版滬科教版高中生物學必修1分子與細胞《第四章細胞的生存需要營養物質和能量》大單元整體教學設計[2020課標]一、內容分析與整合二、《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》分解三、學情分析四、大主題或大概念設計五、大單元目標敘寫六、大單元教學重點七、大單元教學難點八、大單元整體教學思路九、學業評價十、大單元實施思路及教學結構圖十一、大情境、大任務創設十二、單元學歷案十三、學科實踐與跨學科學習設計十四、大單元作業設計十五、“教-學-評”一致性課時設計十六、大單元教學反思一、內容分析與整合（一）教學內容分析《細胞的生存需要營養物質和能量》是2019版滬科教版高中生物學必修1《分子與細胞》第四章的教學內容。本章內容圍繞細胞的生存需求，詳細闡述了細胞如何獲取營養物質、如何進行能量轉換和利用，以及細胞如何通過物質交換和信息交流來維持其生命活動。本章內容涵蓋了以下幾個方面：質膜參與物質交換和信息交流：離子和小分子以穿膜運輸方式進出細胞，包括被動運輸（自由擴散和協助擴散）和主動運輸。大分子以囊泡轉運方式進出細胞，包括胞吞和胞吐。細胞通過質膜進行信息交流，包括細胞間的直接接觸、信號分子的傳遞等。酶是細胞生化反應的催化劑：酶具有高效性和專一性等特點，能夠顯著加速生物化學反應的速率。絕大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA。酶活性受到環境因素（如pH和溫度）的影響。ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質：ATP是一種高能化合物，其結構特點使其易于水解并釋放大量能量。ATP與ADP可以相互轉化，形成細胞內能量的動態平衡。光能的捕獲、轉換和儲存：光合作用的探究歷程，包括光合作用的基本過程、光反應和暗反應。葉綠體從太陽光中捕獲能量，并將其轉換為化學能儲存在有機物中。光合作用受環境因素影響，如光照強度、溫度、二氧化碳濃度等。細胞能量的供應和利用：細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式。有氧呼吸通過糖類的徹底氧化分解釋放大量能量，無氧呼吸則產生較少的能量。細胞呼吸過程中，化學能被轉化為細胞可以利用的能量（ATP）。（二）單元內容分析本單元內容結構清晰，邏輯嚴密，從細胞獲取營養物質和能量的基本方式入手，逐步深入到細胞內部能量轉換和利用的具體機制。各部分內容既相對獨立，又相互關聯，共同構成了細胞生存和生命活動的基礎。質膜參與物質交換和信息交流：這部分內容主要介紹了細胞與外界環境進行物質交換和信息交流的方式。通過穿膜運輸和囊泡轉運，細胞能夠獲取所需的營養物質和排出代謝廢物。細胞間的信息交流也是維持多細胞生物體正常生理功能的重要基礎。酶是細胞生化反應的催化劑：酶作為生物體內的催化劑，在細胞代謝過程中起著至關重要的作用。通過加速化學反應的速率，酶使得細胞能夠在短時間內完成大量的生化反應，從而維持其正常的生命活動。酶的高效性和專一性也為其在生物體內的廣泛應用提供了可能。ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質：ATP作為細胞內的直接能源物質，其結構和功能特點使其成為細胞內能量轉換和利用的關鍵分子。通過ATP與ADP的相互轉化，細胞能夠實現能量的儲存和釋放，從而滿足各種生命活動的需求。光能的捕獲、轉換和儲存：這部分內容主要介紹了植物細胞如何通過光合作用將光能轉換為化學能并儲存在有機物中。光合作用是地球上最重要的化學反應之一，它不僅為植物自身提供了生長和發育所需的能量和營養物質，也為整個生態系統的能量流動和物質循環提供了基礎。細胞能量的供應和利用：細胞呼吸是細胞獲取能量的主要方式之一。通過有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式，細胞能夠將糖類等有機物徹底或不完全氧化分解，從而釋放能量并生成ATP。這些能量隨后被細胞用于各種生命活動，如物質合成、主動運輸、肌肉收縮等。（三）單元內容整合本單元內容整合的關鍵在于將各部分內容有機地聯系在一起，形成一個完整的知識體系。具體來說，可以從以下幾個方面進行整合：物質交換與能量轉換的關系：細胞通過質膜與外界環境進行物質交換，獲取所需的營養物質和排出代謝廢物。這些營養物質在細胞內通過酶催化的生化反應被轉化為細胞能夠直接利用的能量形式（ATP）。細胞內的能量轉換過程也離不開物質交換的支持，如ATP與ADP的相互轉化就需要依賴特定的酶和底物。信息交流與生命活動的調控：細胞間的信息交流是維持多細胞生物體正常生理功能的重要基礎。通過信號分子的傳遞和接收，細胞能夠感知外界環境的變化并作出相應的反應。這些反應往往涉及到細胞內能量代謝和物質合成的調整，從而實現對生命活動的精準調控。光合作用與細胞呼吸的互補性：光合作用和細胞呼吸是細胞內兩個重要的能量轉換過程。光合作用將光能轉換為化學能并儲存在有機物中，為細胞提供了生長和發育所需的能量和營養物質。而細胞呼吸則通過氧化分解有機物釋放能量并生成ATP，為細胞的各種生命活動提供動力。這兩個過程在細胞內相互補充、相互促進，共同維持著細胞的生存和生命活動。酶與ATP在細胞代謝中的作用：酶和ATP在細胞代謝過程中起著至關重要的作用。酶作為催化劑能夠顯著加速生物化學反應的速率，提高細胞代謝的效率。而ATP則作為細胞內的直接能源物質為各種生命活動提供動力。這兩個因素相互關聯、相互依存，共同構成了細胞代謝的基礎。通過以上整合方式，可以將本單元內容有機地聯系在一起，形成一個完整的知識體系。這有助于學生更好地理解細胞生存和生命活動的基本原理和機制。二、《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》分解高中生物學學科核心素養是生物學課程育人價值的集中體現，是學生通過生物學課程學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》，高中生物學學科核心素養主要包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面。以下是對這四個方面的具體分解：（一）生命觀念生命觀念是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。在《細胞的生存需要營養物質和能量》這一單元中，生命觀念主要體現在以下幾個方面：結構與功能觀：細胞作為生物體結構和生命活動的基本單位，其結構特點決定了其功能特性。例如，質膜的選擇透過性使其能夠控制物質進出細胞，維持細胞內環境的相對穩定；葉綠體的特殊結構使其能夠捕獲光能并進行光合作用等。物質與能量觀：細胞內的生命活動離不開物質和能量的支持。通過物質交換和能量轉換，細胞能夠獲取所需的營養物質和能量，維持其正常的生命活動。例如，細胞通過質膜進行物質交換獲取營養物質和排出代謝廢物；通過光合作用和細胞呼吸進行能量轉換獲取能量等。進化與適應觀：細胞內的生命活動是在長期進化過程中逐漸形成的，具有高度的適應性和可塑性。例如，植物細胞通過光合作用適應光照環境獲取能量；動物細胞通過細胞呼吸適應無氧環境獲取能量等。穩態與平衡觀：細胞內的生命活動需要維持在一個相對穩定的狀態下才能正常進行。例如，細胞內環境的pH值、溫度、滲透壓等都需要維持在一定的范圍內才能保證細胞的正常代謝和生命活動。在本單元的教學中，教師應引導學生通過觀察、實驗、探究等活動，深入理解細胞的結構和功能關系、物質和能量轉換過程、進化和適應機制以及穩態和平衡原理等生命觀念，幫助學生形成科學的自然觀和世界觀。（二）科學思維科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。在《細胞的生存需要營養物質和能量》這一單元中，科學思維主要體現在以下幾個方面：歸納與概括：通過對細胞生存和生命活動相關現象的觀察和分析，歸納出一般性的規律和原理。例如，通過觀察不同物質進出細胞的方式和速率，歸納出細胞質膜的選擇透過性特點；通過探究光合作用和細胞呼吸的過程和機制，概括出細胞內能量轉換和利用的基本規律等。