2.2细胞中的无机物教学设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修一

该高中生物学教学设计聚焦“细胞中的无机物”，涵盖水的存在形式与功能、无机盐的存在形式与功能。通过运动员饮料成分表创设情境导入，承接上节细胞元素和化合物知识，为后续有机物代谢铺垫，构建细胞物质组成完整框架。 此资料以核心素养为导向，生命观念上通过水分子极性、氢键结构解析其功能，科学思维上借助图表分析培养推理能力，探究实践上结合种子晾晒、电解质补充等生活问题引导探究。采用问题驱动、小组讨论等方法，助学生建立结构与功能联系，提升教师教学效率，促进学生理解应用知识。

教学设计 课程名称 细胞中的无机物 选用教材 高中生物人教版必修一 教学章节 第二章第二节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节内容承接上一节细胞中的元素和化合物，聚焦细胞内两类无机化合物 —— 水与无机盐，教材以运动员饮料成分表创设问题情境引入新课，先讲解水在细胞中的含量、水分子极性与氢键的结构基础，区分自由水与结合水的存在形式及生理功能，再介绍无机盐的存在形式、种类与各项生理作用，最后设置练习巩固知识。本节既是对细胞化合物知识的延伸完善，同时为后续蛋白质、核酸等有机物代谢相关内容铺垫，帮助学生完整建立细胞物质组成的知识框架，持续深化 “生命的物质性” 这一核心生命观念。 二、学情分析 1.知识基础 学生经过上一节的学习，已经知晓细胞包含无机化合物与有机化合物，在初中物理、化学学科中简单接触过水的分子结构、溶剂特性，也了解无机盐就是日常所说矿物质，生活中听过淡盐水、补钙、补铁等常识，但是不清楚水分子极性、氢键和水独特理化性质的内在联系，无法区分自由水与结合水，对于无机盐各项生理功能的分子机理缺少认知，不能从细胞层面解释生活中的相关现象。 2.能力基础 学生具备基础图表信息提取能力，能够阅读表格、分子示意图获取表层信息，可以开展小组讨论交流观点，但是难以建立 “分子结构→理化性质→生命功能” 这条逻辑链条，归纳总结、逻辑推理能力仍需要教师持续引导；同时学生习惯死记知识点，缺少从结构角度解释生物特性的思维习惯。 3.认知基础 学生普遍存在认知误区，简单认为细胞内所有水都可以自由流动，难以理解结合水属于细胞结构组成成分；很多学生觉得无机盐含量极低，作用无足轻重；容易割裂水、无机盐和细胞代谢之间的联系，只会孤立记忆各项功能，不会运用本节知识解释种子晒干、运动员补充电解质、肌肉抽搐等生活实例。 三、教学目标 1.生命观念 能够说出细胞中水的两种存在形式、生理功能以及无机盐的主要功能；基于水分子结构理解水适合作为生命介质的原因，建立 “结构决定功能” 的观念；认同生命活动离不开水和无机盐，进一步巩固生命是物质的生命观念。 2.科学思维 通过分析运动员饮料成分表、水分子氢键示意图、叶绿素与血红素结构图，锻炼图表信息提取、对比分析与归纳概括能力；可以结合自由水、结合水的转化规律，解释种子休眠、植物抗逆等生物学现象，学会用逻辑推理分析生活中的生命现象。 3.科学探究 能够针对生活现象提出探究问题，如 “晒干的种子失去的是什么形式的水”“大量运动后为什么要饮用电解质饮料”；尝试根据本节所学知识，对相关现象作出合理推测与解释，形成基于证据进行推理的思维习惯。 4.社会责任 结合无机盐缺乏引发的各类病症、合理补水、均衡膳食相关知识，主动向身边人科普健康饮水、均衡补充矿物质的常识；能够理性辨别网络上关于饮水、保健品补无机盐的不实传言，建立健康的生活理念。 四、教学重难点 教学重点: 自由水、结合水的存在形式以及生理作用 细胞中无机盐的主要生理功能 教学难点: 水分子极性、氢键与水理化性质、生理功能之间的内在联系 自由水和结合水的相互转化以及转化和细胞代谢、抗逆性的关系 五、教学方法 1.问题驱动教学法 上课全程用一连串小问题带着学生思考，不直接念知识点。讲元素表格就问动植物元素含量差别，做实验前问两种铜试剂用法为啥不一样，靠提问引导学生自己推出结论。 2.图表分析法 课本里表格、饼图直接拿来用，带着学生读数字、看图，拆分成几个小问题，让学生自己从图里找出知识点，不用老师硬灌输。 3.小组讨论法 4 人一组，理论课分析元素表格、实验课分工操作，留出几分钟互相聊，基础弱的学生先说，组员互相补充对错。 4.