第四單元細胞的物質輸入和輸出目錄單元課標要求單元教材分析學生學情分析單元學習目標單元課時安排課時教案設計具體內容第一部分單元課標要求物質通過被動運輸或主動運輸方式進出細胞，以維持細胞的正常代謝活動。1、闡明質膜具有選擇透過性。2、舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白。3、舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。第二部分單元教材分析1、本章教材內容分析物質跨膜運輸的方式有多種，教材首先從水分子出入細胞的方式說起，讓學生立即擴散、滲透的原理，進而理解什么是被動運輸，在此基礎上區分自由擴散和協助擴散，并為進一步學習主動運輸打下基礎。蛋白質或其他有機大分子顆粒無法直接穿過細胞膜，但可以通過胞吞胞吐的方式進出細胞。本章內容的安排符合知識由易到難的邏輯，符合學生的認知規律。本章共兩節，第一節是被動運輸，第二節是主動運輸與胞吞、胞吐。從需要消耗細胞代謝產生能量的角度來看，也可以將胞吞胞吐看成是一種特殊的主動運輸。2、與其他章的聯系本章內容的學習是基于細胞膜的結構，且“細胞器之間的分工合作”中分泌蛋白合成與分泌過程中涉及到的蛋白質分泌就是借助胞吐的方式進行的，對于學生學習和理解胞吞胞吐是非常有意義的鋪墊。因此將本章內容放在“細胞的進本結構”之后。同時本章所學習的物質運輸和運輸過程所需要的能量，又為下一章的學習埋下了伏筆。本章內容有承上啟下的作用。第三部分學生學情分析在初中階段的學習中，學生已對植物細胞吸水和失水有了感性的認識；指導當細胞溶質濃度小于細胞外液溶質濃度時，細胞失水，反之細胞吸水；知道一次施肥過多會導致植物“燒苗”；知道可以利用食鹽進行食品腌制等。在物理學習中，學生對物質分子的擴散現象也有基本的認知。這些已有的知識和經驗可以作為教師創設教學情境的理想素材，幫助學生更好地理解物質跨膜運輸的具體機制。第四部分單元學習目標1.初步以結構與功能觀，說出被動運輸、主動運輸、胞吞胞吐運輸方式的特點，極其與結構相適應。2、基于生物學事實和證據運用模型與建模分析滲透作用裝置及發生條件，針對植物質壁分離與復原進行實驗設計、方案實施及結果分析。3.采用類比推理方法，依據跨膜運輸條件對主動運輸的影響因素進行分析。4.基于物質運輸特點，能夠解釋生活和生產中常見生物學現象，指導農業生產合理施肥。第五部分單元課時安排第1課時被動運輸第2課時被動運輸第3課時主動運輸和胞吞、胞吐第4課時章節復習第六部分課時教案設計被動運輸(第一課時）一、課程標準1、闡明質膜具有選擇透過性。2、舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白。二、教學目標1.掌握滲透作用的原理，知道植物細胞是滲透系統，建立結構與功能觀。（生命觀念）2.體驗科學探究過程，培養問題意識、實驗設計能力、實踐操作能力、自主構建概念能力。（科學探究）3.運用物質跨膜運輸知識解決生產生活中的問題，培養尊重科學、實事求是的學風和團隊分工合作精神。（社會責任）三、教學重難點1.教學重點探究植物細胞的吸水和失水。2.教學難點探究植物細胞的吸水和失水。四、教學過程教學過程教師活動學生活動設計意圖導入新課播放視頻《有趣的水分子運輸》從視頻中可以清晰的看到水從水多的地方流向了水少的地方，如果換成兩種溶液用半透膜隔開，是否也能觀察到水的流動？觀看視頻。通過一個有趣的小實驗，引起學生的探究欲望。滲透作用播放滲透裝置發生滲透作用的視頻，讓學生根據視頻思考問題1.漏斗管內的液面為什么會升高?2.如果用紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面會不會升高？為什么？3.如果燒杯內不是清水，而是同等濃度的蔗糖溶液，漏斗管內的液面會不會升高？為什么？4.嘗試概括滲透作用的發生需要具備怎樣的條件？引導學生概括滲透作用的條件和方向。出示擴散和滲透作用的圖片，提問：從擴散和滲透作用的示意圖中，可以看出兩種方式有什么異同嗎？