演繹與推理：根據已知的生物學原理和規律，推導出新的結論或預測新的現象。例如，根據酶的高效性和專一性特點，推導出酶在細胞代謝過程中的重要作用；根據光合作用和細胞呼吸的基本原理，預測不同環境條件下植物的生長狀況和能量代謝情況等。模型與建模：通過構建數學模型、物理模型或概念模型等方式，對細胞生存和生命活動的相關現象和機制進行描述和解釋。例如，通過構建滲透系統模型描述細胞通過質膜與外界環境進行物質交換的過程；通過構建光合作用和細胞呼吸的概念模型解釋細胞內能量轉換和利用的機制等。批判性思維：對已有的生物學理論和觀點進行批判性分析和評價，提出自己的見解和看法。例如，對光合作用和細胞呼吸的機制和原理進行深入探討和分析，提出可能的改進和完善方案；對細胞生存和生命活動的相關現象和機制進行質疑和反思，提出新的問題和研究方向等。在本單元的教學中，教師應注重培養學生的科學思維能力，引導學生運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法認識事物、解決實際問題。通過設計探究性學習活動、組織小組討論和交流等方式，激發學生的思維活力和創新精神，培養學生的科學素養和探究能力。（三）科學探究科學探究是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力。在《細胞的生存需要營養物質和能量》這一單元中，科學探究主要體現在以下幾個方面：觀察與提問：引導學生對細胞生存和生命活動的相關現象進行細致觀察，并提出有針對性的問題。例如，觀察不同物質進出細胞的現象并提出關于細胞質膜選擇透過性的問題；觀察光合作用和細胞呼吸的過程并提出關于細胞內能量轉換和利用的問題等。實驗設計與實施：指導學生根據提出的問題設計實驗方案并進行實施。例如，設計實驗探究不同環境條件下植物光合作用的速率和效率；設計實驗探究酶活性受溫度、pH等因素影響的規律和機制等。數據分析與處理：引導學生對實驗數據進行收集、整理和分析，得出科學結論。例如，對光合作用實驗數據進行處理和分析得出不同光照條件下植物光合作用的速率和效率；對酶活性實驗數據進行處理和分析得出酶活性受溫度、pH等因素影響的規律和機制等。交流與討論：組織學生對實驗結果進行交流和討論，分享自己的見解和看法。通過小組討論、班級匯報等方式促進學生之間的交流與合作，提高學生的表達能力和團隊協作能力。在本單元的教學中，教師應注重培養學生的科學探究能力，引導學生通過觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論等方式發現現實世界中的生物學問題并尋求解決方案。通過設計探究性學習活動、提供必要的實驗材料和設備等方式支持學生的探究活動，激發學生的探究興趣和創新精神。（四）社會責任社會責任是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力。在《細胞的生存需要營養物質和能量》這一單元中，社會責任主要體現在以下幾個方面：健康生活方式：引導學生認識到健康生活方式對維持細胞生存和生命活動的重要性。例如，通過講解光合作用和細胞呼吸的原理和機制幫助學生理解食物中的營養物質如何被細胞吸收和利用；通過講解酶在消化過程中的作用幫助學生理解飲食習慣對健康的影響等。環境保護意識：引導學生認識到環境保護對維持生態平衡和生物多樣性的重要性。例如，通過講解光合作用在生態系統中的重要作用幫助學生理解植物在維持生態平衡中的關鍵作用；通過講解細胞呼吸過程中產生的廢物對環境的影響幫助學生理解人類活動對環境的負面影響等。科學倫理觀念：引導學生認識到科學倫理在生物學研究中的重要性。例如，在講解酶的應用時介紹酶工程在醫藥、食品等領域的應用及其可能帶來的倫理問題；在講解光合作用的應用時介紹轉基因作物在農業生產中的應用及其可能帶來的生態風險等問題。社會議題參與：鼓勵學生關注社會議題并參與相關討論和決策過程。例如，組織學生參與關于轉基因作物安全性的討論活動；組織學生參與關于環境保護和可持續發展的公益活動等。在本單元的教學中，教師應注重培養學生的社會責任感，引導學生將所學的生物學知識應用于解決實際問題中。通過組織社會實踐活動、開展科普宣傳活動等方式提高學生的社會參與度和責任感，培養學生的公民意識和社會擔當。教師還應注重培養學生的批判性思維和創新能力，引導學生對科學倫理和社會議題進行深入思考和理性判斷。學情分析在高中生物學教學中，了解學生的學習背景、知識基礎、認知能力和學習障礙對于設計有效的教學方案至關重要。以下是對2019版滬科教版高中生物學必修1《第四章細胞的生存需要營養物質和能量》的學情分析，涵蓋已知內容分析、新知內容分析、學生學習能力分析以及學習障礙突破策略。（一）已知內容分析生物學基礎知識：學生在初中階段已經學習了生物學的基礎知識，包括細胞的結構、生物體的基本組成元素、生物體內的物質和能量轉換等。這些基礎知識為學生進一步學習細胞如何獲取和利用營養物質和能量提供了必要的背景。化學與物理知識：高中生物學的學習往往需要借助化學和物理學的知識。例如，學生在化學課上學習了物質的分子結構、化學鍵的形成與斷裂、化學反應的類型等，這些知識對于理解酶的作用機制、ATP的結構與功能等至關重要。物理課上的熱力學原理也有助于學生理解能量轉換的過程。科學探究方法：通過初中階段的科學學習，學生已經掌握了一些基本的科學探究方法，如觀察、實驗、測量、記錄數據、分析結果等。這些技能為學生進行生物學實驗和探究活動奠定了基礎。信息技術應用：隨著信息技術的普及，學生已經具備一定的信息素養，能夠使用計算機和網絡進行信息檢索、數據處理和分析。這有助于學生在生物學學習中利用現代技術手段，提高學習效率。（二）新知內容分析質膜的物質交換與信息交流：學生將學習質膜如何作為細胞的邊界，控制物質進出細胞，并通過信號分子實現細胞間的信息交流。這包括離子和小分子的穿膜運輸（被動運輸和主動運輸）、大分子的囊泡轉運以及細胞間的信號傳導機制。酶的作用機制：學生將深入了解酶作為生物催化劑的高效性和專一性特點，以及酶如何受到環境因素（如pH和溫度）的影響。學生還將學習酶在細胞代謝中的重要作用，以及如何通過實驗探究酶的催化特性。ATP的結構與功能：學生將學習ATP作為細胞內的直接能源物質，如何通過ATP與ADP的相互轉化，為細胞的各種生命活動提供能量。學生還將了解ATP在細胞內的合成途徑和利用方式。光合作用與細胞呼吸：學生將詳細學習光合作用的過程和機制，包括光能的捕獲、轉換和儲存，以及光合作用的產物和影響因素。學生還將學習細胞呼吸的兩種主要方式（有氧呼吸和無氧呼吸），以及細胞如何通過呼吸作用將有機物氧化分解，釋放能量。細胞能量的供應和利用：學生將理解細胞如何通過光合作用和呼吸作用獲取能量，并將這些能量轉化為細胞可以利用的形式（如ATP）。學生還將學習細胞如何利用這些能量進行各種生命活動，如物質合成、細胞分裂、肌肉收縮等。（三）學生學習能力分析觀察與分析能力：高中生已經具備較強的觀察和分析能力，能夠通過實驗觀察細胞的結構和功能，以及物質在細胞內的運輸和轉化過程。學生還能夠運用所學知識對實驗現象進行分析和解釋。實驗操作能力：通過初中階段的科學學習，學生已經掌握了一些基本的實驗操作技能，如使用顯微鏡觀察細胞、使用試管進行化學反應等。這些技能為學生進行高中生物學實驗提供了基礎。邏輯思維與推理能力：高中生已經具備較強的邏輯思維和推理能力，能夠運用所學知識進行問題分析和解決。例如，學生可以通過分析酶的結構和特性，推理出酶在細胞代謝中的作用機制。自主學習能力：隨著信息技術的普及和教育理念的更新，高中生已經逐漸具備較強的自主學習能力。他們能夠利用網絡資源進行信息檢索和學習，同時也能夠根據自己的學習進度和需求進行自我調節和學習計劃的制定。（四）學習障礙突破策略加強概念理解：針對學生在理解生物學概念時可能遇到的困難，教師可以通過講解、示范、實驗等多種方式，幫助學生加深對生物學概念的理解。例如，在講解酶的作用機制時，教師可以通過實驗演示酶如何催化化學反應，并引導學生觀察和分析實驗現象。提高實驗操作技能：針對學生在實驗操作過程中可能遇到的問題，教師可以通過演示、指導、練習等多種方式，提高學生的實驗操作技能。例如，在進行顯微鏡觀察實驗時，教師可以先演示如何正確使用顯微鏡，并引導學生練習觀察細胞的結構和功能。