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案 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案新人教版必修1课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教学内容本节课选自2024年高中生物教材第四章“细胞的物质输入和输出”中的4.3节“物质跨膜运输的方式”，新人教版必修1。教学内容主要包括以下三个方面：

1.跨膜运输的类型：介绍主动运输、被动运输（包括扩散和渗透）以及胞吞和胞吐等跨膜运输方式。

2.物质跨膜运输的特点：分析各种跨膜运输方式的动力来源、运输方向和影响因素。

3.跨膜运输实例：结合具体实例，如水、离子、葡萄糖等物质在细胞膜上的跨膜运输过程，解释不同跨膜运输方式的原理和作用。二、核心素养目标1.培养学生对细胞膜结构和功能的基本认识，提升生命观念素养，理解物质跨膜运输在细胞生存中的重要性。

2.培养学生运用科学思维，分析并解释不同物质跨膜运输方式的原理，提高科学探究能力。

3.培养学生通过实例掌握跨膜运输的规律，提升科学思维能力，能够运用所学知识解决实际问题。

4.引导学生关注生物科学技术发展，激发社会责任感，认识到生物学知识在生活中的应用价值。三、教学难点与重点1.教学重点

-物质跨膜运输的四种方式：主动运输、被动运输（扩散和渗透）、胞吞和胞吐。

-每种跨膜运输方式的特点，包括动力来源、运输方向和影响因素。

-具体实例分析，如水、离子、葡萄糖等物质在细胞膜上的跨膜运输过程。

举例解释：

-通过实例讲解主动运输需要消耗能量，如细胞对氨基酸、葡萄糖的主动吸收。

-解释被动运输中的扩散和渗透，强调浓度梯度的重要性，如氧气和二氧化碳的跨膜运输。

-以细胞吞噬细菌为例，解释胞吞和胞吐的过程及其在细胞生存中的作用。

2.教学难点

-理解主动运输与被动运输的区分，特别是逆浓度梯度运输的概念。

-掌握不同跨膜运输方式的影响因素，如载体蛋白、能量供应等。

-将理论知识与实际生物过程相结合，解决具体问题。

举例解释：

-难点在于理解主动运输中的ATP如何提供能量，以及载体蛋白的选择性。

-分析渗透压对细胞渗透作用的影响，理解水分子跨膜运输的规律。

-通过案例分析，如红细胞吸收葡萄糖的过程，帮助学生理解载体蛋白在跨膜运输中的作用。

-设计实验或讨论环节，让学生探讨不同环境下细胞如何调节物质跨膜运输，以适应生存需求。

在教学过程中，教师应针对重点内容进行详细讲解和强调，通过实例分析、图示演示等方式，帮助学生形象理解。对于难点内容，应采取分步骤解析、互动讨论、实验探究等教学方法，引导学生逐步突破难点，确保学生对核心知识有透彻的理解。四、教学资源1.硬件资源：