觀看視頻，思考任務中的問題，通過分析、討論概括出滲透作用的發生需要具備的條件。進而概括出擴散和滲透作用兩個概念，并結合圖析概括滲透作用的方向。觀察擴散和滲透作用的示意圖，歸納出兩種方式的異同。培養學生的觀察、分析問題的能力。水進出細胞的原理動物細胞吸水和失水2、植物細胞吸水和失水請同學們想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水？展示動物細胞的吸水和失水實驗結果圖片，引導學生思考播放動物細胞吸水漲破的視頻，水分子進出動物細胞是滲透作用嗎？如果是，動物細胞如何滿足滲透作用的條件？引導學生總結動物細胞滿足滲透作用的條件：細胞膜是半透膜；細胞質與外界溶液之間存在濃度差。展示一系列問題，分析水進出哺乳動物紅細胞的原理，引導學生思考分組討論，并作答。1.紅細胞內的血紅蛋白等有機物能夠透過細胞膜嗎？這些有機物相當于教材P62“問題探討”所示裝置中的什么物質？2.當外界溶液溶質的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？3.紅細胞吸水和失水取決于什么條件？4.想一想臨床上輸液為什么要用生理鹽水？提問：視頻中動物細胞游泳時吸水漲破了，為什么植物細胞安然無恙？是因為它不會發生滲透吸水嗎？展示腌黃瓜的圖片提問：盆中的水是哪里來的？腌黃瓜時水分的滲出是否發生了滲透作用？如何能觀察到植物細胞吸水和失水的情況？用問題引導學生思考“探究植物細胞吸水和失水”實驗的原理，掌握實驗的基本步驟①用肉眼能直接觀察到植物細胞嗎?②植物材料是先放在外界溶液中還是先觀察?③在整個探究植物細胞的吸水和失水的過程中至少要在顯微鏡下進行幾次觀察?任務一：分組討論，完成實驗設計用問題引導學生思考討論設計實驗方案問題①:選擇什么實驗材料?(能否用其他的植物材料進行觀察?沒有色素的細胞在顯微鏡下難以觀察到細胞發生變化過程該如何解決?)問題②∶選擇什么外界溶液?問題③:選擇什么濃度的外界溶液?任務二:完成實驗，觀察實驗現象巡視學生的實驗過程，發現問題及時指導，并將完成效果較好的圖片拍攝展示學生實驗效果較好的失水圖片引導學生思考：失去的上哪里的水？將細胞液與外界溶液分隔開的是細胞的哪些些部分？這些部分是否符合半透膜的要求？在植物細胞中充當半透膜的是？總結：成熟的植物細胞有中央大液泡，占據了細胞的大部分空間，將細胞質擠成一薄層，所以細胞內的液體環境主要指的是液泡里面的細胞液。細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質稱為原生質層。所謂水進出細胞，主要是指水經過原生質層進出液泡。因此，原生質層是植物細胞的半透膜。繼續引導學生觀察失水細胞的圖片，提出質壁分離的概念，并講解質壁分離的原因引導學生總結該實驗的實驗結論：①、植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，水分子是以滲透作用的方式進出植物細胞的。②、當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,植物細胞會失水，出現質壁分離現象。③、當外界溶液濃度小于細胞液濃度時,植物細胞會吸水，出現質壁分離復原現象。提問：農業生產上，對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現象，請根據本節課所學內容進行分析。思考問題并回答：防止細胞吸水或失水。思考討論交流，概括動物細胞滿足滲透作用的條件結合動物細胞吸水失水的原理，思考討論回答問題思考問題并回答思考討論，設計實驗方案完成實驗，觀察現象思考并回答傾聽并記錄總結實驗結論思考并解釋燒苗的原因培養學生的觀察、分析問題的能力。創設的情境讓學生發現問題、提出問題完成從宏觀現象觀察到微觀探究的過渡，引導學生思考此實驗需要前后形成對照，引導學生思考整個探究實驗過程基于細胞的失水與吸水原理，明確應合理施肥。