3.2细胞器之间的分工合作 教学设计 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

教学设计 教科书版本及章节 新人教版高中生物必修一《分子与细胞》第三章第2节 课题 细胞器之间的分工合作 课型 新授课☑ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□ 教学内容分析 《细胞器之间的分工合作》是人教版普通高中生物新课程必修一《分子与细胞》模块第三章第二节的教学内容。本章内容支撑《分子与细胞》的大概念1——细胞是生物体结构与生命活动的基本单位。结构与功能观是大概念1侧重的生命观念，其含义是结构与功能是相适应的，生命系统的结构是以物质作为基础，其结构具有层次且结构与结构之间互有联系进而决定了功能上的协调配合。本单元的重要概念是：细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动。体现了结构与功能观，支撑了大概念1。本节概念是形成本单元重要概念的关键部分，其内容是细胞器相对独立，结构功能各不相同，各部分结构之间相互联系、协调一致共同执行各项生命活动。本课时所学细胞器涉及必修一后续内容——细胞代谢、增殖与分化、衰老与凋亡等生命活动，这些生命活动都是细胞各结构分工合作、协调配合的结果。因此，后续章节的学习内容都离不开对细胞结构的理解，本节内容的学习将为后续章节的学习作好铺垫，打好基础。本节内容分析结构图如下： 本节教学内容安排为两课时，第1课时把细胞作为一个基本的生命系统，简单介绍了细胞的基本结构及这些结构的功能，说明了细胞器相对独立，结构功能各不相同。细胞中的细胞器种类较多，逐一介绍各细胞器既枯燥又会占用大部分篇幅，因此，教材通过“植物细胞和动物细胞亚显微结构模式图”将所有细胞器展示出来，突出了细胞器的功能，淡化了形态与结构。一些重要的细胞器结构及具体功能的介绍，分散到后续的章节中，如线粒体的结构将结合有氧呼吸做介绍，叶绿体的结构将结合光合作用做介绍。在介绍了各细胞器之后，教材简要介绍了细胞骨架在细胞形态、细胞器的锚定和支撑、细胞功能实现中的作用，更加突出细胞在结构上的整体性。为了说明细胞器是真实存在的，教材安排了“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”实验，意在通过学生亲身观察，体验细胞器的真实存在和细胞质的流动这种生命现象，并发展了实验操作能力和科学的实验态度。此外，本课时还介绍了一种科学方法——差速离心法，从而达成科学思维和科学探究的学习目标。 学习者分析 知识储备：对于本节学习内容，学生已有初中学习的基础，如光学显微镜观察细胞，线粒体与叶绿体的功能等，初步认识了细胞中的一些基本结构。在前面两章的学习中，学生已经学习了高倍镜的使用方法及组成细胞的元素和化合物，对于本节实验内容的开展以及学习细胞器的组成成分形成了初步的知识储备。此外，通过前两章的学习，学生已认识了细胞是生物体结构和功能的基本单位，更容易建立系统观。 能力水平：学生在初中阶段已经能够对科学资料进行一定的分析、概括、归纳及总结，但缺少对其中一些信息的深度剖析。对于细胞模型的制作，在初中也有了一定的经验，学生虽有一定的创新意识，但缺少对一些微观抽象事物的认识和理解。进入高中阶段的学习，基本掌握了高倍镜的使用方法，临时裝片制作的技能，初步发展了一定的实践能力，为本节的实验探究活动奠定了基础，但对生物学特有的实验设计方法掌握较少，科学思维方式还不够成熟。 学习兴趣：本节的主要内容是细胞中八种主要细胞器的结构和功能，学生在初中阶段已经初步了解了线粒体和叶绿体，对细胞中还有哪些细胞器，它们的结构和功能是怎样的自然会感到好奇，但由于需要学习的细胞器较多，随着课程内容的不断推进，学生可能会感到枯燥，进而失去学习兴趣，因此，本节课在教学过程中需要教师通过设计学生活动，不断的调动学习的积极性和主动性。 