-生物实验室设备：显微镜、细胞模型、实验试剂等。

-多媒体教学设备：投影仪、计算机、互动白板等。

2.软件资源：

-生物学科教学软件：细胞结构动画、跨膜运输模拟程序等。

-课程相关的PPT课件和教学视频。

3.课程平台：

-学校教学管理系统，用于发布学习资料和作业。

-线上学习平台，提供拓展学习资源和互动讨论区。

4.信息化资源：

-电子教材和电子教案，方便学生预习和复习。

-在线虚拟实验室，模拟跨膜运输实验过程。

5.教学手段：

-实物演示和模型展示，直观展示细胞结构和跨膜运输过程。

-小组讨论和合作学习，促进学生交流与思考。

-探究式学习，设计实验引导学生自主探索跨膜运输的规律。五、教学实施过程1.课前自主探索

-教师活动：发布预习资料，包括电子教案、PPT课件和跨膜运输相关的动画视频。

-学生活动：学生通过学校教学管理系统下载预习资料，观看视频，阅读教材相关章节。

-教学方法：自主学习、探究式学习。

-教学手段：利用教学管理系统、信息化资源。

-教学资源：电子教案、预习PPT、动画视频。

-作用和目的：激发学生兴趣，初步构建跨膜运输的知识框架，为课堂学习打下基础。

2.课中强化技能

-环节一：导入新课

-教师活动：通过实物模型展示细胞膜，提出问题引导学生思考物质如何进出细胞。

-学生活动：观察模型，提出假设，进行初步讨论。

-教学方法：启发式教学、实物演示。

-教学资源：细胞模型、多媒体设备。

-作用和目的：引起学生好奇心，导入新课内容。

-环节二：新课讲解

-教师活动：详细讲解跨膜运输的四种方式，通过PPT和动画演示每种方式的原理。

-学生活动：认真听讲，记录重点，参与互动讨论。

-教学方法：讲授法、互动讨论。

-教学手段：多媒体教学设备、互动白板。

-教学资源：PPT课件、教学动画。

-作用和目的：深化学生对跨膜运输方式的理解，突出教学重点，解决难点。

-环节三：实例分析

-教师活动：提供具体生物实例，如红细胞吸收葡萄糖的过程，分析跨膜运输的具体应用。

-学生活动：小组合作，分析实例，讨论跨膜运输的影响因素。

-教学方法：案例教学、小组合作学习。

-教学资源：案例分析资料、小组讨论材料。

-作用和目的：通过实例加深理解，培养学生的科学思维和合作能力。

3.课后拓展应用

-教师活动：布置相关作业，提供在线拓展资源，鼓励学生进行深入研究。

-学生活动：完成作业，通过线上学习平台查阅资料，参与讨论区交流。

-教学方法：自主学习、探究式学习。

-教学资源：在线学习平台、拓展学习资料。

-作用和目的：巩固课堂所学，提高学生的知识应用能力和独立研究能力。六、知识点梳理1.细胞膜的结构与功能

-细胞膜的组成：磷脂双分子层、蛋白质、糖类。

-细胞膜的功能：隔离细胞内外环境，控制物质进出，进行细胞间信息交流。

2.物质跨膜运输的方式

-被动运输：扩散、渗透。

-扩散：物质沿浓度梯度自发地从高浓度区域向低浓度区域移动。

-渗透：水分子通过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液移动。

-主动运输：需要消耗能量，逆浓度梯度或电化学梯度进行物质运输。

-胞吞和胞吐：细胞对大分子物质的摄取和排出。

3.跨膜运输的特点与影响因素

-被动运输的特点：无需能量，运输方向与浓度梯度一致。

-主动运输的特点：需要能量，可逆浓度梯度或电化学梯度进行运输。

-影响因素：

-载体蛋白：跨膜运输的载体，具有专一性。

-能量供应：ATP提供能量，驱动主动运输。

-浓度梯度：决定物质扩散的方向和速度。

-温度、pH值：影响载体蛋白活性，进而影响跨膜运输。

4.跨膜运输实例分析

-水分子的跨膜运输：渗透作用，维持细胞内外渗透压平衡。

-离子的跨膜运输：主动运输，如钠、钾离子的泵送机制。

-葡萄糖的跨膜运输：通过载体蛋白，如红细胞吸收葡萄糖。

-氨基酸的跨膜运输：主动运输，维持细胞内蛋白质合成。

5.物质跨膜运输的意义

-维持细胞内外环境稳定：调节渗透压、离子平衡等。

-保障细胞生存与生长：提供营养物质，排出代谢废物。

-细胞间信息交流：如细胞膜上的受体与信号分子的结合。

本章节知识点梳理涵盖了细胞膜的结构与功能、物质跨膜运输的方式、特点、影响因素以及实例分析等内容，旨在帮助学生全面掌握细胞物质输入和输出的基本原理，为后续生物学学习打下坚实基础。七、课后作业1.解释主动运输和被动运输在动力来源、运输方向和影响因素方面的区别。

