专题三 主题二 单元教学案例1 1型糖尿病“三多一少”病症分析-高中生物单元教学设计

>> 30 高中生物单元教学设计　 主题二  高中生物大单元教学案例呈现 单元教学案例 1  1 型糖尿病 “三多一少”病症分析 设计者：杨呈亮 田 砚 陈兰肖 安晓燕 苏艳素 阎佳宇 张福利 焦世丽 刘伟锐 张雪倩 刘 杨 李鹤川 【单元内容分析】 “细胞的物质输入和输出”属于人教版高中生物必修 1 分子与细胞的大概念 2“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”，是从细胞代谢和生存 的角度来构建的。其中包含一个重要概念：“物质通过被动运输、主动运输等方式进 出细胞，以维持细胞的正常代谢活动。”该重要概念是在“阐明质膜具有选择透过 性”“举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓 度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白”“举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐 进出细胞”三个次位概念的基础上形成的，并支撑大概念 2“细胞的生存需要能量和 营养物质，并通过分裂实现增殖”。 本单元的重要概念是在重要概念“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机 盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子” 和“细胞各部分既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”的基础上形成的，并 可支持“内环境为机体细胞提供适宜的生存环境，机体细胞通过内环境与外界进行 物质交换”“生物群落与非生物的环境因素相互作用形成多样化的生态系统，完成物 质循环、能量流动和信息传递”等重要概念的学习。现将本单元知识框架整理如下： 　专题三 探索大单元教学　 31 << 【单元学情分析】 通过人教版高中生物必修 1 第 1 章和第 2 章的学习，学生认识到细胞是一个相 对独立的生命系统，它与外界进行着物质交换。细胞能进行物质交换与细胞膜具有 控制物质进出的功能密不可分，因此细胞膜结构与功能内容为学生学习本单元奠定 了重要的理论基础。同时，经过初中物理学科的学习，学生已经知道墨水或者糖加 入水中会出现扩散现象，对生活中的扩散现象也有感知。然而，学生对于渗透作用 发生的原理，微观抽象的水分子、离子、大分子等进出细胞的方式及各运输方式与 细胞膜结构的关系并不清楚。因此，采用渗透实验直观展示、实例资料分析、实验 探究等方式突破重难点，实现教学目标。 【单元学习目标】 1. 通过渗透装置物理模型、动植物吸水失水现象及肾小管和集合管对水、葡萄 糖、蛋白质等物质进出细胞实例分析，说明质膜具有选择透过性，初步形成生命的 结构与功能观、物质与能量观。（生命观念、科学思维） 2. 通过实验及资料分析，运用类比与推理、归纳与概括、模型与建模等科学思 维，概括自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞胞吐这几种运输方式及其特点、意 义及异同，并能够预测给定的新情境下物质运输规律。（科学思维） 3. 通过探究植物细胞能否渗透吸水和失水、肾小管和集合管是否存在水通道蛋 白及柽柳根系吸收无机盐的方式，提高学生科学思维，培养学生掌握并运用探究的 一般过程解决实际问题的能力。（科学探究、科学思维） 4. 通过尿液形成过程分析、合理施肥的原因讨论及某些药物开发原理的实例解 释，探讨物质运输方式与生活、生产、医学等的联系，认同生物学知识对社会发展 >> 32 高中生物单元教学设计　 的积极作用，形成健康生活的意识，落实社会责任。（社会责任） 【单元评价方案】 “细胞的物质输入和输出”单元教学基于核心素养的课堂学习成果评价量表 核 心 素养 评价指标 学生课堂表现及相应分值 水平四（4 ～ 5 分） 水平三（3 分） 水平二（2 分） 水平一（1 分） 生命 观念 运用结构与 功能观、物质 与能量观科学 解释新情境中 不同物质进出 细胞方式 能熟练从结构与 功能观、物质与能 量观角度阐释质膜 选择透过性并辨别 物质运输方式 能从结构与功 能观、物质与能 量观角度阐释质 膜选择透过性并 辨别物质运输方 式 能从结构与功 能观、物质与能 量观角度分析物 质运输方式 结合结构与功能 观、物质与能量观 部分分析物质运输 方式 科学 思维 运用多种科 学思维，借助 葡萄糖、钠离 子、蛋白质等 物质进出细胞 实例，概括物 质进出细胞的 方式及异同 能熟练运用比较 分 析、 演 绎 推 理、 抽象概括分析综合 等科学思维准确建 构渗透概念及条件、 各运输方式概念及 意义，比较通道蛋 白与载体蛋白、各 运输方式异同等 能运用比较分 析、 演 绎 推 理、 抽象概括分析综 合等科学思维建 构渗透概念及条 件、各运输方式 概念及意义，比 较通道蛋白与载 体蛋白、各运输 方式异同等 能运用比较分 析、演绎推理、 抽 象 概 括 分 析 综合等科学思维 部分建构渗透概 念及条件、各运 输方式概念及意 义，部分完成通 道蛋白与载体蛋 白、各运输方式 异同比较 不能运用比较分 析、演绎推理、抽 象概括分析综合等 科 学 思 维 建 构 渗 透概念及条件、各 运输方式概念及意 义，以及比较通道 蛋白与载体蛋白、 各运输方式异同 科学 探究 运用探究一 般过程，解决 现实问题 能够基于探究的 一般过程，自主设 计“探究植物细胞 的 吸 水 和 失 水 实 验”“探究肾小管和 集合管水通道蛋白 存在与否”“探究柽 柳根系吸收无机盐 的方式”实验，预 期实验现象、记录 实验现象并分享交 流。