教學反思本節課教學結合新知識精心設計課堂學生活動，運用真實連貫情境和探究實驗，激發學生學習興趣，設計梯度合理、層層遞進的問題來引導學生思考，歸納構建重要概念，有效提升學生科學思維，實現了學生生物學學科核心素養的多層次培養。被動運輸(第二課時）一、課程標準1、闡明質膜具有選擇透過性。2、舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白。二、教學目標1.感悟正常的物質進出對細胞代謝的重要意義，對多個實例進行分析、推理、歸納和概括，闡釋被動運輸的原理和特點，認同生物體的結構和功能相適應的特點，認同細胞膜具有選擇透過性。（生命觀念）2.通過模型構建，動畫展示，能比較自由擴散和協助擴散的異同點，形成對物質跨膜運輸方式的基本認識。（科學思維）3.通過科學家的模擬實驗探究不同物質通過人工膜的差異，激發學生思考，認同實驗是檢驗真理的良好途徑，小組合作制作模型，模擬自由擴散和協助擴散，培養學生的求真與合作意識（科學探究）4.運用被動運輸的概念解決生產實踐中的問題，關注生產及生活等社會問題，形成一定的社會責任。（社會責任）三、教學重難點1.教學重點被動運輸的原理和特點。2.教學難點轉運蛋白的種類和作用。四、教學過程教學過程教師活動學生活動設計意圖導入新課播放視頻《動物細胞游泳身亡后續》觀看視頻。溫故知新用舊知引出新知。自由擴散像水分子這樣，物質以擴散的形式運輸的方式叫做被動運輸。被動運輸分為自由擴散和協助擴散。多媒體動畫演示自由擴散的過程，引導學生觀察物質進出的特點，引導學生分析自由擴散的特點。資料：氧氣、二氧化碳等氣體分子很容易擴散透過磷脂雙分子層，在肺部氧氣一路順濃度擴散進組織細胞，細胞呼吸作用產生二氧化碳，二氧化碳又一路擴散進入肺泡。一些脂溶性物質，比如苯、性激素、乙醇、甘油也能通過自由擴散順濃度進出細胞。提問：為什么他們可以如此簡單不費力氣的運輸呢？你能想到原因嗎？提問：影響自由擴散的因素有哪些？觀看動畫，分析自由擴散的特點思考、回答問題思考討論、回答問題培養學生的觀察、分析問題的能力。協助擴散展示人工膜與生物膜圖片提問：水分子生物膜與人工膜中均能進行運輸，但是生物膜中的運輸速率更快。說明什么問題呢？資料：20世紀美國科學家阿格雷從哺乳動物細胞膜中提取到了一種蛋白，并使其在爪蟾卵母細胞表達，發現蛋白的表達，5分鐘卵母細胞迅速脹破。進一步實驗，提取到了蛋白，并稱為水通道蛋白。概括：把這種通過擴散，并且需要轉運蛋白協助的運輸稱為協助擴散，也叫易化擴散多媒體動畫演示協助擴散的過程，引導學生觀察并總結出協助擴散的特點。提問：1.協助擴散的特點是什么？2.除葡萄糖分子以協助擴散方式進入紅細胞外，還有哪些物質可以通過協助擴散進入細胞？3.影響協助擴散的因素有哪些？4、自由擴散和協助擴散有什么異同？5、為什么自由擴散和協助擴散被稱為被動運輸？水通道蛋白的發現使阿格雷榮獲諾貝獎，與他一同獲獎的還有解析鉀離子通道蛋白的麥金農。什么是通道蛋白呢？播放通道蛋白的視頻，引導學生概括通道蛋白的特點：分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合，只容許與自身通道直徑和形狀匹配、大小和電荷適宜的分子或離子通過。設疑：水分子存在自由擴散和協助擴散，到底哪一個是它的主要運輸方式呢？播放水分子兩種運輸方式的視頻。資料：成人每天原尿有180升，最終排出的尿液卻只有升。水分子主要被腎小管和集合管重吸收。提問：怎樣才能保證水分子快速、大量被重吸收？在協助擴散運輸中除了通道蛋白還有載體蛋白起著運輸的作用，那載體蛋白與通道蛋白有什么不同之處？利用模型比較載體蛋白和通道蛋白的差別思考回答：說明還存在其他的運輸方式，并且效率更高觀察動畫、思考問題，區分自由擴散和協作擴散，歸納這兩種物質跨膜運輸方式的異同點。理解新內容，結合構建的模型，理解載體蛋白和通道蛋白的區別。觀看視頻，概括通道蛋白的特點分析資料，明確水分子運輸方式主要是協助運輸在構建模型的基礎上理解自由擴散和協助擴散的異同點，形成對物質跨膜運輸方式的基本認識。