答案：主动运输需要消耗能量（如ATP），可以逆浓度梯度或电化学梯度进行物质运输；被动运输无需能量，运输方向与浓度梯度一致，受浓度梯度、载体蛋白等因素影响。

2.描述水分子通过细胞膜的跨膜运输过程，并说明其对细胞生存的重要性。

答案：水分子通过渗透作用跨膜运输，从低浓度溶液向高浓度溶液移动。这对细胞生存至关重要，因为它可以维持细胞内外的渗透压平衡，保障细胞正常形态和功能。

3.分析红细胞吸收葡萄糖的跨膜运输过程，包括运输方式和所需载体蛋白。

答案：红细胞吸收葡萄糖是通过载体蛋白介导的主动运输过程。需要消耗能量，借助钠-葡萄糖共转运蛋白（如SGLT1）将葡萄糖从外部环境逆浓度梯度转运至细胞内。

4.列举三种实例说明跨膜运输在生物体生理功能中的作用。

答案：

-钠、钾泵：维持神经细胞静息电位和动作电位的产生。

-氨基酸转运：为蛋白质合成提供原料，维持细胞生长和修复。

-二氧化碳和氧气的跨膜运输：参与呼吸作用，为细胞代谢提供氧气，排出二氧化碳。

5.设计一个简单的实验，验证某种物质跨膜运输的方式（主动运输或被动运输）。

答案：实验设计如下：

-材料：NaCl溶液、U型管、半透膜（如膀胱膜）、红墨水。

-步骤：

1.将半透膜固定在U型管中间，两侧分别加入等量的蒸馏水和NaCl溶液。

2.观察一段时间后，记录两侧液面的变化。

3.若液面差逐渐增大，表明水分子通过半透膜进行被动运输（渗透作用）。

4.若液面差保持不变，说明NaCl溶液中的离子不能通过半透膜，从而验证主动运输的存在。八、板书设计1.标题：物质跨膜运输的方式

-位置：黑板中央

2.板书结构：

-左侧：被动运输

-扩散

-渗透

-右侧：主动运输

-载体蛋白

-能量消耗

3.重点突出：

-在被动运输和主动运输标题下方分别用不同颜色粉笔标出关键词“浓度梯度”和“ATP”。

-在每种运输方式旁边用符号或简图表示相应的物质跨膜过程。

4.概括性描述：

-在板书下方用简洁的语言概括物质跨膜运输的意义：

-维持细胞内外平衡

-促进细胞生长与代谢

5.艺术性和趣味性：

-使用箭头和动态图标表示物质跨膜的方向和动态过程。

-在板书边缘添加细胞膜的结构简图，用不同颜色标注磷脂双分子层、蛋白质等组成部分。反思改进措施-采用实物模型和动画视频，直观展示细胞膜结构和跨膜运输过程，提高学生的感性认识。

-设计实例分析环节，让学生通过合作探讨不同跨膜运输方式在实际生物过程中的应用，培养科学思维和合作能力。

2.存在主要问题

-部分学生对主动运输和被动运输的区分不够清晰，需要进一步加强讲解和实例分析。

-学生在实验设计和操作过程中，对实验原理和方法的理解不够深入，需要加强实验指导和讨论。

3.改进措施

-针对学生对主动运输和被动运输的区分不清，可以增加更多实例分析，通过具体生物过程解释两种运输方式的差异。

-在实验设计和操作环节，可以提前提供实验指导资料，组织实验前的讨论，帮助学生更好地理解实验原理和方法。

-增加课后拓展阅读，提供更多相关跨膜运输的实例和研究进展，激发学生的学习兴趣和深入探究的欲望。

-组织学生参观生物实验室，让他们亲手操作显微镜等设备，观察细胞结构和跨膜运输过程，增强直观感受。

-定期组织学生进行跨膜运输知识竞赛，鼓励学生主动学习和巩固所学知识。课堂-在课堂上，通过提问、观察、测试等方式，了解学生的学习情况，及时发现他们对跨膜运输知识的掌握程度。

-针对学生在课堂上的表现，给予积极的反馈和指导，帮助他们及时解决问题，巩固所学知识。

-设计一些课堂小测试，如填空题、简答题等，以检验学生对跨膜运输概念的理解和应用能力。

2.作业评价

-对学生的作业进行认真批改和点评，及时反馈他们的学习效果。

-鼓励学生继续努力，提供个性化的学习建议，帮助他们改进学习方法和提高学习效率。

-组织作业展示和分享活动，让学生互相学习，互相启发，共同提高。

3.测试评价

-定期进行跨膜运输知识的测试，以检验学生对课程内容的掌握程度。

-分析测试结果，了解学生的学习难点和不足，针对性地进行教学调整和辅导。

-结合测试结果，