同时，能熟练 应用探究一般过程 解决其他类似问题 能够基于探究 的一般过程，自 主设计“探究植 物细胞的吸水和 失 水 实 验 ”“ 探 究肾小管和集合 管水通道蛋白存 在与否”“探究柽 柳根系吸收无机 盐的方式”实验， 预 期 实 验 现 象、 记录实验现象并 分享交流 能够基于探究 的一般过程，部 分完成设计“探 究 植 物 细 胞 的 吸 水 和 失 水 实 验”“探究肾小 管和集合管水通 道 蛋 白 存 在 与 否”“探究柽柳 根系吸收无机盐 的方式”实验， 预期实验现象、 记录实验现象并 分享交流 不能够基于探究 的一般过程完成设 计“探究植物细胞 的 吸 水 和 失 水 实 验”“探究肾小管 和集合管水通道蛋 白存在与否”“探 究柽柳根系吸收无 机盐的方式”实验 　专题三 探索大单元教学　 33 << 核 心 素养 评价指标 学生课堂表现及相应分值 水平四（4 ～ 5 分） 水平三（3 分） 水平二（2 分） 水平一（1 分） 社会 责任 认同生物知 识对社会发展 的积极作用， 形成健康生活 的意识，落实 社会责任 能够熟练利用物 质进出细胞的方式 及特点解释生产生 活中的一些生物学 现象，如合理施肥、 部分药物研发原理 等，并提出合理建 议。关爱疾病患者， 调整自身饮食习惯， 形成健康生活意识 并付诸实践，认同 生物知识对社会发 展的积极作用 能够利用物质 进出细胞的方式 及特点解释生产 生活中的一些生 物学现象，如合 理施肥、部分药 物 研 发 原 理 等， 并提出合理建议。 关 爱 疾 病 患 者， 调整自身饮食习 惯，形成健康生 活意识，认同生 物知识对社会发 展的积极作用 能够利用物质 进出细胞的方式 及特点部分解释 生产生活中的一 些生物学现象， 如合理施肥、部 分药物研发原理 分析等。关爱疾 病患者，调整自 身饮食习惯，形 成 健 康 生 活 意 识，认同生物知 识对社会发展的 积极作用 可以利用物质进 出细胞的方式及特 点部分解释生产生 活中的一些生物学 现象，如合理施肥、 部分药物研发原理 分析等。关爱疾病 患者，形成健康生 活意识，认同生物 知识对社会发展的 积极作用 【单元整体教学设计思路】 目前，我国糖尿病患病率呈逐年上升趋势，成年人患病率高达 11.6%。糖尿病是 一种慢性代谢疾病，它对人体的危害不容忽视，长期高血糖会导致血管、神经、肾 脏等多个器官损伤，从而引发一系列的并发症。1 型糖尿病患者常出现“三多一少”， 即多食、多饮、多尿，但体重减轻。教师先引导学生思考以下问题：1 型糖尿病患者 多饮多尿的原因是什么？多食但体重减轻的原因是什么？“三多一少”病症的直接 病因是什么？然后借助情境引入细胞的物质输入和输出方式：被动运输、主动运输、 胞吞胞吐，分析综合细胞膜的结构与物质运输方式的关系。基本设计思路如下： 续　表 >> 34 高中生物单元教学设计　 　专题三 探索大单元教学　 35 << 第 1 课时  被动运输（1） 设计者：杨呈亮 安晓燕 张福利 焦世丽 （一）教学内容分析 “被动运输”属于人教版高中生物学必修 1 第 4 章第 1 节。在前 3 章阐明细胞 的物质组成与基本结构的基础上，进一步阐明物质进出细胞的机理，本课时内容以 “水”为主线将渗透作用、动植物细胞的吸水和失水、被动运输等知识串联，形成一 个清晰的知识主线。同时，本课时的教学不仅有利于学生巩固前面所学的知识，也 能为后面学习自由扩散、协助扩散的区别及主动运输做好铺垫，在教材中起着承上 启下的作用。 （二）学习者分析 通过前 3 章的学习，学生已经具备了“细胞基本结构”“显微镜的使用”和“临 时装片的制作”等知识技能，这些知识和技能为学生完成本实验奠定了良好的基础。 同时，学生已经具备一定的观察和认知能力，且好奇心强，这些都能帮助学生更好 地理解被动运输的具体机制。但是，高一学生第一次亲历探究实验，探究实验中“探 究”思维及实验设计能力还没有养成，还不清楚植物细胞吸水和失水的微观现象， 需要教师引导从宏观到微观进行探索。 （三）学习目标确定 1. 通过体外模拟渗透吸水实验、观察红细胞吸水失水实验等，抽象概括渗透作 用的概念及条件，建构水进出细胞的原理，初步形成结构与功能观。（生命观念、科 学思维） 2. 通过探究“植物细胞能否通过渗透作用吸水和失水”，观察植物细胞的质壁分 离与复原现象并分析其原理，培养学生掌握科学探究的一般过程，提高科学探究和 科学思维能力，形成生命的结构与功能观。（科学探究、科学思维、生命观念） 3. 基于渗透作用原理，分析并解决生产生活实践中的一系列具体问题，认同生 物学知识和技术对生产、生活的指导作用。