培養邏輯思維與推理能力：針對學生在邏輯思維和推理方面可能存在的不足，教師可以通過問題引導、案例分析、討論交流等多種方式，培養學生的邏輯思維與推理能力。例如，在分析光合作用的過程和機制時，教師可以引導學生思考光能是如何被捕獲、轉換和儲存的，并引導學生推理出光合作用的產物和影響因素。激發學習興趣與動機：針對學生在學習興趣和動機方面可能存在的問題，教師可以通過創設情境、引入實例、展示成果等多種方式，激發學生的學習興趣和動機。例如，在講解細胞呼吸的過程和機制時，教師可以引入人體運動、發酵釀酒等實例，引導學生思考細胞呼吸在日常生活中的應用和意義。提供個性化學習支持：針對不同學生的學習需求和水平差異，教師可以提供個性化的學習支持。例如，對于學習基礎較弱的學生，教師可以提供額外的輔導和練習；對于學習興趣濃厚的學生，教師可以引導他們進行更深入的探究和學習。教師還可以利用網絡平臺和資源，為學生提供更加便捷和個性化的學習支持。通過學情分析，教師可以更加全面地了解學生的學習背景、知識基礎、認知能力和學習障礙，從而制定更加有效的教學方案。在教學過程中，教師可以采取多種策略和方法來幫助學生克服學習障礙、提高學習效果和興趣。四、大主題或大概念設計本單元的大主題設計為“細胞的生命活動：物質、能量與信息的動態平衡”。圍繞這一主題，通過深入研究細胞的生存需求，包括營養物質和能量的獲取、轉換與利用，以及細胞間的信息交流，旨在幫助學生理解細胞作為生命基本單位的復雜性和動態性。本單元將探討以下幾個大概念：細胞是生命活動的基本單位：細胞通過質膜進行物質交換和信息交流，維持其內部環境的穩定。細胞內的能量轉換與利用：酶和ATP在細胞內能量轉換和利用過程中起關鍵作用。光合作用與細胞呼吸：光合作用捕獲光能并將其轉換為化學能，而細胞呼吸則利用這些化學能驅動細胞的生命活動。細胞間的信息交流：細胞通過信號分子和受體進行信息交流，協調生命活動。五、大單元目標敘寫高中生物學學科核心素養：（一）生命觀念：學生能夠理解細胞是生物體結構與功能的基本單位，認識到細胞通過物質交換、能量轉換和信息交流維持其生命活動。學生能夠闡述光合作用和細胞呼吸的基本原理，理解它們在生物界能量流動中的重要作用。學生能夠運用結構與功能相適應的觀念，解釋細胞各組分在物質運輸、能量轉換和信息交流中的作用。（二）科學思維：學生能夠基于生物學事實和證據，運用歸納與概括、演繹與推理等方法，分析細胞生命活動的規律和機制。學生能夠通過模型與建模，理解細胞內物質運輸、能量轉換和信息交流的過程。學生能夠批判性地分析科學實驗數據，評價實驗設計的合理性和結論的可靠性。（三）科學探究：學生能夠針對細胞生命活動的具體問題，設計并實施探究實驗方案，收集和分析實驗數據，得出結論。學生能夠運用科學探究的基本方法，如觀察、測量、實驗、記錄等，探究細胞內的物質運輸、能量轉換和信息交流過程。學生能夠在探究過程中，與他人合作，交流實驗設計和結果，共同解決問題。（四）社會責任：學生能夠基于生物學知識，關注生物技術的發展和應用對人類社會和環境的影響，形成科學的價值觀和態度。學生能夠參與有關生物科學的社會議題討論，運用生物學原理和方法，提出解決實際問題的建議。學生能夠形成健康文明的生活方式，遠離不良生活習慣，如濫用藥物等，保護自身健康。六、大單元教學重點細胞質膜的物質交換和信息交流功能：重點闡述離子和小分子通過穿膜運輸方式進出細胞的過程和機制。詳細介紹大分子通過囊泡轉運方式進出細胞的過程和意義。分析細胞通過質膜進行信息交流的方式及其在生命活動中的作用。酶在細胞生化反應中的催化作用：闡述酶具有高效性和專一性等特點，理解酶在細胞生化反應中的關鍵作用。介紹絕大多數酶是蛋白質，理解酶的化學本質和催化機制。通過實驗探究酶催化的高效性、專一性和環境因素對酶活性的影響。ATP在細胞生命活動中的能量轉換作用：闡述ATP是一種高能化合物，理解其在細胞生命活動中的直接能源作用。詳細介紹ATP與ADP的相互轉化過程及其在能量供應中的意義。通過實驗探究ATP在細胞生命活動中的應用和影響因素。光合作用和細胞呼吸的過程和機制：闡述光合作用的探究歷程和葉綠體從太陽光中捕獲能量的過程。介紹光能的轉換和儲存機制及其在生物界能量流動中的作用。分析光合作用受環境因素的影響及其調控機制。闡述細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸的過程和機制。介紹化學能轉化為細胞可以利用的能量的過程及其在生命活動中的作用。七、大單元教學難點細胞質膜的物質交換和信息交流機制的深入理解：學生需要理解離子和小分子通過穿膜運輸方式進出細胞的具體過程和機制，這需要一定的生物化學知識和細胞生物學背景。大分子通過囊泡轉運方式進出細胞的過程相對復雜，學生需要掌握囊泡的形成、轉運和融合等過程。細胞通過質膜進行信息交流的方式涉及信號分子和受體的相互作用，學生需要理解信號轉導的復雜過程。酶催化作用的高效性和專一性的實驗探究：學生需要設計并實施實驗方案，探究酶催化的高效性和專一性，這需要一定的實驗技能和科學探究能力。環境因素對酶活性的影響涉及多種因素的綜合作用，學生需要理解這些因素之間的相互作用和調控機制。ATP與ADP的相互轉化過程及其在能量供應中的意義：學生需要理解ATP與ADP的相互轉化過程及其在細胞生命活動中的能量供應作用，這需要一定的生物化學知識和能量代謝背景。ATP在細胞生命活動中的應用涉及多種生理過程，學生需要理解這些生理過程與ATP供應之間的關系。光合作用和細胞呼吸的過程和機制的深入理解：光合作用和細胞呼吸的過程相對復雜，涉及多種生物化學反應和調控機制，學生需要掌握這些反應和機制的基本原理。光合作用受環境因素的影響涉及多種因素的綜合作用，學生需要理解這些因素對光合作用效率和產量的影響及其調控機制。細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種過程，學生需要理解這兩種過程的區別和聯系及其在生命活動中的作用。八、大單元整體教學思路一、引言在《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的指導下，本單元《細胞的生存需要營養物質和能量》的教學旨在通過一系列的教學活動，引導學生深入理解細胞如何獲取、轉換和利用能量，以及細胞內外物質交換和信息交流的基本機制。本單元教學內容涵蓋了質膜的物質交換功能、酶在細胞生化反應中的作用、ATP作為細胞直接能源物質的角色、光合作用的探究、光能的捕獲與轉換、細胞呼吸的類型與能量轉換等多個方面。通過本單元的學習，學生將形成對細胞生存所需營養物質和能量過程的全面認識，進而提升生物學學科核心素養。二、教學目標設定（一）生命觀念結構與功能觀：學生能夠理解細胞的結構（如質膜、細胞器）與其功能（如物質交換、能量轉換）之間的密切關系。例如，通過構建滲透系統模型，理解質膜的選擇透過性在物質交換中的作用；通過探究光合作用的過程，理解葉綠體結構與其捕獲光能、轉換并儲存能量的功能之間的關系。物質與能量觀：學生能夠認識到細胞內的生命活動伴隨著物質與能量的轉化。例如，理解光合作用中光能轉換為化學能儲存在有機物中，以及細胞呼吸過程中有機物氧化分解釋放能量的過程。穩態與平衡觀：學生能夠理解細胞通過內外物質交換和信息交流維持其內部環境的穩態。例如，理解細胞通過質膜上的離子通道和轉運蛋白調節細胞內外離子濃度平衡，以及通過細胞呼吸和光合作用維持能量供應的平衡。進化與適應觀：學生能夠認識到細胞生存所需營養物質和能量的獲取機制是生物進化的結果，是生物適應環境的重要體現。例如，理解光合作用作為植物細胞獲取能量的主要方式，是植物適應陸地環境、進行自養生活的重要進化特征。（二）科學思維歸納與概括：學生能夠基于生物學事實和證據，歸納概括出細胞生存所需營養物質和能量獲取與利用的基本規律。例如，通過總結不同物質進出細胞的方式（被動運輸、主動運輸、胞吞胞吐），概括出細胞質膜在物質交換中的選擇透過性特點。演繹與推理：學生能夠運用科學原理和方法，對細胞生存過程中的物質與能量轉化現象進行推理和預測。例如，根據酶的高效性和專一性特點，推理出酶在細胞生化反應中的催化作用，以及影響酶活性的因素（如pH、溫度）如何影響細胞內的生化反應速率。