发展需求：刚进入高中生物的学习，学生对生命观念比较陌生，需要在学习的过程中逐步形成。通过前两章的学习，学生已经了解细胞是生物体结构和功能的基本单位，初步建立了系统观，本节的学习要强化细胞整体性的系统观，并通过细胞器结构与功能的学习，引导学生逐步形成结构与功能观。 学习目标确定 生命观念：形成结构与功能观。通过资料分析归纳各细胞器结构与功能的关系，初步形成结构与功能相适应的生命观念。通过探究性实验——用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动，真切体会到微观的细胞器的存在，体会到生命就是由物质组成的。 科学思维：通过提供的资料，能够分析、推理、归纳及总结出各细胞器的结构和功能，阐明细胞内具有多个相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换和信息传递等生命活动，落实科学思维的训练。 科学探究能力：通过学习差速离心法，能够阐明差速离心法的原理和步骤；能够熟练制作临时裝片，用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动，发展实验操作能力并能设计实验探究影响细胞质流动速度的因素，初步掌握探究性实验设计的步骤，发展科学探究能力。 学习重点难点 学习重点：分析资料推理、归纳总结出各细胞器的结构和功能 学习难点：阐述细胞器的结构和功能；设计实验探究影响细胞质流动的因素 学习评价设计 评分项目 评分细则 评价依据 评价主体 预习（10分） 学生能在课前认真阅读教材，并能完成预习任务单上的问题。 任务单问题正确率 教师、学生 任务一：绘制细胞器并制作细胞器结构模型（10分） 能够通过阅读材料结合课本48页的“动植物细胞亚显微结构模式图”，简要绘制出各细胞器，并用彩泥制作细胞器结构模型，体现出细胞器结构要点。 是否体现各细胞器结构要点 教师、学生 任务二：学习差速离心法的过程和原理（10分） 根据所展示的差速离心法分离各细胞器的实验过程图，模拟演示差速离心法的过程并讲解差速离心法的原理。 是否能正确模拟演示差速离心法的过程并讲解差速离心法的原理。 教师、学生 任务三：细胞器功能归纳（10分） 根据所提供材料及教师引导，各小组在活动中能全面正确归纳总结出各细胞器的功能。 是否能正确归纳总结出各细胞器功能要点 教师、学生 任务四：角色扮演展示出胰岛素的合成与运输过程（10分） 根据PPT展示的分泌蛋白合成和加工动态图，同时结合51页“思考讨论”的相关材料及同位素标记法的介绍，通过角色扮演正确并科学展示出胰岛素合成与运输过程。 角色扮演展示的胰岛素的合成与运输过程是否正确及科学 教师、学生 任务五：完成导学案中分泌蛋白的合成和运输概念模型、生物膜面积变化的数学模型（10分） 各小组角色扮演任务结束后，能正确并科学的构建出分泌蛋白的合成和运输概念模型、生物膜面积变化的数学模型。 构建的分泌蛋白的合成和运输概念模型、生物膜面积变化的数学模型是否正确并科学 教师、学生 任务六：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动（10分） 根据教材50页“探究实践”内容，正确操作实验过程，完成叶绿体和细胞质流动的观察。 实验操作过程是否正确，是否观察到了叶绿体及细胞质流动 教师、学生 质疑和点评（10分） 对其他同学回答的问题能正确评价，并能对存在的问题进行修正或提出更好的建议。 对回答的问题评价是否正确，建议是否科学合理 教师、学生 课后练习（10分） 练习题全部完成并做对 答题时间及正确率 教师、学生 学习活动设计 教师活动 学生活动 环节一：创设情境导入新课 教师活动1 结合学生一日三餐主食的主要成分糖类，展示正常人和糖尿病人进食后的血糖含量变化图，引出目前机体降血糖的唯一有效激素——胰岛素，学生清楚缺乏胰岛素会导致糖尿病，并且治疗糖尿病需要体外注射胰岛素，进而引入以下情景：为了治疗糖尿病，科学家开始研究人工合成胰岛素，因为天然提取的胰岛素不能满足临床需求。