（社会责任） （四）学习重点难点 学习重点： >> 36 高中生物单元教学设计　 1. 通过对渗透作用的分析解释水分子进出细胞的条件。 2. 探究植物细胞的吸水和失水。 学习难点： 探究植物细胞的吸水和失水。 （五）学习评价设计 “被动运输（1）”课堂学习成果评价量表 核心素养 评价指标 学生课堂表现及相应分值 水平四（4 ～5分） 水平三（3 分） 水平二（2 分） 水平一（1 分） 生命观念 认同动物细胞膜 和植物原生质层具 有选择透过性，能 够充当渗透作用半 透膜，形成生命的 结构与功能观 能熟练地从结构 与功能观角度，阐 释动物细胞膜和植 物原生质层具有选 择透过性 能 从 结 构 与 功 能 观 角 度， 认识动物细胞 膜和植物原生 质层具有选择 透过性 能从结构与功 能 观 角 度， 了 解动物细胞膜 和植物原生质 层具有选择透 过性 不 能 从 结 构 与功能观角度， 认识动物细胞 膜和植物原生 质层具有选择 透过性 科学思维 通过观察和分析 渗透作用演示实 验，能抽象概括渗 透作用的条件并演 绎验证动植物细胞 可发生渗透吸水和 失水 能熟练运用比较、 分析、抽象、概括 等科学思维顺利建 构渗透概念及条件 能运用比较、 分 析、 抽 象、 概括等科学思 维建构渗透概 念及条件 能运用比较、 分析、抽象、概 括等科学思维 部分建构渗透 概念及条件 不 能 运 用 比 较、分析、抽象、 概括等科学思 维建构渗透概 念及条件 科学探究 基 于 探 究 的 一 般过程设计并完 成“探究植物细胞 的吸水和失水实 验”，交流实验现 象及分析原因 能够自主设计“探 究植物细胞的吸水 和失水实验”，完整 记录实验现象并交 流，同时能熟练应 用探究一般过程解 决其他类似问题 能够设计“探 究植物细胞的 吸水和失水实 验”，完整记录 实验现象并交 流。 同 时 能 应 用探究一般过 程解决其他类 似问题 能够在辅助下 完 成“ 探 究 植 物细胞的吸水 和失水实验”， 部分记录实验 现象并交流 不 能 够 完 成 “探究植物细胞 的吸水和失水 实验”并记录 完整实验现象 社会责任 能够利用渗透作 用原理分析并解决 生产生活实践中的 一系列具体问题， 如合理施肥等 能够熟练利用渗 透作用原理分析并 解决生产生活实践 中的一系列具体问 题并提出合理建议 能 够 熟 练 利 用渗透作用原 理分析并解决 生产生活实践 中的具体问题 能够利用渗透 作用原理分析 生产生活实践 中的部分具体 问题 不 能 够 利 用 渗透作用原理 分析生产生活 实践中的具体 问题 　专题三 探索大单元教学　 37 << （六）学习活动设计 教师活动 学生活动 情境导入 ： 1 型糖尿病患者往往会出现 “三多一少”病症，即多食、多饮、多尿， 但体重减轻。水分子进出细胞需要什么条件呢？ 思考问题。 活动意图说明 ：激发学习兴趣。 任务一 ：初步建构水进出细胞的原理。 活动 1 ： 结合自身体验，初步建构水进出细胞的原理，思考并回答下列问题。 （1）口渴时，人们机体有什么表现？细胞呢？ （2）口渴时，你会选择何种饮品，为什么？ （3）水进动物细胞需要什么条件？出细胞呢？ 观察人红细胞失水吸水实验视频并展示模式图。 通过现象分析下列问题 ： （1）当外界溶液浓度低时，红细胞一定会吸水涨破吗？ （2）解释临床上输液为什么要用生理盐水？ 活动 1 ： 思考并回答问题，初 步建构水进出细胞的原 理。 活动意图说明 ：结合学生自身体验，初步建构水进出细胞原理。 任务二 ：完善水进出细胞的原理。 活动 2 ： 课堂演示实验，完善水进出细胞的原理。 取玻璃纸（半透膜）制作渗透装置，进行渗透现象的演示实验（图 示）。 第一组 ：渗透装置中半透膜内为蔗糖溶液，膜外为水。 第二组 ：将渗透装置中半透膜换成玻璃纸或塑料膜（或者纱布）， 其他与第一组一致。 请思考并回答下列问题 ： （1）第一组实验漏斗内液面为什么会升高？如果漏斗足够长，管内 液面会一直升高吗？为什么？ （2）第二组实验漏斗内液面为什么不会升高？ （3）水进出细胞还需要什么条件呢？ （4）相比第二组实验，第一组实验发生了渗透作用现象，请同学们 尝试建构渗透作用概念及条件。 活动 2 ： 观察演示实验，思考 并回答问题，完善水进 出细胞的原理。 活动意图说明 ：借助模拟实验观察、分析实验结果，完善水进出细胞的原理。 任务三 ：验证水进出细胞的原理。 >> 38 高中生物单元教学设计　 教师活动 学生活动 活动 3 ： 探究水进出植物细胞，验证水进出细胞的原理。 展示成熟植物细胞模式图和紫色洋葱外表皮细胞图。 思考并回答 ： （1）成熟植物细胞与动物细胞结构上有什么区别？ （2）成熟植物细胞中的水主要存在于什么结构？ （3）成熟植物细胞能否发生渗透吸水和失水关键是什么呢？ 提出问题 ：哪部分结构相当于半透膜呢？ 做出假设 ：原生质层相当于半透膜。 设计实验 ： 实验材料用具（紫色洋葱鳞片外表皮、紫色洋葱内表皮、菠菜叶、 显微镜、0.3 g/mL 的蔗糖溶液、清水、0.3 g/mL 的蔗糖与红墨水混合 溶液、载玻片、盖玻片、吸水纸、刀片、镊子、滴管等），并提问 : （1）如何使细胞外的溶液浓度提高或降低？ （2）如何看到植物细胞，需要什么器具？ （3）选择什么作为观察材料和试剂，选择的理由是什么？ （4）根据选择材料及试剂预期细胞会失水，失水后是什么现象？ 进行实验，记录结果 ：（以紫色洋葱鳞片外表皮及 0.3 g/mL 的蔗糖 溶液为例）： 外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 清水 分析结果，得出结论。 表达和交流 ： （1）观察到什么实验现象？ （2）质壁分离发生的外因是什么？ （3）质壁分离发生的内部因素是什么？ （4）植物细胞失水或吸水达到平衡时，细胞液与外界溶液的浓度关 系是怎样的？ 活动 3 ： 基于探究的一般过程 设计实验，观察质壁分 离及其复原现象并分析 其原因。 活动意图说明 ：通过成熟植物细胞失水吸水探究实验，引导学生体验并开展科学探究的一般 过程，观察质壁分离及复原现象并分析其原因，提高科学探究和科学思维能力，验证水进出细 胞的原理，初步形成生命的物质观、结构与功能观。 任务四 ：迁移应用。 活动 4 ： 应用水进出细胞原理解释生产、生活现象。 如果一次性施肥过多植物会出现烧苗现象，请同学们结合所学知识 解释这一现象，并说说对植物施肥有什么合理建议。 活动 4 ： 基于所学知识解释生 产、生活现象，并给予 合理建议。 续　表 　专题三 探索大单元教学　 39 << 教师活动 学生活动 活动意图说明 ：通过应用植物渗透吸水、失水知识解释烧苗现象，并提出合理施肥建议，提 高学生应用知识解决实际问题的能力，认同生物学知识和技术对生产、生活的指导作用。 （七）板书设计 （八）作业与拓展学习设计 【概念检测】 比较动植物细胞在发生渗透吸水和失水时的异同。 【素养提升】 细胞液中物质的浓度对维持细胞的生命活动至关重要。现提供紫色洋葱鳞片外 表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶 液。请写出实验思路，分析其原理并实验探究。 （九）特色学习资源分析、技术手段应用说明 技术手段应用：借助希沃白板实时展示学生实验现象，应用班级优化大师对实 验小组进行个性化评价，落实教学评一体化。 （十）教学反思与改进 以水进出细胞原理为知识主线，通过学生自身体验、实验观察、实验演示、实 验探究和迁移应用，实现感知概念、建构概念、完善概念及应用概念，突破教学重 难点，完成教学目标，提升科学思维，培养科学探究能力，使学生初步形成生命的 物质观、结构与功能观。 续　表 >> 40 高中生物单元教学设计　 在初步探究紫色洋葱鳞片外表皮在蔗糖和清水中的失水和吸水实验时，学生 未使用多种材料去探究质植物吸水和失水，教学中应提倡鼓励多种实验方案并分享 交流。 第 2 课时  被动运输（2） 设计者：苏艳素 陈兰肖 刘伟锐 张雪倩 （一）教学内容分析 在认识到水分子是通过渗透作用进出细胞之后，本节课进一步探索水分子进 出细胞的被动运输。通过水分子运输方式的科学探究过程，逐步证实水分子可以通 过自由扩散和协助扩散两种被动运输进出细胞，主动建构水分子通过细胞膜运输方 式—自由扩散与协助扩散的概念并概括其异同，为接下来其他物质进出细胞的运输 方式—主动运输、胞吞胞吐奠定基础。 （二）学习者分析 在学习本节内容之前，学生已经学习了渗透作用，认识到细胞生命活动的进行 需要细胞吸收各种物质。同时，学生已经掌握了细胞膜的流动镶嵌模型结构与控制 物质进出细胞的功能，能够基于以上知识分析细胞所吸收的物质中哪些可以通过磷 脂分子层，哪些不能，从而进一步推测物质进出细胞的其他方式。学生具备较好的 对比分析与概括的能力，为概括被动运输各种方式的异同及解决实际问题打下了基 础。然而，协助扩散需要借助细胞膜上的转运蛋白，转运蛋白的种类及特点较为微 观，学生难以直观认识，可以通过动画演示等辅助教学。 （三）学习目标确定 1. 通过分析肾小管和集合管对水分子的重吸收，认同细胞膜具有选择透过性， 感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，建构被动运输概念，初步形成生命的 物质观、结构和功能观。（生命观念、科学思维） 2. 通过比较分析水等不同物质通过人工膜与生物膜的异同，设计实验探究肾小 管和集合管水通道蛋白存在与否，建构自由扩散和协助扩散概念及比较概括其异同， 提升科学探究能力和科学思维水平，初步形成结构与功能观。（科学探究、科学思 维、生命观念） 　专题三 探索大单元教学　 41 << 3. 通过解释 1 型糖尿病出现尿量增多的原因及提供合理饮食建议，形成关爱疾 病患者及健康生活的意识，落实社会责任。（科学思维、社会责任） （四）学习重点难点 学习重点： 1. 被动运输的原理及特点。 2. 比较自由扩散与协助扩散的异同。 学习难点： 比较自由扩散与协助扩散的异同。 （五）学习评价设计 “被动运输（2）”课堂学习成果评价量表 核心 素养 评价指标 学生课堂表现及相应分值 水平四（4 ～ 5分） 水平三（3 分） 水平二（2 分） 水平一（1 分） 生命 观念 从结构与功能 角度区分物质运 输方式是自由扩 散还是协助扩散 结合物质性质，能 准确从细胞膜结构角 度，阐释物质运输方 式 结 合 物 质 性 质，能从细胞膜 结构角度分析物 质运输方式 结 合 物 质 性 质， 能 通 过 细 胞膜结构分析 部分物质运输 方式 不能从细胞膜结 构角度分析物质 运输方式 科学 思维 借 助 科 学 资 料，应用科学思 维分析物质运输 方式与细胞膜结 构关系，概括通 道蛋白与载体蛋 白异同，自由扩 散与协助扩散异 同 能够熟练应用比较 分析、抽象概括等科 学思维说明物质运输 方式与细胞膜结构关 系，概括通道蛋白与 载体蛋白异同，自由 扩散与协助扩散异同 能够应用比较 分析、抽象概括 等科学思维认识 物 质 运 输 方 式 与细胞膜结构关 系，概括通道蛋 白与载体蛋白异 同，自由扩散与 协助扩散异同 能 应 用 比 较 分 析、 抽 象 概 括等科学思维 了解物质运输 方式与细胞膜 结 构 关 系， 完 成部分通道蛋 白与载体蛋白 异 同， 自 由 扩 散与协助扩散 异同比较 不能准确应用科 学思维理解物质 运输方式与细胞 膜结构关系，难以 完成通道蛋白与 载体蛋白异同，自 由扩散与协助扩 散异同比较 科学 探究 实验探究水通 道蛋白是否存在 基于实验材料，遵 循实验原则科学设计 探究实验，并预期实 验结果 基 于 实 验 材 料，设计探究实 验，并预期实验 结果 基 于 实 验 材 料， 设 计 探 究 实 验， 部 分 预 测实验结果 基于实验材料， 设计探究实验，不 能预测实验结果 >> 42 高中生物单元教学设计　 续　表 核心 素养 评价指标 学生课堂表现及相应分值 水平四（4 ～ 5分） 水平三（3 分） 水平二（2 分） 水平一（1 分） 社会 责任 关爱糖尿病患 者，形成健康生 活的意识 科学解释 1 型糖尿 病尿量增多原因并提 出合理饮食建议，同 时对自身饮食有合理 规划 科学解释 1 型 糖尿病尿量增多 原因并提出合理 饮食建议 解 释 1 型 糖 尿病尿量增多 原因 不能解释 1 型糖 尿病尿量增多原 因并提出合理化 饮食建议 （六）学习活动设计 教师活动 学生活动 情境导入 ： 1 型糖尿病患者往往出现“多尿”病症，尿液形成过程中的 水分子通过什么运输方式进出细胞呢？ 思考问题。 活动意图说明 ：激发学习兴趣，认同水分子可通过细胞膜进出细胞，感知被动运输特点。 任务一 ：建构被动运输概念。 活动 1 ：结合水进出细胞特点，建构被动运输概念。 水分子进出细胞有什么特点？ 像水分子进出细胞的方式被称为被动运输，请同学们结合水 分子进出动植物细胞的特点，归纳概括被动运输概念。 活动 1 ：结合水分子进出细胞特 点，建构被动运输概念。 活动意图说明 ：承接上一课，建构被动运输概念。 任务二 ：归纳被动运输种类。 活动 2 ：分析资料，感知被动运输方式—自由扩散和协助 扩散。 资料 1 ：磷脂双分子层构成的人工膜对不同物质的通透性图 表。 资料 2 ：生物膜与人工膜对不同物质通过性图表。 根据资料回答以下问题 ： （1）不同物质在人工膜或生物膜中的通透性是否相同？这体 现了生物膜功能的什么特点？ （2）水分子经人工膜与生物膜进出的速率是否完全一致？请 说出判定依据。 （3）结合资料，推测水分子通过细胞膜的被动运输方式与细 胞膜中的哪些成分有关？ 活动 3 ：设计探究实验，验证被动运输方式—自由扩散和 协助扩散。 活动 2 ：分析资料并回答问题， 归纳水分子进出细胞的被动运输方 式种类。 活动 3 ：设计探究肾小管和集合 管中水通道蛋白存在与否实验。 　专题三 探索大单元教学　 43 << 教师活动 学生活动 请同学们根据实验材料，设计实验并预期实验结果。 实验材料 ：人工合成的脂质体（磷脂分子层构成），肾小管 或集合管细胞分离的各种蛋白质（可以植入脂质体），蒸馏水， 显微镜，计时器等。 展示阿格雷发现水通道蛋白的实验结果。 活动意图说明 ：认同细胞膜具有选择透过性，感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，建 构被动运输概念。通过比较分析水等不同物质通过人工膜与生物膜的异同、实验探究肾小管和集 合管中水通道蛋白存在与否，建构自由扩散和协助扩散概念，锻炼科学思维，提高探究能力，初 步形成生命的物质观、结构和功能观。 任务三 ：概括自由扩散和协助扩散异同。 活动 4 ：概括自由扩散和协助扩散的异同。 完成表格，比较自由扩散和协助扩散异同。 比较项目 运输方式 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否需要能量 是否需要转运蛋白 运输速率影响因素 观看视频并比较通道蛋白与载体蛋白差异。 比较项目 蛋白种类 通道蛋白 载体蛋白 通过条件 特异性 活动 4 ：完成表格，概括自由扩 散与协助扩散的异同，以及通道蛋 白与载体蛋白的差异。 活动意图说明 ：概括自由扩散与协助扩散异同，提升学生科学思维水平。 任务四 ：迁移应用。 活动 5 ：应用被动运输知识，解释生命现象。 1 型糖尿病患者常出现“三多一少”病症，并伴随尿糖现象。 请从被动运输角度分析，1 型糖尿病患者为什么尿量增加？对 糖尿病患者饮食有什么建议？ 活动 5 ：应用被动运输相关知识 解释 1 型糖尿病患者“多尿”的原 因，并给予合理的饮食建议。 