模型與建模：學生能夠通過構建模型來模擬和解釋細胞生存過程中的物質與能量轉化現象。例如，通過構建滲透系統模型，模擬細胞通過質膜與周圍環境進行物質交換的過程；通過構建光合作用模型，模擬光能轉換為化學能的過程。批判性思維：學生能夠對生物學問題進行分析和評價，提出自己的見解和解決方案。例如，在分析光合作用受環境因素影響時，學生能夠批判性地思考不同環境因素（如光照強度、二氧化碳濃度）對光合作用速率的影響，并提出提高農作物產量的合理建議。（三）科學探究問題發現：學生能夠敏銳地發現與細胞生存所需營養物質和能量獲取與利用相關的生物學問題。例如，在觀察植物細胞質壁分離和復原現象時，學生能夠發現問題并提出假設：為什么植物細胞在高濃度蔗糖溶液中會發生質壁分離？實驗設計：學生能夠根據科學原理和方法，設計并實施探究細胞生存過程中物質與能量轉化現象的實驗。例如，設計實驗探究不同pH和溫度條件下酶的活性變化，或者設計實驗探究不同光照強度和二氧化碳濃度對光合作用速率的影響。數據收集與分析：學生能夠準確收集實驗數據，并運用科學方法對數據進行分析和處理。例如，通過數據采集器記錄光合作用實驗中的二氧化碳濃度變化曲線，并運用數據分析軟件對曲線進行分析和解讀。結果交流與討論：學生能夠以科學、準確的語言將實驗結果進行交流和討論，提出自己的見解和解決方案。例如，在小組匯報中分享自己設計的實驗方案、實驗過程和實驗結果，并與同學們討論實驗中的問題和改進方案。（四）社會責任環保意識：學生能夠認識到細胞生存所需營養物質和能量的獲取與利用過程對環境的影響，樹立環保意識。例如，在理解光合作用和細胞呼吸過程中，學生能夠認識到植物通過光合作用吸收二氧化碳、釋放氧氣對維持大氣中氧氣和二氧化碳平衡的重要性；同時認識到人類活動對環境的影響（如溫室氣體排放）可能破壞這種平衡。健康生活方式：學生能夠運用生物學知識指導自己的健康生活方式。例如，在理解細胞呼吸過程中能量釋放與利用的機制后，學生能夠認識到合理膳食、適量運動對維持身體健康的重要性；同時認識到不良生活習慣（如熬夜、暴飲暴食）可能對身體健康產生負面影響。社會議題參與：學生能夠關注與細胞生存所需營養物質和能量獲取與利用相關的社會議題，并運用生物學知識參與討論和決策。例如，在理解光合作用受環境因素影響后，學生能夠關注全球氣候變化對農業生產的影響，并提出合理的應對措施和建議；同時能夠參與討論轉基因作物的安全性問題，并運用生物學知識進行分析和評價。科學傳播與普及：學生能夠運用生物學知識向他人傳播和普及科學知識，提高公眾的科學素養。例如，在理解酶在細胞生化反應中的作用后，學生能夠向家人和朋友介紹酶在日常生活中的應用（如加酶洗衣粉、消化酶補充劑等），并解釋其科學原理和作用機制。三、教學內容與教學活動設計（一）課題研究——構建滲透系統模型教學內容：離子和小分子以穿膜運輸方式進出細胞；大分子以囊泡轉運方式進出細胞。教學活動設計：實驗探究：指導學生利用卵殼膜、鐵架臺和杠桿等制作滲透裝置，模擬細胞通過質膜與周圍環境進行物質交換的過程。通過觀察不同濃度蔗糖溶液中卵殼膜兩側液面的變化，理解滲透作用的原理和條件。模型構建：引導學生構建滲透系統模型，包括半透膜、溶液池和滲透壓計等部分。通過模型構建過程，加深學生對滲透作用原理的理解，并訓練學生的模型與建模能力。討論與交流：組織學生討論滲透作用在農業生產中的應用（如農作物施肥過量導致“燒苗”現象的原因及解決措施），以及滲透作用在醫學領域的應用（如人工腎的工作原理）。通過討論與交流活動，提高學生的批判性思維和問題解決能力。（二）第一節質膜參與物質交換和信息交流教學內容：離子和小分子以穿膜運輸方式進出細胞；大分子以囊泡轉運方式進出細胞；細胞通過質膜進行信息交流。教學活動設計：實驗觀察：指導學生使用顯微鏡觀察植物細胞的質壁分離和復原現象，理解植物細胞通過質膜與周圍環境進行物質交換的過程。同時觀察不同植物細胞在相同條件下的質壁分離程度差異，探討細胞液濃度對質壁分離現象的影響。案例分析：通過案例分析探討大分子物質（如分泌蛋白）通過囊泡轉運方式進出細胞的過程。引導學生分析分泌蛋白在細胞內合成、加工、轉運和分泌的過程及其調控機制，加深對細胞內膜系統結構和功能的理解。小組討論：組織學生小組討論細胞通過質膜進行信息交流的方式及其生物學意義。引導學生分析激素、神經遞質等信號分子在細胞間信息交流中的作用及其調控機制；同時探討細胞間信息交流異常對生物體健康的影響（如自身免疫病的發生機制）。（三）第二節酶是細胞生化反應的催化劑教學內容：酶具有高效性和專一性等特點；絕大多數酶是蛋白質。教學活動設計：實驗探究：指導學生設計并實施實驗探究酶催化的高效性和專一性特點。例如通過比較過氧化氫酶與無機催化劑（如FeCl3）催化過氧化氫分解的速率差異來探究酶的高效性特點；通過探究不同pH和溫度條件下酶活性的變化來探究酶的專一性特點及其對環境因素的敏感性。理論講解：結合實驗探究結果和生物學原理向學生講解酶的結構與功能關系、酶的催化機制及其影響因素（如pH、溫度、抑制劑等）。同時介紹酶在生物體內的廣泛應用（如工業生產、醫療診斷等）及其對人類社會的貢獻。案例分析：通過案例分析探討酶在特定生理過程（如糖酵解、檸檬酸循環等）中的作用及其調控機制。引導學生分析酶如何參與細胞內的生化反應過程并維持其有序進行；同時探討酶缺陷性疾病（如乳糖不耐受癥）的發生機制及其治療措施。（四）第三節ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質教學內容：ATP是一種高能化合物；ATP與ADP可以相互轉化。教學活動設計：理論講解：結合ATP的分子結構示意圖向學生講解ATP的高能磷酸鍵特點及其在細胞內的合成與分解過程（即ATP與ADP的相互轉化）。同時介紹ATP在細胞內的分布、濃度及其調節機制對維持細胞生命活動的重要性。實驗探究：指導學生設計并實施實驗探究ATP在細胞內的合成與分解過程及其影響因素（如底物濃度、酶濃度等）。例如通過測定不同底物濃度下ATP的合成速率來探究底物濃度對ATP合成過程的影響；通過測定不同酶濃度下ATP的分解速率來探究酶濃度對ATP分解過程的影響。案例分析：通過案例分析探討ATP在特定生理過程（如肌肉收縮、神經傳導等）中的作用及其調控機制。引導學生分析ATP如何為肌肉收縮提供能量并維持其持續進行；同時探討ATP在神經傳導過程中的作用及其與神經遞質釋放的關系。（五）第四節光能的捕獲、轉換和儲存教學內容：光合作用的探究歷程；葉綠體從太陽光中捕獲能量；光能的轉換和儲存；光合作用受環境因素影響。教學活動設計：歷史回顧：通過歷史回顧向學生介紹光合作用的探究歷程及其重要發現（如普里斯特利的實驗、薩克斯的實驗等）。引導學生分析這些實驗對理解光合作用過程的重要性及其科學意義。實驗探究：指導學生設計并實施實驗探究葉綠體從太陽光中捕獲能量的過程及其影響因素（如光照強度、光照波長等）。例如通過測定不同光照強度下光合作用的速率來探究光照強度對光合作用過程的影響；通過測定不同光照波長下光合作用的速率來探究光照波長對光合作用過程的影響。模型構建：引導學生構建光合作用模型來模擬光能轉換為化學能的過程。通過模型構建過程加深學生對光合作用原理的理解并訓練其模型與建模能力。同時組織學生討論光合作用模型在農業生產中的應用（如提高農作物產量的措施）及其科學意義。案例分析：通過案例分析探討光合作用受環境因素影響的表現及其調控機制。引導學生分析不同環境因素（如溫度、二氧化碳濃度等）對光合作用速率的影響及其調控機制；同時探討如何利用這些影響因素來提高農作物的產量和質量。（六）第五節細胞能量的供應和利用教學內容：細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸；化學能轉化為細胞可以利用的能量。教學活動設計：理論講解：結合有氧呼吸和無氧呼吸的過程示意圖向學生講解細胞呼吸的類型及其特點。同時介紹有氧呼吸和無氧呼吸在細胞內的分布、速率及其調節機制對維持細胞生命活動的重要性。實驗探究：指導學生設計并實施實驗探究有氧呼吸和無氧呼吸的過程及其產物（如二氧化碳、酒精等）。例如通過測定不同條件下酵母菌呼吸產生的二氧化碳和酒精的量來探究有氧呼吸和無氧呼吸的過程及其產物差異；通過測定不同條件下植物細胞呼吸產生的能量來探究細胞呼吸速率與能量供應的關系。