所以，1966年中国成为世界上第一个成功合成具有全部生物活性的结晶牛胰岛素的国家，受当时科学技术的限制，该壮举历时了6年之久，但对于胰岛B细胞来说，可随时根据生命活动的需要来合成胰岛素，为什么人工合成胰岛素如此困难，而对于细胞来说却“轻而易举”？这是因为细胞中有一条合成胰岛素的“生产线”，在这条“生产线”上有许多精细的结构，这些结构就是细胞器。那么细胞中有哪些细胞器，我们来看一张图片。 展教材中动植物细胞亚显微结构模式图。今天我们就来重点学习这些细胞器的结构和功能。 学生活动1 思考教师所设计的情景中的相关问题，并注意观看图中展示了哪些细胞结构，它们具有哪些形态特点？ 活动意图说明：通过对比正常人和糖尿病人进食后的血糖变化，引出胰岛素在降血糖方面的重要作用，进而引出人工合成胰岛素的艰难和细胞合成胰岛素的“轻而易举”来激发学生的好奇心，同时利用教材的动植物细胞亚显微结构模式图，让学生对细胞中的细胞器有一个初步的印象，通过色彩上的感官刺激，激发学生的学习兴趣。 环节二：分离细胞器的方法——差速离心法 教师活动2 提出问题： 我们已经看到细胞中有多种细胞器，那么这些细胞器的结构和功能是怎样的？要想研究这个问题,我们需要将这些细胞器从细胞中分离出来，那么该以什么方法从细胞中得到各细胞器？ 首先，展示资料：科学家通过一定的方法测得各细胞器的大小、质量有较大区别： 核糖体——25nm； 中心粒——直径0.2μm，长0.4μm； 溶酶体——直径0.2-0.8μm； 线粒体——直径0.5-1μm,长1-2μm； 叶绿体——直径4-6μm，厚2-3μm 其次，尝试解释生活现象——洗衣机洗涤完床单被罩枕巾后，枕巾往往在上面，床单被罩往往在下面。这是什么原因？让学生将两资料建立起联系，尝试回答分离细胞器的思路。 PPT展示差速离心法的过程模式图如下: 让学生联系两个材料，结合图示讲解其原理和过程。 学生活动2 阅读教师提供的资料，尝试解释生活中的常见现象，联系两个材料思考如何分离各细胞器。 通过课本47页的“科学方法”内容，结合PPT展示的差速离心法过程模式图，分析总结出差速离心法的原理和步骤。 同时掌握细胞的两大组成部分——细胞质基质和细胞器。 活动意图说明 展示细胞器在大小、质量上的区别，同时让学生尝试解释生活中的常见现象，让学生联系两则材料思考分离细胞器的思路，引导学生得出差速离心的原理和过程。用生活中的现象类比差速离心法能让学生更直观容易的理解差速离心法的过程和原理。 环节三：细胞器之间的分工——细胞器的结构和功能 教师活动3 内容过渡： 分离得到各种细胞器以后，我们就可以对它们的结构和功能分别进行研究了。布置三个学习任务。 任务一： 我们已经留了相关的预习作业，请同学们根据课前预习的内容，结合导学案中有关各细胞器结构和功能的资料，尝试绘制出各细胞器的结构模式简图，并补充并总结细胞器的功能，将相应的功能要点用马克笔写在桌面上的彩色卡纸上。 任务二： 各小组选一名“讲解员”，对你组所绘制的细胞结构模式简图的结构和功能要点进行讲解，在讲解的过程中，一名同学补充板书中的表格，另一名同学将你组所总结的功能要点卡纸贴在板书中。另有一名同学将该细胞器的结构模式简图画在电子白板的细胞图中的相应位置上。 其他组同学仔细观看展示，指出该组存在的问题并提出合理的改正建议。 学生活动3 根据课前预习的内容，结合导学案中有关各细胞器结构和功能的资料，小组讨论，尝试绘制各细胞器的结构模式简图，并对各细胞器的功能进行补充和总结。 小组思考讨论，如何讲解所绘制的细胞器的结构和功能要点，如何补充板书中的表格，卡纸上应写明细胞器的哪些结构要点，如何在电子白板的细胞图中呈现该细胞结构模式图。 活动意图说明：有关细胞器结构和功能的相关内容，课本以“动植物细胞亚显微结构模式图”结合文字做了详细介绍，内容相对简单，留作课前预习作业，发展了学生的自主学习能力，也能使课堂教学更顺利。 