磷脂双分子层、蛋白质、糖类

②结构特点：流动性、选择透过性

③功能：维持细胞形态、物质交换、信息传递

2.物质跨膜运输的方式

①被动运输：自由扩散、协助扩散

①自由扩散：小分子物质、气体分子（O2、CO2、甘油、乙醇等）

②协助扩散：小分子物质（葡萄糖、氨基酸等），借助载体蛋白

②主动运输：需要消耗能量（ATP）

①类型：离子泵、载体蛋白

②实例：Na+/K+泵、钙泵

3.物质跨膜运输的原理

①膜的流动性：有利于物质的跨膜运输

②膜的选择透过性：决定细胞对不同物质的吸收和排出

③载体蛋白：参与物质跨膜运输（离子通道、载体蛋白）

4.物质跨膜运输的实例

①小分子物质的跨膜运输：O2、CO2、甘油、乙醇等

②大分子物质的跨膜运输：蛋白质、核酸、多糖等（胞吞作用、胞吐作用）

5.细胞膜的结构与物质跨膜运输的关系

①结构