小組討論：組織學生小組討論細胞呼吸在生物體內的應用及其生物學意義。引導學生分析細胞呼吸如何為生物體提供能量并維持其生命活動；同時探討細胞呼吸異常對生物體健康的影響（如癌癥的發生機制）及其治療措施。案例分析：通過案例分析探討細胞呼吸在特定生理過程（如肌肉運動、種子萌發等）中的作用及其調控機制。引導學生分析細胞呼吸如何為肌肉運動提供能量并維持其持續進行；同時探討種子萌發過程中細胞呼吸速率的變化及其影響因素（如溫度、濕度等）。四、教學評估與反饋在教學過程中，采用多種評估方式對學生的學習成果進行評估和反饋。包括課堂表現評估（如參與討論、回答問題等）、實驗報告評估（如實驗設計、數據收集與分析等）、作業評估（如課后習題、案例分析等）以及單元測試評估（如選擇題、填空題、簡答題等）。通過這些評估方式，及時了解學生的學習情況和掌握程度，并根據評估結果調整教學策略和方法以提高教學效果。鼓勵學生進行自我評價和同伴評價，培養他們的自我反思能力和批判性思維能力。通過自我評價和同伴評價活動，讓學生更加深入地了解自己的學習情況并發現自身存在的問題和不足；同時通過與同學們的交流和討論分享學習經驗和解決問題的方法以提高自己的學習效率和質量。五、總結與展望通過本單元的教學實踐，學生將形成對細胞生存所需營養物質和能量獲取與利用過程的全面認識，并提升生物學學科核心素養。在未來的教學實踐中，我們將繼續深化對課程標準和教材內容的理解與研究，不斷優化教學策略和方法以提高教學效果和質量。同時關注生物學領域的最新研究成果和發展動態，將新知識、新技術引入課堂以拓寬學生的視野和知識面。通過不斷努力與創新，為學生的全面發展奠定堅實的生物學基礎。九、學業評價一、教學目標設定根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，結合2019版滬科教版高中生物學必修1《分子與細胞》第四章《細胞的生存需要營養物質和能量》的教學內容，設定以下教學目標：生命觀念：學生能夠理解細胞是生物體結構與生命活動的基本單位，形成結構與功能相適應的觀念。學生能夠認識到細胞通過質膜進行物質交換和信息交流的重要性，理解細胞內外環境的動態平衡。學生能夠闡明光合作用和細胞呼吸過程中物質與能量的轉換機制，形成物質與能量觀。科學思維：學生能夠基于生物學事實和證據，運用歸納與概括、演繹與推理等方法，探討細胞生命活動的規律。學生能夠運用模型與建模的方法，模擬細胞內外物質交換和信息交流的過程，加深對生物學概念的理解。學生能夠批判性地分析科學實驗數據，評價實驗設計的合理性和實驗結果的可信度。科學探究：學生能夠針對細胞生命活動的特定問題，設計并實施探究實驗方案，如實記錄實驗數據并進行分析。學生能夠運用科學方法和技術手段，觀察、測量和分析細胞內外物質交換和信息交流的現象。學生能夠在小組合作中，積極參與探究過程，與他人交流實驗設計和結果，共同解決問題。社會責任：學生能夠關注生物學技術在農業生產、環境保護等領域的應用，理解其對人類社會的影響。學生能夠基于生物學知識，參與討論和解決與生物學相關的社會熱點問題，如環境保護、食品安全等。學生能夠養成健康文明的生活方式，如合理飲食、適量運動等，關注個人健康與社會福祉。二、學習目標設定理解細胞結構與功能的關系：學生能夠描述細胞的基本結構，包括質膜、細胞核、細胞器等，并理解它們在細胞生命活動中的作用。學生能夠闡明質膜的選擇透過性，理解其在物質交換和信息交流中的重要性。掌握物質交換和信息交流的方式：學生能夠舉例說明離子和小分子物質通過穿膜運輸方式進出細胞的過程，包括被動運輸和主動運輸。學生能夠了解大分子物質通過囊泡轉運方式進出細胞的過程，如胞吞和胞吐。學生能夠概述細胞通過質膜進行信息交流的方式，包括信號分子的識別與響應。探究酶的作用特性：學生能夠通過實驗探究酶的高效性和專一性等特點，理解酶在細胞生化反應中的催化作用。學生能夠闡明絕大多數酶是蛋白質，理解酶的化學本質。理解ATP在細胞生命活動中的作用：學生能夠解釋ATP是一種高能化合物，理解其在細胞生命活動中的直接能源作用。學生能夠闡述ATP與ADP的相互轉化過程，理解細胞內能量的動態平衡。探究光合作用的機制：學生能夠通過實驗探究光合作用的探究歷程，理解葉綠體從太陽光中捕獲能量的過程。學生能夠說明光能的轉換和儲存機制，理解光合作用在生物界能量流動中的重要性。學生能夠探究光合作用受環境因素的影響，理解光照強度、溫度、二氧化碳濃度等因素對光合作用的影響。理解細胞呼吸的過程：學生能夠說明細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式，理解其在細胞能量供應中的作用。學生能夠闡述化學能轉化為細胞可以利用的能量的過程，理解細胞呼吸在細胞生命活動中的重要性。三、評價目標設定（一）生命觀念評價指標：學生是否能夠運用結構與功能相適應的觀念，解釋細胞內外物質交換和信息交流的過程。學生是否能夠運用物質與能量觀，分析光合作用和細胞呼吸過程中物質與能量的轉換機制。學生是否能夠運用穩態與平衡觀，理解細胞內外環境的動態平衡對細胞生命活動的重要性。評價方式：通過課堂討論和小組活動，觀察學生是否能夠運用生命觀念解釋細胞生命活動的現象和規律。通過課后作業和測驗，評估學生是否能夠運用生命觀念解決與細胞生命活動相關的問題。（二）科學思維評價指標：學生是否能夠基于生物學事實和證據，運用歸納與概括、演繹與推理等方法，探討細胞生命活動的規律。學生是否能夠運用模型與建模的方法，模擬細胞內外物質交換和信息交流的過程，加深對生物學概念的理解。學生是否能夠批判性地分析科學實驗數據，評價實驗設計的合理性和實驗結果的可信度。評價方式：通過實驗設計和實施過程，觀察學生是否能夠運用科學思維方法解決實驗中的問題。通過課堂討論和小組活動，評估學生是否能夠運用科學思維方法分析生物學現象和規律。通過課后作業和測驗，考察學生是否能夠運用科學思維方法解決與細胞生命活動相關的問題。（三）科學探究評價指標：學生是否能夠針對細胞生命活動的特定問題，設計并實施探究實驗方案。學生是否能夠運用科學方法和技術手段，觀察、測量和分析細胞內外物質交換和信息交流的現象。學生是否能夠在小組合作中，積極參與探究過程，與他人交流實驗設計和結果，共同解決問題。評價方式：通過實驗設計和實施過程，觀察學生是否能夠按照科學探究的基本步驟進行實驗。通過實驗報告和展示，評估學生是否能夠準確地記錄和分析實驗數據，得出合理的結論。通過小組合作和討論過程，觀察學生是否能夠積極參與探究過程，與他人合作解決問題。（四）社會責任評價指標：學生是否能夠關注生物學技術在農業生產、環境保護等領域的應用，理解其對人類社會的影響。學生是否能夠基于生物學知識，參與討論和解決與生物學相關的社會熱點問題。學生是否能夠養成健康文明的生活方式，關注個人健康與社會福祉。評價方式：通過課堂討論和小組活動，觀察學生是否能夠運用生物學知識分析和解決社會熱點問題。通過課后作業和調查報告，評估學生是否能夠運用生物學知識提出解決社會問題的建議。通過日常行為觀察和反饋，了解學生是否能夠養成健康文明的生活方式，關注個人健康與社會福祉。四、學業評價實施（一）課堂評價觀察記錄：在課堂討論和小組活動中，觀察并記錄學生的參與情況、思維過程和表達能力。評估學生是否能夠運用生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等核心素養解決問題。即時反饋：在課堂討論和小組活動中，及時給予學生反饋，指出其優點和不足，提出改進建議。鼓勵學生積極參與課堂討論，勇于提出問題和表達自己的觀點。（二）作業評價作業設計：設計具有針對性和層次性的作業題目，涵蓋本章節的所有教學內容和核心素養要求。作業題目應注重實踐性和探究性，鼓勵學生運用所學知識解決實際問題。作業批改：認真批改學生的作業，評估其掌握情況和思維能力。給予針對性的反饋和建議，幫助學生改進學習方法和提高思維能力。（三）測驗評價測驗設計：設計涵蓋本章節所有教學內容和核心素養要求的測驗題目。測驗題目應注重考察學生的理解能力和應用能力，避免死記硬背。測驗實施：按照測驗計劃和要求進行測驗實施，確保測驗的公正性和有效性。認真分析和總結測驗結果，了解學生的學習情況和掌握程度。