对于课本没有介绍的内容，以材料的形式呈现在导学案中，让学生阅读分析，发展了学生对材料的分析推理能力。 最后设计活动让学生讲解细胞器结构及功能要点，并补充板书内容和构建细胞模式图，让细胞器结构和功能知识点的学习得到了升华并增加了趣味性。 此外，学生在参与探究活动的过程中，逐步增强对细胞器结构和功能的认识，同时增强乐于并善于团队合作的意识，也发展了科学探究能力。 环节四：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动 教师活动4 内容过渡： 活动一：展示各细胞器结构模式简图，让学生抢答是哪种细胞器。 过渡：细胞器不是我们绘制的简单的模式图，而是真实存在的。 活动二：展示细胞器电子显微镜的照片，根据上一环节的学习内容，猜测是哪种细胞器。 过渡：另外，有些细胞器不需电子显微镜，借助光学显微镜就可以观察到，如叶绿体、线粒体和液泡。 活动三：请同学们利用提供的实验材料，阅读书中“探究﹒实践”部分的内容，按照正确的方法步骤制作临时裝片，用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。并讨论完成以下思考题: 1 细胞质的流动对于细胞完成生命活动有什么意义？② 哪些因素可能影响细胞质流动的速度和方向？如何设计实验进行验证？ 内容过渡： 通过学习，我们知道叶绿体随着细胞质不断的流动，那么它的流动是无序的吗？其他的细胞器是游离在细胞质中漂浮不定的吗？我们来看几张图片。 展示有关细胞骨架的图片，让学根据预习的内容快速总结出细胞骨架的分布、组成和功能。 学生活动4 认真观察教师展示的细胞器结构模式简图和细胞器电子显微镜照片，根据所学的知识回答细胞器种类。 认真阅读课本“探究﹒实践”相关内容，利用所提供的实验材料，按照实验步骤进行操作，完成实验内容及讨论题。 认真阅读课文，根据预习的内容，快速总结出细胞骨架的分布、组成和功能。 用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动，让学生真切体会到微观的细胞器的存在，让学生体会到生命就是由物质组成的，同时，也培养了学生的实验操作和实验探究能力。细胞骨架内容较少且相对简单，让学生根据预习的成果，快速总结相关知识点，提高其自主学习能力。 环节五：小结 教师活动5 1.如果是植物的根细胞，细胞图中的细胞器应如何调整？ 2.如果是海带的细胞，细胞图中的细胞器应如何调整？ 3.如果是飞翔鸟类的胸肌细胞，细胞图中的细胞器应如何调整？ 4.如果是胰岛B细胞，细胞图中细胞器应如何调整？ 根据最后的思考题提出问题——有多种细胞器参与了胰岛素的合成，那么它们之间是如何协调配合来控制胰岛素的合成呢？这个问题我们下节课来一起探讨。 带领学生利用板书梳理本节课的知识点，建立知识间的联系。 学生活动5 根据本节所学内容完成思考题。形成结构与功能相适应的生命观念。 跟随老师梳理本节学习内容，整理好笔记，及时进行反思总结，对不理解的内容及时求助于其他同学并向老师求证。 活动意图说明： 通过思考题的答案，引出本节课的重要生命观念——结构与功能观；另外通过最后一个问题，学生们知道了参与胰岛素合成的细胞器有多种，随后，提出问题——它们之间是如何协调配合来控制胰岛素的合成呢？为下一课时的学习设置了悬念，有利于激发学习兴趣，并快速建立起两课时的联系。 本节板书是学生在进行活动的过程中逐渐形成的，利用这样的板书来小结，学生会感受到成就感，建立学习的自信心。课后小结可帮助学生将本节所学内容形成知识体系。同时，课后反思能培养学生良好的学习习惯。 板书设计 作业与拓展学习设计 基础题 一、完成以下题目 1．细胞质基质是细胞结构的重要组成部分。下列有关叙述错误的是（ ） A．细胞质基质呈半透明的胶质状态 B．细胞质基质是活细胞进行多种化学反应的主要场所 C．细胞质基质主要由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成 D．