活动意图说明 ：提高学生应用概念在真实情境中解决问题的能力，同时关心糖尿病患者，形成 健康生活的意识。 （七）板书设计 续　表 >> 44 高中生物单元教学设计　 （八）作业与拓展学习设计 【概念检测】 比较自由扩散和协助扩散运输方式的异同。 【素养提升】 通道蛋白通过控制物质的进出，保证了细胞代谢的正常进行。如果这些通道蛋 白出现异常，就会导致疾病的发生，研究这些通道，能为治疗相应的疾病提供重要 的方法和途径。请同学们搜集并分享中国科学院院士颜宁对物质跨膜运输结构与机 理的贡献。 （九）特色学习资源分析、技术手段应用说明 图片资源：“不同物质对人工膜的通透性比较”“不同物质对生物膜与人工膜的通 透性比较”。 文本资料：实验设计所参与的脂筏模型、阿格雷发现水通道蛋白的过程。 视频资料： 两种协助扩散的过程的视频。 （十）教学反思与改进 本节课教学紧承上一节内容，以学生已有的知识与能力为基础，通过问题引导 充分调动学生思维建构新概念，使原有概念得到进一步完善和发展。以资料与问题 引导的形式使学生亲历科学发展的过程，并以设计探究实验对自己所做的推测加以 验证，在锻炼学生比较、分析、建构、概括等科学思维的过程中构建自由扩散与协 助扩散概念并分析其异同，提高学生探究能力及科学思维水平，形成结构与功能观。 学生通过思考 1 型糖尿病患者尿量为什么会增多来实现所学知识的迁移应用，在关 注关心糖尿病患者的同时，能够树立健康生活的意识。但是，本节课以水的重吸收 方式为主线，协助扩散中其他实例支撑略显不足，应拓展学生对于多种通道蛋白的 认识，增强学生对协助扩散运输方式的普遍性认知。 第 3 课时  主动运输与胞吞、胞吐 设计者：田 砚 阎佳宇 刘 杨 李鹤川 （一）教学内容分析 “主动运输与胞吞、胞吐”属于人教版高中生物学必修 1 第 4 章“细胞的物质输 　专题三 探索大单元教学　 45 << 入和输出”的第 2 节，是细胞选择性控制着多种营养物质的输入和代谢废物的输出 方式的进一步完善，充分体现了细胞作为基本生命系统对物质的主动选择性。通过 解决“主动运输与被动运输的区别是什么？对于细胞的生活有什么意义？”“胞吞、 胞吐有什么特点？对于细胞的生命活动有什么意义？”“物质跨膜运输方式与细胞膜 的结构有什么关系？”三个疑问，学生能认识到细胞通过主动运输、胞吞等方式为 生命获取所需物质及各种运输方式与细胞膜的结构密不可分，渗透着生命的物质与 能量观、结构与功能观。 （二）学习者分析 在学习本节内容之前，学生已经学习了组成细胞的元素和部分化合物，认同细 胞生命活动的进行离不开细胞内的各种物质，同时已经掌握了细胞膜的流动镶嵌模 型结构与控制物质进出细胞的功能。另外，学生通过被动运输的学习已经掌握了被 动运输的特点、载体蛋白与通道蛋白的区别及分泌蛋白的合成、加工、运输过程， 具备一定的对比分析、抽象概括的能力，这为学习主动运输与胞吞、胞吐概念奠定 了一定的基础。然而，学生容易混淆主动运输与被动运输，同时对细胞膜结构与各 种物质运输方式之间难以形成整体联系。因此，教师要建构概念模型、物理模型等 方式，使学生在新情境中辨别各种物质运输方式，在知识的迁移应用过程中形成内 容上的相互联系。 （三）学习目标确定 1. 通过尿液形成过程中葡萄糖被重吸收方式分析，建构主动运输概念，并认同 其在细胞生命活动中的普遍性和重要性，初步形成生命的物质与能量观。（生命观 念、科学思维） 2. 基于回顾分泌蛋白形成过程和阅读教材，概括大分子物质通过胞吞、胞吐进 出细胞的特点，认同胞吞、胞吐对于细胞生命活动的重要意义，初步树立生命的物 质与能量观。（生命观念、科学思维） 3. 通过建构模型概括各运输方式的异同、分析综合细胞膜结构与各运输方式的 联系，认同生命的自主性，形成生命的结构与功能观。（生命观念、科学思维） 4. 通过设计探究柽柳根部吸收无机盐离子的方式实验，培养学生科学探究的能 力。（科学探究） 5. 通过基于转运蛋白药物开发的原理分析，认同生物学知识对社会发展的积极 作用，形成健康生活的意识，落实社会责任。( 社会责任） >> 46 高中生物单元教学设计　 （四）学习重点难点 学习重点： 1. 主动运输的过程、特点及意义。 2. 胞吞、胞吐的过程。 3. 物质运输方式与细胞膜结构的关系。 学习难点： 1. 主动运输的过程、特点及意义。 2. 胞吞、胞吐的过程。 （五）学习评价设计 “主动运输与胞吞、胞吐”课堂学习成果评价量表 核心 素养 评价指标 学生课堂表现及相应分值 水平四 水平四（4～5分） 水平三 （3 分） 水平二 （2 分） 水平一 （1 分） 生命 观念 能阐释细胞借助主动运输、 胞吞胞吐等方式选择性实现 物质的输入与输出与细胞膜 的结构密不可分（结构与功 能观） 能熟练地从结 构与功能、物质 与能量角度阐释 细胞实现物质输 入与输出方式及 重要性 能从结构与功 能、 物 质 与 能 量角度认识细 胞实现物质输 入与输出方式 及重要性 能部分从结 构与功能、物 质 与 能 量 角 度 认 识 细 胞 实 现 物 质 输 入 与 输 出 方 式及重要性 不能从结 构与功能、 物 质 与 能 量 角 度 认 识 细 胞 实 现 物 质 输 入 与 输 出 方 式 及 重 要性 能认同生命活动的正常进 