（四）項目評價項目設計：設計具有探究性和實踐性的項目任務，如構建滲透系統模型、探究光合作用的影響因素等。項目任務應注重培養學生的創新能力和實踐能力，鼓勵學生運用所學知識解決實際問題。項目實施：指導學生按照項目計劃和要求進行項目實施，提供必要的支持和幫助。觀察并記錄學生的實施過程、思維過程和創新能力。項目展示：組織學生進行項目展示和交流，評估其項目成果和創新能力。給予針對性的反饋和建議，鼓勵學生不斷改進和創新。五、學業評價反思反思教學過程：反思教學過程中是否充分落實了生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等核心素養的要求。分析教學過程中存在的問題和不足，提出改進建議和優化措施。反思學業評價：反思學業評價過程中是否全面、客觀、公正地評估了學生的學習情況和掌握程度。分析學業評價過程中存在的問題和不足，提出改進建議和優化措施。反思學生發展：反思學生在學業評價過程中是否得到了全面的發展和提升。分析學生發展的差異性和個性化需求，提出針對性的指導和支持措施。通過本次學業評價的實施和反思，旨在全面了解學生的學習情況和掌握程度，促進學生的全面發展和提升。也為教師改進教學方法和優化教學策略提供有益的參考和借鑒。十、大單元實施思路及教學結構圖一、大單元實施思路本大單元《細胞的生存需要營養物質和能量》的實施思路，旨在通過一系列精心設計的教學活動，引導學生深入理解細胞如何獲取營養物質和能量，以及這些過程在細胞生存和生命活動中的重要性。實施過程將緊密圍繞高中生物學學科核心素養的四個方面——生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，通過理論講授、實驗操作、討論交流等多種教學方式，促進學生全面發展。具體實施思路如下：情境導入：通過生活實例或科學史故事，引入細胞生存所需營養物質和能量的主題，激發學生的學習興趣和探究欲望。知識講授：系統講解細胞獲取營養物質和能量的基本過程，包括質膜參與物質交換和信息交流、酶催化反應、ATP作為直接能源物質、光合作用捕獲光能以及細胞呼吸等關鍵概念。實驗操作：組織學生進行實驗操作，如構建滲透系統模型、觀察植物細胞的質壁分離和復原、探究酶催化的高效性和專一性、提取和分離葉綠體色素、探究光合作用受環境因素影響等，通過動手實踐加深對理論知識的理解。討論交流：引導學生圍繞實驗現象和理論問題進行討論交流，鼓勵學生提出自己的見解和疑問，通過思維碰撞促進科學思維的發展。總結提升：在單元教學結束后，組織學生進行總結反思，梳理所學知識點和實驗技能，形成完整的知識體系，并引導學生將所學知識應用于解決實際問題，提升社會責任感。評價反饋：通過課堂表現、實驗操作、作業練習、測試等多種方式，全面評價學生的學習效果，及時反饋評價結果，幫助學生查漏補缺，提高學習效果。二、教學目標設定（一）生命觀念結構與功能觀：學生能夠理解細胞的結構與其功能之間的緊密聯系，如質膜的選擇透過性保證了細胞對營養物質的吸收和對有害物質的排斥；葉綠體的結構使其能夠捕獲光能并進行光合作用。物質與能量觀：學生能夠認識到物質和能量是生命活動的基礎，細胞通過一系列復雜的生化反應獲取能量和營養物質，維持其生命活動。進化與適應觀：學生能夠理解細胞獲取營養物質和能量的機制是生物在進化過程中逐漸形成的，這些機制使生物能夠更好地適應環境。穩態與平衡觀：學生能夠理解細胞通過調節物質和能量的進出，維持其內部環境的穩態和平衡，這是細胞正常生命活動的基礎。（二）科學思維歸納與概括：學生能夠通過對實驗現象的觀察和分析，歸納出細胞獲取營養物質和能量的基本規律。演繹與推理：學生能夠根據所學理論知識，演繹推理出細胞在不同環境條件下獲取營養物質和能量的可能方式。模型與建模：學生能夠構建滲透系統模型等，通過模型來模擬和解釋細胞獲取營養物質和能量的過程。批判性思維：學生能夠批判性地評價他人的觀點和實驗結果，提出自己的見解和疑問。創造性思維：學生能夠運用所學知識，創造性地設計實驗方案或解決實際問題。（三）科學探究提出問題：學生能夠圍繞細胞獲取營養物質和能量的主題，提出具有探究價值的問題。設計方案：學生能夠根據探究問題，設計合理的實驗方案，包括實驗目的、實驗材料、實驗步驟和預期結果等。實施方案：學生能夠按照實驗方案，獨立或合作完成實驗操作，記錄實驗數據。分析結果：學生能夠運用所學知識，對實驗數據進行分析處理，得出實驗結論。交流討論：學生能夠與他人交流實驗結果和心得體會，討論實驗過程中遇到的問題和解決方案。（四）社會責任健康文明生活方式：學生能夠認識到合理膳食、適量運動等健康生活方式對細胞獲取營養物質和能量的重要性，樹立健康文明的生活方式。環境保護意識：學生能夠理解環境污染對生物體獲取營養物質和能量的影響，樹立環境保護意識，積極參與環保行動。社會責任擔當：學生能夠運用所學知識，關注社會熱點議題，如食品安全、環境污染等，積極參與社會討論，為解決問題貢獻自己的力量。三、教學結構圖++|細胞的生存需要營養物質和能量|++|++++|質膜參與物質交換|酶是細胞生化反應||和信息交流|的催化劑|++++||++++++|離子和小分子||酶的高效性和|絕大多數酶是||穿膜運輸||專一性等特點|蛋白質|++++++||++++++|質壁分離|大分子以囊泡|探究酶催化|提取和分離||和復原|轉運方式進出|高效性和專|葉綠體色素|+++|一性||||+++++|觀察實驗|構建模型|分析結果|+++++|++|ATP是驅動細胞生命||活動的直接能源物質|++|+++|ATP是一種高能|ATP與ADP可以||化合物|相互轉化|+++|+++|探究ATP的|分析ATP與||生理作用|ADP的轉化|+++|++|光能的捕獲、轉換||和儲存|++|++++++|光合作用的|葉綠體從太陽光|光能的轉換和|光合作用受||探究歷程|中捕獲能量|儲存|環境因素影響|++++++|+++|細胞能量的供應||和利用|+++|++++++|細胞呼吸包括|化學能轉化為||有氧呼吸和|細胞可以利用||無氧呼吸|的能量|++++++四、具體教學實施步驟（一）情境導入（1課時）引入主題：通過展示一些生物體獲取營養物質的圖片或視頻，如植物的光合作用、動物的攝食行為等，引導學生思考生物體是如何獲取營養物質和能量的。提出問題：引導學生提出與細胞獲取營養物質和能量相關的問題，如“細胞是如何吸收營養物質的？”“細胞如何獲取能量以維持其生命活動？”等。引入新課：簡要介紹本單元的學習內容和目標，激發學生的學習興趣和探究欲望。（二）質膜參與物質交換和信息交流（3課時）離子和小分子以穿膜運輸方式進出細胞（1課時）知識講授：講解質膜的選擇透過性、被動運輸（自由擴散和協助擴散）和主動運輸的基本概念。實驗操作：組織學生進行觀察植物細胞的質壁分離和復原實驗，引導學生觀察細胞液泡的大小和顏色變化，理解植物細胞發生滲透作用的原理。討論交流：引導學生圍繞實驗現象進行討論交流，如“為什么植物細胞在高濃度蔗糖溶液中會發生質壁分離？”“質壁分離復原的過程是怎樣的？”等。總結提升：總結離子和小分子以穿膜運輸方式進出細胞的基本規律，強調質膜的選擇透過性在細胞物質交換中的重要性。大分子以囊泡轉運方式進出細胞（1課時）知識講授：講解大分子物質和顆粒物質不能以穿膜運輸方式進出細胞的原因，以及胞吞和胞吐的基本過程。構建模型：引導學生構建胞吞和胞吐的模型，通過模型來模擬和解釋大分子物質進出細胞的過程。討論交流：組織學生討論胞吞和胞吐在細胞生命活動中的作用和意義，如“胞吞和胞吐在細胞攝取營養物質和排出廢物中的作用是什么？”等。總結提升：總結大分子以囊泡轉運方式進出細胞的基本規律，強調胞吞和胞吐在細胞物質交換中的重要性。細胞通過質膜進行信息交流（1課時）知識講授：講解細胞間信息交流的基本方式，包括直接接觸、通過化學信號分子傳遞信息等。案例分析：通過分析一些具體的生物學案例，如激素調節、神經調節等，引導學生理解細胞間信息交流的過程和意義。討論交流：組織學生討論細胞間信息交流在生物體生命活動中的作用和意義，如“細胞間信息交流是如何調節生物體生命活動的？”等。總結提升：總結細胞通過質膜進行信息交流的基本規律，強調細胞間信息交流在生物體生命活動中的重要性。