细胞质基质在活细胞内呈静止状态 2．下列有关细胞结构的叙述，错误的是（ ） ①细胞核 ②细胞膜 ③线粒体 ④核糖体 ⑤叶绿体 ⑥内质网 ⑦细胞壁⑧中心体 A．⑤和③都是由双层膜包围形成的结构 B．②和④是真核细胞与原核细胞均有的结构 C．⑤和⑦共存于绿色植物进行光合作用的细胞中 D．⑥和⑧只共存于动物细胞中 3．下图为显微镜下黑藻细胞的细胞质环流示意图，视野中的叶绿体位于液泡的右下方，细胞质环流的方向为逆时针，则实际上，黑藻细胞中叶绿体的位置和细胞质环流的方向分别为（ ） A．叶绿体位于液泡的右下方，细胞质环流的方向为顺时针 B．叶绿体位于液泡的左上方，细胞质环流的方向为逆时针 C．叶绿体位于液泡的右上方，细胞质环流的方向为逆时针 D．叶绿体位于液泡的左下方，细胞质环流的方向为顺时针 4．各种细胞器的结构和功能的比较如表所示，其中正确的是（ ） 选项 细胞器 结构或存在部位 功能 A 高尔基体 单层膜 动力车间 B 叶绿体 存在于所有植物细胞中 养料制造车间 C 核糖体 单层膜 生产蛋白质的机器 D 溶酶体 主要存在于动物细胞中 消化车间 5.在制作真核细胞模型时，需要选择合适的材料来模拟细胞的各结构，用线段将材料与最可能模拟的细胞结构连接起来，不恰当的是（ ） A．装有水的保鲜袋——液泡 B．表面钻有小孔的水蜜桃核——高尔基体 C．大米或绿豆——核糖体 D．多层折叠的保鲜膜——内质网 综合作业 6.南宋词人李清照用“知否知否，应是绿肥红瘦”来形容海棠花的叶片和花，成为不朽名句。请问此处的“绿”、“红”相关的色素分别位于植物细胞的哪个部位（ ） A．叶绿体和细胞质 B．细胞核和细胞质 C．叶绿体和线粒体 D．叶绿体和液泡 7．关于细胞中细胞器的叙述，错误的是（ ） A．大肠杆菌无线粒体，有核糖体 B．水稻叶肉细胞有叶绿体，也有液泡 C．酵母菌有线粒体，也有叶绿体 D．小鼠肝细胞有线粒体，也有内质网 8．下列关于细胞骨架的叙述，正确的是（ ） ①主要成分是纤维素 ②维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性 ③分布于所有细胞中 ④与细胞运动、分裂、分化等生命活动有关 A．①②③ B．②④ C．②③④ D．①③ 9．下列有关细胞结构的说法，正确的是（ ） A．没有叶绿体的细胞一定是动物细胞 B．没有大液泡的细胞一定是动物细胞 C．有中心体的细胞一定不是植物细胞 D．有线粒体的细胞一定是真核细胞 10．下列关于细胞质流动的叙述，错误的是（ ） A．植物活细胞的细胞质有的能流动，有的不流动，所以实验时要选好材料 B．观察细胞质的流动，一般以细胞质中叶绿体的运动为标志 C．细胞质流动速度，在不同的温度等环境条件下有所不同 D．显微镜下观察到的细胞中细胞质环流方向与实际环流方向一致 11．如图代表自然界中处于不同分类地位的几种体现生命现象的单位，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ细胞中绘出了各自区分于其他生物或细胞的标志结构。请据图回答： (1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共有的细胞器是___________（填名称）。分离细胞器的方法是___________。 据图，可以判断Ⅲ为___________细胞，判断的理由是_______________。 (2)结构②⑥中，能增加膜面积的方式分别是___________、___________。结构④的主要功能是_____________。 (3)Ⅰ~Ⅴ中一定能进行光合作用合成有机物的是___________（填序号）。__________（填序号）生物一定营寄生生活。 (4)Ⅳ细胞与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种细胞最主要的区别是___________。 