4.1 被动运输第1课时教学设计-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦被动运输中的渗透作用及动植物细胞吸水失水原理，以渗透实验装置导入，通过预测液面变化、讨论半透膜作用与浓度差影响，搭建从渗透装置到细胞膜、原生质层的学习支架，衔接核心知识。 特色在于实验驱动与核心素养融合，通过植物细胞质壁分离实验完整探究（假设、设计、分析应用）培养科学探究能力，对比渗透装置与细胞结构发展科学思维，渗透结构与功能观强化生命观念，助力学生提升探究与应用能力，为教师提供素养导向的教学范例。

4.1 被动运输（第1课时） 课题 4.1 被动运输（第1课时） 学科 生物 学段 高中 年级 高一 教材 人教版2019 教学目标及教学重点、难点 【教学目标】 1. 掌握渗透作用的概念及发生条件，理解渗透过程中水分子移动方向规律。 2. 了解动物细胞膜与半透膜的关系，体会动物细胞吸水和失水过程。 3. 通过具体实验，探究植物细胞吸水和失水规律，体会原生质层的重要功能。 【教学重点】 1. 渗透作用的概念及基本条件。 2. 动物细胞在不同外界溶液浓度下的吸水失水规律。 3. 植物细胞质壁分离及复原实验。 【教学难点】 植物细胞的质壁分离及复原实验的应用。 核心素养 【生命观念】通过对动物细胞和植物细胞吸水失水过程的探究学习，体会动物细胞膜和植物原生质层的重要生理功能，树立良好的结构与功能观念。 【科学思维】将红细胞、植物细胞与渗透装置进行比较，体会动物细胞膜和植物原生质层在渗透过程中所扮演的角色，加深对细胞吸水失水过程的理解。 【科学探究】开展植物细胞质壁分离及复原实验，掌握科学探究的基本思路，提升动手能力。 【社会责任】掌握植物细胞质壁分离及复原实验相关应用，学会运用所学知识解决生产生活中的各类问题，培养综合实践能力。 教学方法和手段 讲解法、讨论法 教学过程(表格描述) 教学 环节 主要教学活动 设计意图 创设 问题 情境 引入 新课 【实验导入】展示渗透作用实验装置，组装好实验装置后，学生预测实验结果：漏斗内的液面会升高。 教师提出问题引导学生对实验结果进行讨论： 1. 漏斗内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？ 2. 如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？（教师讲解膜的全透性与半透性，什么半透膜是呢？半透膜指具有一定孔径，可以让小分子物质通过（如水分子），而大分子物质不能通过的一类多孔性薄膜。常见的半透膜有玻璃纸，蛋壳膜，鱼鳔、肠系膜等） 3. 如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 通过渗透实验，引导学生关注半透膜在漏斗液面上升过程中所起到的重要作用，奠定本节学习基础 1、 水进出细胞的原理 【师生活动】学生讨论后归纳出水分子通过半透膜的扩散所需的条件。教师进行总结并给出扩散和渗透作用的定义， （一）扩散 概念：扩散是分子从高浓度处向低浓度处运动的现象。最后结果两处物质浓度相等。 （二）渗透作用 1. 概念：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。最后结果：通过半透膜的溶剂分子达到动态平衡。 2. 发生条件： （1）具有半透膜。 （2）半透膜的两侧的溶液具有浓度差。 3. 水分子移动方向的规律： 教师展示水分子移动的图片，根据现象师生共同总结出水分子移动方向的规律 （1）水分子：从相对含量多的一侧→相对含量少的一侧（顺相对含量的梯度） （2）溶质：从低浓度溶液一侧→高浓度溶液一侧（（水往“高处”走！） 二、动物细胞的吸水和失水 （一）比较红细胞与渗透装置 【过渡】教师提出：水分子通过细胞膜进出细胞也是同样的道理吗，展示红细胞在水中的图片，与渗透装置进行对比 对比后得出结论：动物红细胞的细胞膜相当于半透膜，当细胞膜两侧存在浓度差，细胞会发生渗透吸水或失水。 （2） 不同外界溶液浓度下红细胞吸水失水过程比较 PPT展示：将哺乳动物红细胞放入不同浓度的NaCl溶液中，对比红细胞的变化，0.9% NaCl红细胞正常，0.09% NaCl红细胞吸水涨破，9% NaCl失水皱缩 教师设问：大家想一想红细胞吸水和失水的条件是什么呢？ 1. 外界溶液浓度小于细胞质浓度：细胞吸水膨胀。 2. 外界溶液浓度大于细胞质浓度：细胞失水皱缩。 3. 外界溶液浓度等于细胞质浓度：保持原状态。 【问题探讨】 1. 红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？ 2. 红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？ 3. 当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 4. 红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？ 5. 临床上输液为什么要用生理盐水？ 6. 将食物用食盐腌制为什么可以达到防止食物腐烂变质的目的？ 【总结】通过观察和讨论实验现象，我们证实动物细胞都是通过渗透作用吸水和失水。 三、植物细胞的吸水和失水 （一）比较植物细胞与渗透装置 教师通过回顾前面的学习，以及对植物细胞的相关知识复习和扩展，引导学生对植物细胞是否是一个渗透系统进行探究。 学生对比分析得出：水分进出植物细胞经过细胞壁、原生质层（细胞膜、细胞质、液泡膜）进出细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。（教师此处讲解新概念：原生质层） （二）探究植物细胞的吸水和失水 1. 问题探讨 （1）蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？ （2）当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？ （3）对农作物施肥过多，为什么会造成“烧苗”现象？ 2. 探究植物细胞的吸水与失水 学生通过对上述问题的思考，合理猜测水进出植物细胞的原理，并通过实验来验证。 （1）提出问题：原生质层相当于一层半透膜吗？ （2）作出假设：假设原生质层相当于一层半透膜 （3）思路：教师引导学生设计实验思路、预测结果。 先将细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其形态变化，再将细胞浸润在清水中，观察其大小变化。 （4）预期结果：在高浓度溶液中细胞失水，中央液泡会变小，细胞皱缩。 在清水中吸水后的细胞吸水，中央液泡会变大，细胞膨胀。 （5） 进行实验：教师对学生设计的实验方思路进行点评，引导学生按照实验方案完成实验操作。 （6）观察并将实验现象记录在下表： （7）学生通过观察实验现象总结出实验原理：原生质层相当于半透膜，植物细胞通过渗透作用吸水和失水。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，原生质层比细胞壁的伸缩性大，发生质壁分离。当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 【拓展】植物细胞的质壁分离及复原实验有哪些应用？ ①判断成熟植物细胞的死活 ②测定细胞液浓度范围 ③比较不同植物细胞的细胞液浓度 ④比较未知浓度溶液的浓度大小 ⑤鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液 如果所用溶液中的溶质为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。 四、当堂检测 1. 下列属于渗透作用的是(　 )　　　　　　　　　　　　　　　 A.水分子通过细胞壁 B.葡萄糖分子通过细胞膜 C.K+通过原生质层 D.水分子通过原生质层 答案：D 2．下列细胞能发生质壁分离的一组是(　　) ①食用的糖醋蒜细胞　②蚕豆叶的表皮细胞　③植物的根毛细胞　④人的口腔上皮细胞　⑤用解离液解离的洋葱根尖细胞　⑥根尖分生区细胞 A.①⑤ B.②③⑥ C.①②③④⑤⑥ D.②③ 答案：D 3．将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡半小时之后的结果如下图所示,依照红细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度,由高到低排列,正确的是(　　) A.甲>乙>丙>丁 B.丁>甲>乙>丙 C.丙>丁>甲>乙 D.丙>乙>丁>甲 答案：D 4．关于“观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原”实验的叙述,错误的是(　　) A.原生质层的伸缩性大于细胞壁,但通透性小于细胞壁 B.随着质壁分离的进行,液泡的颜色变深 C.用盐酸处理表皮细胞,更容易观察到质壁分离现象 D.实验过程中,至少需要对装片进行三次观察并记录结果 答案：C 5．下图为植物细胞渗透作用的图解,下列说法错误的是（ ） A.植物细胞的原生质层相当于渗透装置的半透膜 B.在细胞发生质壁分离复原的过程中细胞质基质的浓度小于细胞液 C.水分子从甲进入乙至少需要穿过4层磷脂分子 D.细胞内外水分子进出平衡时,甲的浓度与乙的浓度相等 答案：D 介绍扩散以及渗透作用相关知识，奠定前期学习基础。 比较红细胞与渗透装置，帮助学生理解细胞膜与半透膜关系。 比较不同外界溶液浓度下红细胞吸水失水过程，加深学生对渗透作用理解。 通过问题探讨，扫清学生学习障碍。 比较植物细胞与渗透装置，引导学生将原生质层与半透膜建立联系。 通过问题探讨，激发学生对植物细胞的吸水和失水相关知识的学习兴趣。 设实验，探究植物细胞的吸水和失水过程，培养学生的科学探究能力。 实验现象分析，加深学生对本小节知识的印象。 介绍植物细胞的质壁分离及复原实验应用，帮助学生突破本节难点，提升学生的知识运用能力。 通过当堂检测，获取学生学习反馈，改进教学。 课堂 总结 4.1 被动运输（第1课时） 一、水进出细胞的原理 渗透作用发生的条件：①具有半透膜②半透膜的两侧的溶液具有浓度差 二、动物细胞的吸水和失水 动物红细胞的细胞膜相当于半透膜，当细胞膜两侧存在浓度差，细胞会发生渗透吸水或失水。 三、植物细胞的吸水和失水 原生质层相当于半透膜，植物细胞通过渗透作用吸水和失水。 总结本节所学知识，加深学生印象。 板书设计 4.1 被动运输（第1课时） 一、水进出细胞的原理 （一）扩散 （二）渗透作用：半透膜+浓度差 二、动物细胞的吸水和失水 动物红细胞的细胞膜相当于半透膜 三、植物细胞的吸水和失水 （一）原生质层相当于半透膜，植物细胞通过渗透作用吸水和失水。 （二）植物细胞的质壁分离及复原实验应用 1. 判断成熟植物细胞的死活 2. 测定细胞液浓度范围 3. 比较不同植物细胞的细胞液浓度 4. 比较未知浓度溶液的浓度大小 5. 鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液） 教学设计反思 本节内容的重点主要是动物细胞和植物细胞的吸水和失水，这两种过程都以渗透作用为基础，因此教师在讲解这部分内容之前一定要将渗透作用的概念及条件向学生介绍清楚，以便奠定学习基础。此外，本节有一个重要的实验-植物细胞的质壁分离及复原实验，在讲解时，教师一定要注意结合实验设计培养学生的科学探究能力，全面提升学生核心素养。另外，植物细胞的质壁分离及复原不仅仅是一个独立的实验，它还具有多种应用，教师应该注意引导学生充分利用所学知识来对其应用场景进行深入分析和探讨。 学科网（北京）股份有限公司 $