（三）酶是細胞生化反應的催化劑（2課時）酶具有高效性和專一性等特點（1課時）知識講授：講解酶的基本概念、高效性和專一性等特點。實驗操作：組織學生進行探究酶催化的高效性和專一性實驗，如比較過氧化氫酶和無機催化劑Fe3?催化過氧化氫分解的速率等。討論交流：引導學生圍繞實驗現象進行討論交流，如“為什么酶具有高效性和專一性？”“酶催化反應的條件是什么？”等。總結提升：總結酶具有高效性和專一性等特點的基本規律，強調酶在細胞生化反應中的重要性。絕大多數酶是蛋白質（1課時）知識講授：講解酶的化學本質，強調絕大多數酶是蛋白質。案例分析：通過分析一些具體的生物學案例，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等，引導學生理解酶在生物體生命活動中的作用和意義。討論交流：組織學生討論酶在生物體生命活動中的具體應用和前景，如“酶在工業生產、醫療保健等領域的應用前景如何？”等。總結提升：總結絕大多數酶是蛋白質的基本規律，強調酶在生物體生命活動中的重要作用。（四）ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質（2課時）ATP是一種高能化合物（1課時）知識講授：講解ATP的基本概念、結構和功能。案例分析：通過分析螢火蟲發光等生物學案例，引導學生理解ATP在生物體生命活動中的作用和意義。討論交流：組織學生討論ATP在生物體生命活動中的具體應用和前景，如“ATP在肌肉收縮、神經傳導等生命活動中的作用是什么？”等。總結提升：總結ATP是一種高能化合物的基本規律，強調ATP在驅動細胞生命活動中的重要性。ATP與ADP可以相互轉化（1課時）知識講授：講解ATP與ADP相互轉化的過程和意義。實驗操作：組織學生進行探究ATP與ADP相互轉化的實驗，如觀察肌肉收縮時ATP的消耗和再合成等。討論交流：引導學生圍繞實驗現象進行討論交流，如“ATP與ADP相互轉化的過程是怎樣的？”“這個過程在細胞生命活動中有什么意義？”等。總結提升：總結ATP與ADP可以相互轉化的基本規律，強調這個過程在驅動細胞生命活動中的重要性。（五）光能的捕獲、轉換和儲存（3課時）光合作用的探究歷程（1課時）知識講授：講解光合作用的探究歷程，包括海耳蒙特實驗、薩克斯實驗、恩格爾曼實驗等。案例分析：通過分析這些經典實驗，引導學生理解光合作用的基本過程和機制。討論交流：組織學生討論光合作用在生物體生命活動中的重要性和意義，如“光合作用是如何為生物體提供能量的？”“光合作用對環境有什么影響？”等。總結提升：總結光合作用的探究歷程和基本規律，強調光合作用在生物體生命活動中的重要作用。葉綠體從太陽光中捕獲能量（1課時）知識講授：講解葉綠體的結構和功能，強調葉綠體在光合作用中的作用。實驗操作：組織學生進行提取和分離葉綠體色素的實驗，引導學生觀察葉綠體色素的種類和顏色。討論交流：引導學生圍繞實驗現象進行討論交流，如“葉綠體色素在光合作用中有什么作用？”“不同植物葉綠體色素的種類和含量有何差異？”等。總結提升：總結葉綠體從太陽光中捕獲能量的基本規律，強調葉綠體在光合作用中的重要性。光能的轉換和儲存（1課時）知識講授：講解光能在光合作用中的轉換和儲存過程，包括光反應和暗反應兩個階段。案例分析：通過分析光合作用的具體過程，引導學生理解光能在光合作用中的轉換和儲存機制。討論交流：組織學生討論光合作用在生物體生命活動中的具體應用和前景，如“如何提高光合作用效率以提高農作物產量？”等。總結提升：總結光能在光合作用中的轉換和儲存基本規律，強調光合作用在生物體生命活動中的重要作用。光合作用受環境因素影響（課外探究）布置任務：布置學生課外進行探究光合作用受環境因素影響的任務，如觀察不同光照強度、溫度、二氧化碳濃度等條件下植物光合作用的變化。數據收集：引導學生收集實驗數據，并進行分析處理。報告撰寫：要求學生撰寫實驗報告，總結實驗過程和結果。分享交流：組織學生進行實驗報告的分享交流，互相學習借鑒。（六）細胞能量的供應和利用（2課時）細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸（1課時）知識講授：講解細胞呼吸的基本概念、有氧呼吸和無氧呼吸的過程和特點。實驗操作：組織學生進行探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗，引導學生觀察酵母菌在不同條件下的呼吸產物。討論交流：引導學生圍繞實驗現象進行討論交流，如“有氧呼吸和無氧呼吸的過程有何不同？”“細胞呼吸在生物體生命活動中有什么作用？”等。總結提升：總結細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸的基本規律，強調細胞呼吸在生物體生命活動中的重要性。化學能轉化為細胞可以利用的能量（1課時）知識講授：講解化學能在細胞呼吸中的轉化過程和意義。案例分析：通過分析一些具體的生物學案例，如人體運動時的能量供應等，引導學生理解化學能在細胞呼吸中的轉化機制。討論交流：組織學生討論化學能在細胞呼吸中的具體應用和前景，如“如何提高細胞呼吸效率以提高生物體能量供應？”等。總結提升：總結化學能轉化為細胞可以利用的能量的基本規律，強調這個過程在生物體生命活動中的重要性。（七）總結提升與拓展延伸（1課時）總結提升：引導學生對本單元所學內容進行總結反思，梳理所學知識點和實驗技能，形成完整的知識體系。拓展延伸：引導學生將所學知識應用于解決實際問題，如分析環境污染對生物體獲取營養物質和能量的影響、探討如何提高農作物光合作用效率以提高產量等。評價反饋：通過課堂表現、實驗操作、作業練習、測試等多種方式，全面評價學生的學習效果，及時反饋評價結果，幫助學生查漏補缺，提高學習效果。通過以上具體教學實施步驟，旨在全面達成本單元的教學目標，提升學生的生物學學科核心素養。十一、大情境、大任務創設一、教學目標設定根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，結合2019版滬科教版高中生物學必修1《分子與細胞》第四章《細胞的生存需要營養物質和能量》的教學內容，本章節的教學目標設定如下：（一）生命觀念結構與功能觀：學生能夠理解細胞的結構與其功能之間的緊密聯系，如質膜的選擇透過性保證了細胞對營養物質的吸收和對有害物質的排斥；葉綠體的結構使其能夠捕獲光能并進行光合作用。物質與能量觀：學生能夠認識到物質和能量是生命活動的基礎，細胞通過一系列復雜的生化反應獲取能量和營養物質，維持其生命活動。進化與適應觀：學生能夠理解細胞獲取營養物質和能量的機制是生物在進化過程中逐漸形成的，這些機制使生物能夠更好地適應環境。穩態與平衡觀：學生能夠理解細胞通過調節物質和能量的進出，維持其內部環境的穩態和平衡，這是細胞正常生命活動的基礎。（二）科學思維歸納與概括：學生能夠通過對實驗現象的觀察和分析，歸納出細胞獲取營養物質和能量的基本規律。演繹與推理：學生能夠根據所學理論知識，演繹推理出細胞在不同環境條件下獲取營養物質和能量的可能方式。模型與建模：學生能夠構建滲透系統模型等，通過模型來模擬和解釋細胞獲取營養物質和能量的過程。批判性思維：學生能夠批判性地評價他人的觀點和實驗結果，提出自己的見解和疑問。創造性思維：學生能夠運用所學知識，創造性地設計實驗方案或解決實際問題。（三）科學探究提出問題：學生能夠圍繞細胞獲取營養物質和能量的主題，提出具有探究價值的問題。作出假設：基于所學知識和觀察結果，學生能夠作出合理的假設。制定計劃：學生能夠設計并實施探究實驗，包括確定實驗變量、控制無關變量、選擇實驗材料等。實施實驗：學生能夠按照實驗計劃進行操作，收集數據。分析結果：學生能夠運用數學方法對實驗數據進行處理和分析，得出實驗結論。交流討論：學生能夠與他人交流實驗結果和心得體會，討論實驗過程中遇到的問題和解決方案。（四）社會責任健康文明生活方式：學生能夠認識到合理膳食、適量運動等健康生活方式對細胞獲取營養物質和能量的重要性，樹立健康文明的生活方式。環境保護意識：學生能夠理解環境污染對生物體獲取營養物質和能量的影響，樹立環境保護意識，積極參與環保行動。社會責任擔當：學生能夠運用所學知識，關注社會熱點議題，如食品安全、環境污染等，積極參與社會討論，為解決問題貢獻自己的力量。