探究性作业 12．在低温条件下，将叶片置于研钵中，加入某种溶液研磨后，用离心法进行分离，如下图所示。第一次分离成沉淀P1和上清液S1；随后又将S1分离成沉淀P2和上清液S2；第三次将S1分离成沉淀P3和上清液S3；最后一次将S3分离成沉淀P和上清液S4.现请回答（1）～（5）题[（2）～（5）题填入相应的字母符号，如S1～S4，P1～P4]： (1)这种用于分离各种细胞器的方法是_______，此法依据的原理是_______。 (2)细胞中的DNA主要存在于_______部分。 (3)若要继续分离得到与光合作用有关的酶，应选取_______部分。 (4)若要研究合成蛋白质的细胞器，应选取_______部分。 (5)含有与有氧呼吸有关的细胞器的是_______部分。 13.实验：用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动 (1)实验原理：①高等植物的叶绿体散布于________中，呈绿色、扁平的椭球形或球形，可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。②活细胞中的________处于不断流动的状态，可以用________________________作为标志来观察细胞质的流动。 （2）实验材料的选取 实验 观察叶绿体 观察细胞质 流动 选材 新鲜的______叶片 菠菜叶________________ _______的幼嫩小叶 原因 叶片很薄，仅有____层叶肉细胞，可以取整个小叶直接制片 a.细胞排列______且易撕取 b.________附带的叶肉细胞含叶绿体数目________且个体________ a.用________叶片制片，过程 _______ b．通过改变观察条件取得明显的实验效果 （3）实验步骤 ①叶绿体的观察：________→________观察找到叶肉细胞→________观察叶绿体的形态和结构。 ②细胞质流动的观察：制片→低倍镜观察找到叶肉细胞→高倍镜观察：以叶绿体作为________，注视叶绿体，观察细胞质的流动，仔细观察细胞质的________________________。 （4）实验结论： ①叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，随着细胞质流动自身也可以________。 ②每个细胞中细胞质流动的方向________，其流动方式为________。 特色学习资源分析、技术手段应用说明 利用希沃授课助手进行教学，高倍显微镜下观察到的叶绿体和细胞质流动的结果，小组学习讨论的成果可以通过录像或拍照上传直接展示到多媒体中。 课后说课反思 对于差速离心法的学习，通过相关材料和生活现象，循序渐进地引导学生思考分离细胞器的方法，发展了学生的科学思维，同时能让学生更直观容易的理解差速离心法的过程和原理，也增加了教学的趣味性。 设计活动，就细胞器的结构和功能内容，让学生根据材料描述自行绘制细胞器的结构模式图，能更好的理解细胞器的结构；让学生小组合作，分组讲解细胞器的结构和功能，培养了学生分析问题，解决问题的能力。让相对简单的“细胞器的分工”知识的学习得到了升华避免了依次学习各种细胞器的枯燥无趣。 本节课的不足之处在于由于课程内容较多，最后的探究实验内容所预留的时间较短，学生可能来不及优化实验步骤，进而观察到理想的实验结果，并且关于本实验有许多可拓展的教学内容，如设计实验探究影响细胞质流动的因素，但由于时间的限制，课上无法完成，只能留作课后作业。今后的教学中，可将本节的实验内容单独设计一课时，通过深入学习，更好的发展学生的科学思维和科学探究能力。 另外，由于时间的限制，对于细胞器结构和功能相关知识点的课堂活动设计还是较单一，若将探究实验内容单独设计一课时，那么可以设计更多有趣的学生活动帮助学生更好的学习这部分的内容。 学科网（北京）股份有限公司 $$