行离不开细胞中各种物质， 甚至需要消耗细胞代谢所产 生的能量实现多种物质的输 入与输出（物质与能量观） 科学 思维 能通过资料对比分析，建构 主动运输概念并概括其意义 能熟练应用科 学思维自主完成 主动运输与胞吞、 胞吐的概念、过 程、意义建构和 各运输方式异同 及与细胞膜结构 关系 能应用科学思 维基本完成主 动运输与胞吞、 胞吐的概念、过 程、 意 义 建 构 和各运输方式 异同及与细胞 膜结构关系 可应用科学 思 维 部 分 完 成 主 动 运 输 与 胞 吞、 胞 吐 概 念、 过 程、 意 义 建 构 和 各 运 输 方 式 异 同 及 与 细 胞 膜 结 构关系 很 难 应 用 科 学 思 维 完 成 主 动 运 输 与 胞 吞、 胞 吐的概念、 过 程、 意 义 建 构 和 各 运 输 方 式 异 同 及 与 细 胞 膜 结构关系 能通过分析大分子进出细 胞过程，概括胞吞、胞吐的 特点及意义 能通过建构模型概括各运 输方式异同 能借助各运输方式特点，分 析综合细胞膜结构与各运输 方式的关系 　专题三 探索大单元教学　 47 << 核心 素养 评价指标 学生课堂表现及相应分值 水平四 水平四（4～5分） 水平三 （3 分） 水平二 （2 分） 水平一 （1 分） 科学 探究 能够借助主动运输与协助 扩散的区别，设计探究柽柳 根细胞吸收无机盐的方式实 验 能熟练应用探 究问题的一般步 骤，能准确提供 实 验 设 计 方 案， 并预期实验结果 能应用探究问 题的一般步骤， 能简单提供实 验设计方案，并 预期实验结果 能简单提供 较 科 学 的 实 验设计方案， 并 预 期 部 分 实验结果 不 能 提 供 科 学 的 实验设计， 简 单 说 出 部 分 可 能 出 现 的 实 验结果 社会 责任 结合主动运输等知识，通 过基于转运蛋白药物开发的 原理分析，能够认同生物学 知识对社会发展的积极作用， 培养健康生活的意识 能够运用物质 进出细胞方式的 特点，准确阐释 基于转运蛋白药 物 开 发 的 原 理， 认同健康生活理 念并付诸实践 能够运用物质 进出细胞方式 的 特 点， 阐 释 基于转运蛋白 药物开发的原 理， 认 同 健 康 生活的重要性 能够说明基 于 转 运 蛋 白 药 物 开 发 的 原 理， 了 解 健 康 生 活 的 方式 能够简单 说 明 基 于 转 运 蛋 白 药 物 开 发 的原理 （六）学习活动设计 教师活动 学生活动 情境导入 ： 1 型糖尿病患者 “多食、体重减轻”往往与 “尿糖” 有关。正常 人尿液形成过程中会有葡萄糖从肾小球滤出进入尿液吗？ 播放正常人尿液形成过程葡萄糖被重吸收视频。 正常人尿液中葡萄糖通过什么方式被肾小管和集合管细胞重吸 收？  观看视频，思考问题。 活动意图说明 ：激发学生兴趣。 任务一 ：建构主动运输概念并概括其意义。 活动 1 ：分析资料，建构主动运输概念。 资料 1 ：肾小管上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，需要借助 SGLUT2（载体蛋白），没有直接消耗能量，而是利用 Na＋浓度差 的能量。但是 Na＋浓度差的建立是依靠 Na＋－ K＋载体蛋白，同时 消耗能量。肾小球每天滤过钠约 500 g，每天尿液中排出 3 ～ 5 g， 肾小管上皮细胞内 Na＋浓度仅为 10 mmol·L－1，远低于细胞外。（展 示过程图） （1）Na＋运输对葡萄糖进入肾小管上皮细胞有什么影响？ （2）肾小管腔中原尿中大量的 Na＋以何种方式进入肾小管上皮 细胞？请说出判断依据。 （3）Na＋运出肾小管上皮细胞是否为协助扩散？请说出判断依 据。 （4）图中葡萄糖进入肾小管上皮细胞方式与 Na＋运出肾小管上 皮细胞方式有什么相同点？ 活动 1 ：分析资料并回答相关 问题，建构主动运输概念。 续　表 >> 48 高中生物单元教学设计　 续　表 教师活动 学生活动 活动 2 ：模拟代谢废物主动运输排出过程，概括主动运输意义。 不同生物普遍存在物质通过主动运输方式进出细胞的现象，请 各小组应用模型模拟肾小管细胞主动运输排出代谢废物 H ＋的过 程，并分析主动运输的意义。 活动 2 ：应用模型，演示主动 运输排出代谢废物，概括主动 运输意义。 活动意图说明 ：通过资料分析、模型建构，抽象概括出主动运输是逆浓度梯度转运，需要载体 蛋白和能量，并认同主动运输的普遍性和重要性、生命的自主性，提升科学思维的同时初步形成 生命的物质与能量观、结构与功能观。 任务二 ：概括大分子物质进出细胞的特点及意义。 活动 3 ：回顾蛋白形成分泌过程并阅读教材，概括大分子进出 细胞方式、特点及意义。 血糖的调节离不开分泌蛋白中的胰岛素。回顾胰岛素形成分泌 过程并阅读教材 71 页，小组讨论并回答以下问题 ： （1）大分子物质进出细胞的方式是什么？ （2）胞吞、胞吐过程有何特点与意义？ （3）胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？ （4）游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白多是提供细胞自 身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够分泌到细 胞外。