二、大情境、大任務創設（一）大情境設定在廣闊的自然界中，生物體為了生存和繁衍，必須不斷地從外界環境中獲取營養物質和能量。細胞作為生物體的基本結構和功能單位，其獲取營養物質和能量的過程復雜而精妙。本章將帶領學生走進細胞的世界，探究細胞如何通過各種方式獲取營養物質和能量，以及這些過程在細胞生存和生命活動中的重要性。通過一系列精心設計的實驗和活動，學生將深入理解細胞的結構與功能、物質與能量、進化與適應、穩態與平衡等生命觀念，培養科學思維和科學探究能力，同時增強社會責任感。（二）大任務創設任務一：構建滲透系統模型，探究細胞獲取水分和營養物質的機制1.任務背景細胞為了維持其正常的生命活動，需要從外界環境中獲取水分和營養物質。質膜作為細胞的邊界，具有選擇透過性，能夠控制物質進出細胞。為了探究細胞獲取水分和營養物質的機制，我們可以構建一個滲透系統模型來模擬這一過程。2.任務目標通過構建滲透系統模型，理解質膜的選擇透過性在細胞物質交換中的重要性。探究滲透作用發生的過程和需要的條件。運用模型與建模的科學思維方法，解決實際問題。3.任務內容準備材料：卵殼膜、鐵架臺、杠桿、蔗糖溶液、清水、漏斗、注射器、燒杯等。構建模型：利用上述材料制作一個滲透裝置，模擬細胞發生滲透作用的過程。觀察記錄：觀察并記錄不同濃度蔗糖溶液與清水之間滲透現象的發生情況。分析討論：歸納滲透作用發生的條件和規律，討論質膜的選擇透過性在細胞物質交換中的作用。4.任務評價通過觀察記錄和分析討論，評價學生對滲透作用原理和質膜選擇透過性的理解程度。通過構建的滲透系統模型的科學性和嚴謹性，評價學生的模型與建模能力。任務二：探究酶的特性，理解細胞生化反應的催化機制1.任務背景細胞內的生化反應需要酶的催化才能高效進行。酶作為一種生物催化劑，具有高效性和專一性等特點。為了探究酶的特性，我們可以設計一系列實驗來觀察酶在不同條件下的催化效率。2.任務目標通過實驗探究酶的高效性和專一性等特點。理解酶在細胞生化反應中的催化機制。培養歸納與概括、演繹與推理等科學思維能力。3.任務內容準備材料：新鮮雞肝研磨液（含過氧化氫酶）、FeCl3溶液（無機催化劑）、H2O2溶液、蒸餾水、數據采集器、相對壓強傳感器等。實驗設計：設計三組實驗，分別比較酶與普通催化劑（FeCl3）的催化效率、不同條件下酶的催化效率以及pH和溫度對酶活性的影響。實驗操作：按照實驗設計進行操作，記錄實驗數據。數據分析：運用數學方法對實驗數據進行處理和分析，繪制曲線圖或柱狀圖。結論討論：根據實驗結果得出結論，討論酶的特性及其在細胞生化反應中的作用。4.任務評價通過實驗操作和數據分析，評價學生對酶特性的理解程度。通過結論討論和實驗報告的撰寫，評價學生的科學思維和科學探究能力。任務三：探究ATP的生理作用，理解細胞能量的供應和利用機制1.任務背景ATP是細胞內的重要能量分子，為細胞的各種生命活動提供能量。為了探究ATP的生理作用，我們可以設計一系列實驗來觀察ATP在不同條件下的轉化和利用情況。2.任務目標通過實驗探究ATP的生理作用。理解細胞能量的供應和利用機制。培養模型與建模、批判性思維等科學思維能力。3.任務內容準備材料：ATP溶液、ADP溶液、Pi（無機磷酸）溶液、酶（如肌酸激酶）、數據采集器、熒光分光光度計等。實驗設計：設計兩組實驗，分別探究ATP在酶催化下的水解反應和合成反應。實驗操作：按照實驗設計進行操作，記錄實驗數據。數據分析：運用數學方法對實驗數據進行處理和分析，繪制曲線圖或柱狀圖。模型構建：根據實驗結果構建ATP與ADP相互轉化的模型。結論討論：根據實驗結果和模型構建得出結論，討論ATP在細胞能量供應和利用中的作用。4.任務評價通過實驗操作和數據分析，評價學生對ATP生理作用的理解程度。通過模型構建和結論討論，評價學生的模型與建模能力和批判性思維。任務四：探究光合作用的機理，理解細胞如何捕獲和轉換光能1.任務背景光合作用是植物細胞捕獲和轉換光能的重要過程，為植物的生長和發育提供能量和營養物質。為了探究光合作用的機理，我們可以設計一系列實驗來觀察光合作用在不同條件下的發生情況。2.任務目標通過實驗探究光合作用的機理。理解細胞如何捕獲和轉換光能。培養科學探究能力和團隊合作精神。3.任務內容準備材料：綠色植物葉片（如菠菜葉）、無水乙醇（或丙酮）、碳酸鈣粉、層析液、剪刀、研缽、漏斗、燒杯、滴管、培養皿、圓形濾紙、小試管、試管架、毛細吸管、尼龍布、脫脂棉、量筒、天平、藥匙等。實驗設計：設計三組實驗，分別探究光合作用的探究歷程、葉綠體從太陽光中捕獲能量的過程以及光能的轉換和儲存情況。實驗操作：按照實驗設計進行操作，包括葉綠體色素的提取和分離、光合作用速率的測定等。數據分析：運用數學方法對實驗數據進行處理和分析，繪制曲線圖或柱狀圖。結論討論：根據實驗結果得出結論，討論光合作用在植物生長和發育中的作用。團隊合作：在實驗過程中加強團隊合作，共同解決遇到的問題。4.任務評價通過實驗操作和數據分析，評價學生對光合作用機理的理解程度。通過結論討論和實驗報告的撰寫，評價學生的科學探究能力和團隊合作精神。任務五：探究細胞呼吸的方式和過程，理解細胞如何利用有機物釋放能量1.任務背景細胞呼吸是細胞利用有機物釋放能量的重要過程，為細胞的各種生命活動提供能量。為了探究細胞呼吸的方式和過程，我們可以設計一系列實驗來觀察細胞呼吸在不同條件下的發生情況。2.任務目標通過實驗探究細胞呼吸的方式和過程。理解細胞如何利用有機物釋放能量。培養科學探究能力和創新意識。3.任務內容準備材料：酵母菌粉、葡萄糖溶液、石蠟油、錐形瓶、帶導管的雙孔橡皮塞、500mL燒杯、10mL注射器、溫度計、數據采集器、二氧化碳傳感器、磁力攪拌器等。實驗設計：設計兩組實驗，分別探究酵母菌在有氧和無氧條件下的呼吸方式。實驗操作：按照實驗設計進行操作，記錄實驗數據。數據分析：運用數學方法對實驗數據進行處理和分析，繪制曲線圖或柱狀圖。結論討論：根據實驗結果得出結論，討論細胞呼吸在生物體生命活動中的作用。創新意識：鼓勵學生設計新的實驗方案來探究細胞呼吸的其他方面。4.任務評價通過實驗操作和數據分析，評價學生對細胞呼吸方式和過程的理解程度。通過結論討論和創新意識的評價，評價學生的科學探究能力和創新意識。通過以上五個大任務的創設和實施，學生將深入理解細胞獲取營養物質和能量的過程及其重要性，培養科學思維和科學探究能力，同時增強社會責任感。這些任務不僅涵蓋了本章的主要教學內容，還注重學生的實踐能力和創新能力的培養，符合《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求。十二、單元學歷案（一）單元主題與課時單元主題：細胞的生存需要營養物質和能量課時設計：第1課時：情境導入與質膜參與物質交換和信息交流概述第2課時：離子和小分子以穿膜運輸方式進出細胞第3課時：大分子以囊泡轉運方式進出細胞第4課時：細胞通過質膜進行信息交流第5課時：酶是細胞生化反應的催化劑（酶的高效性和專一性）第6課時：絕大多數酶是蛋白質第7課時：ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質（ATP的高能特性）第8課時：ATP與ADP的相互轉化第9課時：光能的捕獲、轉換和儲存（光合作用的探究歷程）第10課時：葉綠體從太陽光中捕獲能量第11課時：光能的轉換和儲存第12課時：光合作用受環境因素影響第13課時：細胞能量的供應和利用（細胞呼吸概述）第14課時：細胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸第15課時：化學能轉化為細胞可以利用的能量第16課時：總結提升與拓展延伸（二）學習目標教學目標：本單元通過一系列精心設計的教學活動，旨在引導學生深入理解細胞如何獲取營養物質和能量，以及這些過程在細胞生存和生命活動中的重要性。具體教學目標如下：（一）生命觀念結構與功能觀：學生能夠理解細胞的結構與其功能之間的緊密聯系，如質膜的選擇透過性保證了細胞對營養物質的吸收和對有害物質的排斥；葉綠體的結構使其能夠捕獲光能并進行光合作用。物質與能量觀：學生能夠認識到物質和能量是生命活動的基礎，理解細胞通過調節物質和能量的進出維持穩態與平衡。穩態與平衡觀：學生能夠理解細胞通過調節物質和能量的進出，以