4.1 被动运输 教学设计 高中生物学人教版（2019）必修1

高中生物必修一《被动运输》教学设计 授课年级：高一年级 课时安排：2课时 教材版本：人教版高中生物学必修1《分子与细胞》 核心素养渗透：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任 一、教学重难点分析 1. 教学重点 生命观念：渗透作用原理及细胞膜选择透过性的生物学意义 科学思维：通过实验现象归纳被动运输的特点，构建数学模型分析物质浓度与运输速率的关系 科学探究：设计并实施"植物细胞质壁分离及复原"的探究实验 社会责任：联系临床输液、作物施肥等生活实例，理解生物学原理的应用价值 2. 教学难点 原生质层结构与半透膜的类比分析 通道蛋白与载体蛋白的作用机制区分 渗透作用中水分子的双向运动与净流量变化的辩证关系 二、教学整体设计 设计理念：以"问题链"驱动深度学习，通过"现象观察→模型构建→实验验证→迁移应用"四阶递进，落实核心素养。 技术融合： 虚拟仿真实验（渗透装置动态演示） 显微摄像技术（实时观察质壁分离过程） 数字化传感器（监测溶液浓度变化） 教学资源： 1. 3D动画《细胞膜的物质运输》 2. 实验材料包（洋葱表皮、不同浓度蔗糖溶液、载玻片等） 3. 学习任务单（含数据分析表格、概念图模板） 三、教学过程设计 第1课时：渗透作用原理与细胞吸水失水 环节1：情境导入———生活现象启思（8分钟） 【创新导入】 教师展示三组生活现象，引发认知冲突： 1. 播放短视频：咸菜腌制过程中体积缩小渗出汁液 2. 呈现CT影像：医疗输液使用0.9%生理盐水 3. 展示实物标本：清水浸泡后恢复挺直的萎蔫绿萝 问题链设计： Q1：这些现象背后的共同生物学原理是什么？ Q2：细胞如何像"智能门卫"控制物质进出？ Q3：动物细胞与植物细胞的吸水机制是否相同？ 【设计意图】 从生活经验切入，建立"宏观现象微观机制"的认知桥梁，激发探究欲望。 环节2：模型建构———渗透作用原理探究（20分钟） 【探究任务一】半透膜渗透装置分析 1. 虚拟实验： 通过PhET仿真实验平台，学生自主调节： 半透膜孔径大小（0.11nm） 蔗糖溶液浓度梯度（5%30%） 添加大分子染料观察扩散路径 2. 数据分析： 记录不同条件下液面高度变化，完成表格： 实验条件 液面变化趋势 水分运动方向 30%蔗糖溶液（半透膜） ↑ 清水→蔗糖 5%葡萄糖溶液（全透膜） — 双向平衡 等浓度溶液（半透膜） — 动态平衡 3. 核心概念生成： 学生小组归纳渗透作用发生条件： 半透膜的存在（结构基础） 浓度差驱动（动力来源） 溶剂分子的净流动（动态平衡） 【设计意图】 数字化工具突破微观过程可视化难点，培养数据分析和模型建构能力。 环节3：实验探究———动/植物细胞渗透现象（15分钟） 【对比实验】 1. 动物细胞实验： 显微投影展示红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化 关键问题： 红细胞涨破时的浓度阈值是多少？ 临床输液为何必须使用生理盐水？ 2. 植物细胞探究： 分组进行"洋葱表皮质壁分离"实验： 操作指导： 实验步骤代码化呈现 def 质壁分离实验(): 制作临时装片 → 低倍镜观察 → 滴加30%蔗糖 → 5分钟后观察 → 清水复原 ``` 现象记录： ![质壁分离过程显微图像] （插入典型细胞状态示意图） 【设计意图】 双重对照实验深化结构与功能观，培养规范操作和显微观察技能。 环节4：概念辨析———原生质层结构解析（10分钟） 【结构模型拆解】 使用3D可拆卸细胞模型，重点解析： 1. 原生质层组成：细胞膜+液泡膜+细胞质 2. 半透膜特性验证： 荧光标记实验显示蔗糖不能透过 同位素示踪证明水分子自由通过 【辩证思考】 为何死亡的植物细胞不能发生质壁分离？ 引导学生理解膜结构完整性的生物学意义。 第1课时板书设计 ``` 一、渗透作用原理 1. 条件：半透膜 + 浓度差 2. 方向：水分子顺相对含量梯度运输 3. 平衡状态：v(进)=v(出) ≠浓度相等 ... ...