演示讲授法 实验先完整示范一遍切片、加试剂、控温这些容易做错的操作，边做边说注意事项；理论碰到难理解的地方分段讲，及时纠正学生的错误想法。 六、教学资源 人教版高中生物必修一教材、多媒体课件、运动员饮料化学成分表格、水分子氢键结合示意图、叶绿素与血红素局部结构图 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一：问题探讨，新课导入（6 分钟） · 出示运动员饮料的化学成分表 · 面向学生提出引导问题：同学们请看这份表格，大家仔细观察表格里面所有成分，我们先来思考第一个问题，我们运动之后喝这类饮料，最主要是为身体补充哪种物质？ · 待学生回答出水之后，继续推进提问：水广泛存在于细胞当中，大家结合初中知识想一想，水在细胞里面承担哪些作用？ · 继续抛出第二个讨论问题：请大家在表格里面找一找，氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠这类物质属于无机盐。运动员饮料专门添加无机盐，大家思考，无机盐对细胞的生命活动有怎样的意义？ · 进行小结过渡：大家给出了很多猜想，这些猜想是否准确？水和无机盐在细胞中究竟发挥哪些不可替代的作用？今天我们一起学习第 2 节细胞中的无机物。 · 仔细观察表格中的各项成分名称以及对应的质量浓度，跟随教师提问展开思考，举手分享观点；思考饮水、补充无机盐和人体细胞生命活动的联系；参与班级交流讨论，大胆说出自己的猜想；明确本节课学习主题。 环节二：细胞中的水（22 分钟） · 讲述教材内容：教材中提到，生物体含水量会随着生物种类产生差异，生物体内含水量普遍为 60%~95%，像水母体内含水量甚至高达 97%。水是活细胞当中含量最多的化合物。 · 接着引导学生阅读教材文本，梳理水的基础生理功能，同步逐步提问：大家阅读教材文字，找一找水在细胞当中有哪些基础作用？ · 学生作答后梳理总结四点基础功能：第一，水是细胞内良好溶剂；第二，许多生物化学反应需要水参与；第三，多细胞生物绝大多数细胞需要浸润在以水为基础的液体环境；第四，依靠水的流动运输营养物质与代谢废物。 · 顺势抛出深度问题：很多物质都可以作为溶剂，为什么唯独水能成为细胞内部最主要的溶剂？这个特性和水分子自身结构密切相关，我们接下来探究水分子的结构特点。 · 出示水分子之间氢键结合示意图 · 进行讲解：一个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成，氧原子吸引共用电子对的能力更强，所以氧原子一端略带负电荷，氢原子一端略带正电荷，水分子属于极性分子。带有电荷的离子、分子很容易和水分子结合，这就是水能够成为良好溶剂的根本原因。 · 继续结合示意图讲解氢键：一个水分子带负电的氧端，可以和另一个水分子带正电的氢端相互吸引，这种弱相互作用力就是氢键。氢键稳定性弱，可以不断断裂、不断重新形成，因此常温下水能够保持液体状态，拥有流动性。 · 继续拓展讲解：氢键的存在还让水拥有较高比热容，水温很难发生剧烈变化，这能够稳定细胞内部、生物体内的温度，保障生命系统稳定。 · 进行过渡总结：依靠分子结构带来的这些独特性质，水支撑起细胞绝大多数代谢活动。而水进入细胞之后，存在两种不一样的形式，功能也有所区分。 · 讲解概念：细胞内绝大多数水呈游离状态，可以自由流动，称为自由水；还有一小部分水和蛋白质、多糖等大分子结合，失去流动性与溶解性，叫做结合水，结合水大约占细胞总水分的 4.5%，是细胞结构重要组成部分。 · 梳理对比两者功能：自由水承担我们刚才总结的溶剂、参与反应、运输物质等功能；结合水构成细胞结构。 · 抛出讨论问题引导学生思考：正常情况下，细胞内自由水比例越高，细胞代谢越旺盛；结合水比例上升，细胞抵抗干旱、寒冷的能力会变强。大家思考，把新鲜种子晒干，这个过程主要失去什么水？晒干的种子为什么代谢水平大幅下降，方便长时间储存？ · 继续拓展提问：晒干的种子再进行烘烤，种子会彻底失去结合水，种子就失去生命活性，大家思考这说明了结合水有怎样的意义？ · 小结：自由水和结合水在一定条件下可以相互转化，自由水 / 结合水比值变化，会直接影响细胞代谢强度和抗逆能力。 · 阅读教材文字，标记关键信息；根据文本内容梳理水的基础作用，主动回答教师提出的问题；思考水具备优良溶解能力的内在原因，带着疑问进入下一阶段学习。 · 观看水分子氢键示意图，跟随教师讲解理解极性分子含义；理解氢键的形成特点；记录水分子结构→理化性质→生理功能这条逻辑；对比理解氢键给生命活动带来的优势，做好课堂笔记。 · 区分自由水、结合水概念，记录两种形式对应的功能；小组交流讨论教师提出的种子相关问题，尝试运用自由水、结合水转化规律解释现象；理解自由水与结合水比值的生物学意义；整理笔记，区分易混淆知识点。 环节三：细胞中的无机盐（13 分钟） · 讲解：点燃小麦种子，充分燃烧后剩下的灰白色灰烬，主要成分就是无机盐。细胞当中无机盐含量很低，仅占细胞鲜重 1%~1.5%。 · 继续说明：细胞内绝大多数无机盐不以单质形式存在，而是以离子形式存在，阳离子包含 Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等；阴离子包含 Cl⁻、SO₄²⁻、PO₄³⁻、HCO₃⁻等。 · 过渡：这些含量很少的离子，在细胞生命活动中发挥不可替代的作用，我们结合资料展开分析。 · 出示叶绿素分子与血红素局部结构图 · 展示思考讨论问题，依次引导学生分析。 · 第一个讨论问题：植物体缺少 Mg，光合作用会受到抑制，请结合结构图分析原因？ · 学生回答后总结：Mg 是叶绿素的组成元素，没有 Mg 无法合成叶绿素，植物不能正常捕获光能，光合作用难以开展。 · 第二个讨论问题：缺铁会引发缺铁性贫血，结合血红素结构图分析其中原理？ · 学生作答后讲解：Fe 是血红素的组成成分，血红素可以结合氧气，缺少 Fe，血红蛋白合成受阻，运输氧气能力下降，出现贫血。 · 第三个讨论问题：植物体缺 P，生长发育异常，这说明什么？ · 小结第一类无机盐功能：很多无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分。 · 继续拓展案例讲解：人体大量出汗流失 Na⁺之后，神经、肌肉细胞兴奋性下降，产生肌肉酸痛乏力；哺乳动物血液 Ca²⁺含量过低，动物会抽搐。由此总结第二种功能：无机盐可以维持细胞和生物体正常的生命活动。 · 补充拓展：部分离子还能够维持细胞酸碱平衡，保证细胞内环境稳定。 · 认真聆听，标记无机盐含量、存在形式相关知识点；记住常见阴阳离子种类；带着疑问进入无机盐功能的学习。 · 观察叶绿素、血红素结构图，寻找两种分子当中的金属离子；小组合作讨论三道讨论题，组织语言进行作答；跟随教师归纳无机盐两大核心功能；记录 Mg、Fe、Ca²⁺、Na⁺对应的生理实例，联系生活加深记忆。 环节四：课堂巩固小结（4 分钟） · 带领学生构建知识框架：本节课我们学习细胞内两种无机物，一是水，区分自由水、结合水，理解水分子结构决定功能；二是无机盐，离子形式存在，构成化合物、维持正常生命活动。 · 出示教材概念检测判断题，请学生作答： 1.细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。（） 2.同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。（） 3.将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。（） · 逐题讲解，厘清易错点，布置课后作业：完成教材拓展应用两道题目，尝试运用本节课知识解释习题中的现象。 · 跟随教师回顾整节课知识脉络；独立完成课堂判断题，主动回答并阐述理由；认真倾听错题解析，纠正认知误区；记录课后作业。 八、板书设计 九、课程思政 通过学习水与无机盐是生命不可或缺的物质，树立生命来源于物质世界的辩证唯物主义观点；结合各类矿物质缺乏引发的疾病、合理补水均衡膳食相关实例，引导学生形成科学健康的生活方式，学会理性辨别网络养生谣言，主动向家人科普健康知识，树立对自身健康负责的意识。 十、教学反思与修改措施 本节课依托教材图表与生活实例开展教学，逻辑链条从分子结构延伸至生理功能，能够帮助学生建立结构决定功能的观念，运动员饮料、种子晾晒等实例可以有效调动学生积极性，但课堂上部分学生很难自主建立水分子氢键和生理特性之间的联系，抽象内容理解存在障碍；同时不少学生容易混淆自由水与结合水对应的功能。后续修改措施：可以增加简易模型动画展示氢键不断断裂重组的过程，降低抽象知识理解难度；增加对比练习题，区分自由水、结合水相关实例；在小组讨论环节设置分层问题，引导基础薄弱的学生逐步推导结论；同时增加更多生活案例辨析，及时纠正学生常见认知误区。 学科网（北京）股份有限公司 $