引導學生運用所學知識解決生活中的實際問題，形成社會責任。教學反思本節課，將微觀、不易理解的知識通過模型構建的方式呈現，有助于學生建構自由擴散與協助擴散相關概念。總結提升環節引導學生運用所學知識解決生活中的實際問題，形成社會責任。生物學學科與實際生活聯系緊密讓學生體會到生物學學習的快樂和解決實際間題的成就感，提高學生的生物學學科核心素養。主動運輸與胞吞、胞吐一、課程標準1、闡明質膜具有選擇透過性。2、舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白。3、舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。二、教學目標1.通過閱讀分析相關資料，理解主動運輸和胞吞胞吐的過程和特點，構建本節課核心概念，鞏固相應的結構與功能觀、物質與能量觀，培養信息獲取與分析、歸納與概括的科學思維能力。（生命觀念、科學思維）2.通過設計實驗探究檉柳的根部吸收無機鹽離子的方式，培養解決陌生情境中問題的科學探究能力。（科學探究）3.通過生活實例分析，運用知識解決實際問題。（社會責任）三、教學重難點1.教學重點（1）主動運輸的過程和特點（2）胞吞、胞吐的過程2.教學難點（1）主動運輸的過程和特點（2）胞吞、胞吐的過程四、教學過程教學過程教師活動學生活動設計意圖導入新課播放甲狀腺細胞關于吸碘的視頻，使學生明白碘對于我們生命活動的重要性。從而導入甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘的學習。資料1：人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細胞內碘濃度比血液中高2025倍。提問：1.甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是通過被動運輸嗎？2.聯想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是否需要細胞提供能量？3.這在各種物質的跨膜運輸中是特例還是有一定的普遍性？展示圖片，提出問題。這些物質是如何運進細胞的呢？觀看視頻。依據被動運輸的概念作出合理判斷。初步認識甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘的特點。認同主動運輸方式在生命活動中的普遍性。激發學生興趣，引入不同于被動運輸的物質進出方式。主動運輸資料2：資料1：腎小球每天濾過鈉約500g，每天尿液中排出3～5g。1.探究Na＋進、出腎小管上皮細胞的方式。腎小管上皮細胞內Na＋濃度僅為10mmol·L－1，遠低于細胞外。ATP為一種能源物質。(1)腎小管腔中原尿里大量的Na＋以何種方式進入腎小管上皮細胞？請說出判斷依據。(2)Na＋以何種方式運出腎小管上皮細胞？請說出判斷依據。2.探究葡萄糖進出腎小管上皮細胞的方式。腎小管上皮細胞逆濃度吸收葡萄糖時，沒有直接消耗ATP，而是利用Na＋濃度差的能量。但是Na＋濃度差的建立是依靠Na＋－K＋泵的，而Na＋－K＋泵需要消耗ATP。(1)圖中葡萄糖進、出腎小管上皮細胞分別是何種方式？(2)Na＋－K＋泵對葡萄糖的運輸有無影響？(3)圖中同一種物質進出細胞的方式是否相同？并舉例說明。資料3：藥理學試驗發現，植物載體蛋白抑制劑阿米洛利能顯降低逆濃度跨膜運輸速率;而通過某生物技術手段獲得擬南芥載體蛋白量高于正常植株，其逆濃度跨膜運輸速率增加。提問:資料說明植物逆濃度梯度吸收需要什么條件?播放主動運輸視頻引導學生對上述內容進行歸納總結，自主構建主動運輸的概念資料4：原尿中的葡萄糖如果不能全部被腎小管上皮細胞重吸收，則會排出體外，對人體不利。機體每天可產生40～60mmol氫離子(H＋)固定酸，這些氫離子必須被中和并由腎臟排出，否則會對機體造成嚴重危害。腎小管通過主動運輸分泌氫離子的功能可以確保其從尿液中順利排出。提問：主動運輸有什么意義？小組同學分析實驗結果并討論回答問題，探究主動運輸