试分析其中的道理？ 活动 3 ：回顾胰岛素形成分泌 过程并阅读教材，回答问题并 概括大分子进出细胞方式、特 点及意义。 活动意图说明 ：通过回顾分泌蛋白形成过程和教材阅读，认识到大分子物质不能通过被动运输、 主动运输通过细胞膜，分析概括胞吞、胞吐的特点，认同胞吞、胞吐对细胞生命活动的正常进行 有着重要意义，建立生命的物质与能量观，树立健康生活的意识，落实社会责任。 任务三 ：建构概念模型，概括各运输方式异同、分析综合各运输方式与细胞膜结构的关系。 活动 4 ：概括各运输方式的异同及其与细胞膜结构关系。 提出问题 ： （1）各运输方式之间有什么异同？ （2）各种运输方式的顺利进行与细胞膜的结构有什么关系？ 转运蛋白的种类和数量及空间结构的变化构成细胞膜选择透过 性的结构基础，体现着蛋白质作为生命活动的主要承担者的重要 作用。同时，胞吞、胞吐离不开以磷脂与蛋白质运动为基础的细 胞膜的流动性。 细胞膜以其精美的构成，谱写着生命的赞歌 ： 掌控着道道闸门，驱动着各式舟车 ； 输入输出中忙碌，被动主动间选择 ； 生物大分子铸就，神奇的生命之膜。 活动 4 ：完成物质进出细胞方 式的概念模型，并分析综合各 运输方式与细胞膜结构的关系。 活动意图说明 ：提高学生建构模型、概括、分析、综合等科学思维，形成生命的结构与功能观。 任务四 ：迁移应用。 活动 5 ：应用运输方式知识，解决实际问题。 　专题三 探索大单元教学　 49 << 教师活动 学生活动 某降压药说明书 ：本品为二氢吡啶类钙通道阻滞剂，抑制血管 平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，但以血管作用为主。本品 引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用。 许多药物都是针对细胞膜上的物质运输通道研发的，同学们能 解释其中原理吗？ 活动 5 ：分析资料，解释许多 药物针对细胞膜上物质运输通 道研发的原理。 活动意图说明 ：提升学生在真实情境下解决问题的能力。 （七）板书设计 （八）作业与拓展学习设计 【概念检测】 比较自由扩散、协助扩散、主动运输与胞吞、胞吐运输方式的异同。 【素养提升】 柽柳是强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无机盐排出体外。 柽柳的根部吸收无机盐离子是主动运输还是被动运输？请同学们设计实验加以证明， 请说出实验思路。 （九）特色学习资源分析、技术手段应用说明 1. 自制细胞膜流动镶嵌模型。 2. 尿液形成过程视频。 （十）教学反思与改进 本节课教学以糖尿病患者尿糖病因分析为情境主线，激发学生学习兴趣。设计 梯度合理、层层递进的问题来引导学生建构主动运输概念及意义，概括胞吞、胞吐 续　表 >> 50 高中生物单元教学设计　 的过程特点及意义，分析综合各运输方式与细胞膜结构关系，提升科学思维，形成 生命观念，落实社会责任。然而，设计探究柽柳根部吸收无机盐的方式实验作为课 后探究实践作业，学生汇报时未能达到预期效果。教师应提前对限制能量产生的实 验措施或药品、无机盐类别加以明确，方便学生寻找着力点。 单元教学案例 2  决定柳穿鱼花形的基因及其传递和表达的规律 设 计 者：周 悦 寒 张 天 周 成 飒 崔 丽 丹 彭 文 裕 吴 江 欣 杨 紫 瑞 张 静 王 峡 李庆军 张立杰 施 凯 【单元内容分析】 柳穿鱼的花有多种形态结构，花形遗传涉及遗传信息的传递和表达，因此可将 柳穿鱼花形的遗传贯穿到“遗传信息及其传递和表达规律” 这一大单元的教学中去。 本单元属于“思维发展型单元学习主题”，在孟德尔揭示了遗传的基本规律和摩尔根 用实验证明了基因在染色体上之后，继续沿着科学家探索的路径，引领学生从分子 水平上进一步认识遗传物质的本质，并探索遗传物质在生物体内如何发挥作用。 本单元遵循学生的认知逻辑，从阐明 DNA 分子作为遗传物质的特有结构及其在 生物体内的传递与表达过程、规律，来探讨基因如何控制生物体的性状。本单元的 学习可通过科学史的学习、探究活动及问题研讨来开展。“多数生物的基因是 DNA 分子的功能片段，有些病毒的基因在 RNA 分子上”“DNA 分子是由四种脱氧核苷酸 构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序 编码了遗传信息”“DNA 分子通过半保留方式进行复制”“DNA 分子上的遗传信息通 过 RNA 指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状 主要通过蛋白质表现”“某些基因中碱基序列不变但表型改变是表观遗传现象”等多 个次位概念是形成重要概念“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在 DNA 分子上” 的基础。该重要概念是“遗传信息控制生物性状，并代代相传”这一大概念的重要 支撑，又是学习“基因突变”“基因重组”“染色体变异”“生物的进化”等概念的基 础。这些概念之间的关系如下图：