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2019 版 人教版 高中生物学 必修 1 分子与细胞《第

4 章 细胞的物质输入和输出》大单元整体教学设计

[2020 课标]

一、内容分析与整合

二、《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》分

解

三、学情分析

四、大主题或大概念设计

五、大单元目标叙写

六、大单元教学重点

七、大单元教学难点

八、大单元整体教学思路

九、学业评价

十、大单元实施思路及教学结构图

十一、大情境、大任务创设

十二、单元学历案

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十三、学科实践与跨学科学习设计

十四、大单元作业设计

十五、“教-学-评”一致性课时设计

十六、大单元教学反思

一、内容分析与整合

（一）教学内容分析

《普通高中生物学》必修 1 《分子与细胞》的第 4 章《细胞的物质输入和

输出》是生物学教学中的重要章节，它深入探讨了细胞作为生命活动基本单位，

在物质交换方面的基本机制。本章内容不仅涉及细胞膜的结构与功能，还详细

阐述了物质进出细胞的多种方式，包括被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等。

这些内容不仅是理解细胞生命活动的基础，也是后续学习生物学其他领域知识

的重要铺垫。

具体来说，第 4 章分为两节。第 1 节《被动运输》主要介绍了水分子和其

他小分子物质通过细胞膜的方式，包括自由扩散和协助扩散。其中，通过探究

植物细胞的吸水和失水实验，学生可以直观地理解渗透作用及原生质层的半透

膜特性。本节还通过生物科学史话，讲述了人类对通道蛋白的探索历程，展现

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了科学发现的艰辛与乐趣。

第 2 节《主动运输与胞吞、胞吐》则进一步深入，讨论了逆浓度梯度的物

质运输方式——主动运输，以及大分子物质进出细胞的方式——胞吞与胞吐。

这些内容不仅拓宽了学生对细胞膜功能的认识，还强调了细胞在生命活动中的

主动性与选择性。

（二）单元内容分析

本单元的核心内容是细胞的物质输入和输出机制，包括被动运输、主动运

输、胞吞与胞吐等。这些内容相互关联，共同构成了细胞与外界环境进行物质

交换的完整体系。

被动运输：这是物质顺浓度梯度进出细胞的方式，不需要消耗细胞内的能

量。包括自由扩散和协助扩散两种形式。自由扩散主要适用于脂溶性小分子物

质，如氧气、二氧化碳等；而协助扩散则需要借助膜上的转运蛋白，适用于一

些离子和小分子有机物，如葡萄糖、氨基酸等。通过探究植物细胞的吸水和失

水实验，学生可以直观地理解渗透作用及细胞膜的选择透过性。

主动运输：这是物质逆浓度梯度进出细胞的方式，需要消耗细胞内的能量。

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主动运输主要依赖于膜上的载体蛋白，并常与 ATP 的水解过程相偶联。这种运

输方式在细胞对营养物质的摄取、代谢废物的排出以及细胞内外离子浓度的调

节等方面起着重要作用。

胞吞与胞吐：这是大分子物质进出细胞的方式，也需要消耗细胞内的能量。

胞吞过程涉及细胞膜的内陷和囊泡的形成，而胞吐过程则涉及囊泡与细胞膜的

融合及内容物的释放。这两种方式在细胞对营养物质的摄取、分泌物的排出以

及细胞间的信息交流等方面具有重要意义。

（三）单元内容整合

在整合本单元内容时，应注重知识的系统性和连 贯 性。可以 从 细胞膜的结

构与功能入 手 ， 引 出物质进出细胞的基本方式。通过具体实验和 案例 ，分 别 介

绍被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等运输方式的特 点 和机制。通过 综 合分析

和讨论， 帮 助学生形成对细胞物质输入和输出机制的 全 面认识。

在整合单元内容时，还应注重科学史和科学方 法 的渗透。通过介绍人类对

通道蛋白的探索历程等生物科学史话，可以 激 发学生的学习 兴 趣和探究 欲望 ；

通过 引导 学生 设计 实验、观 察 现 象 、分析 数据 等科学探究活动，可以 培 养学生

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的科学 素 养和探究能 力 。

二、《普通高中生物学课程标准（ 2017 年版 2020 年修订）》分解

高中生物学学科核心 素 养包括生命观 念 、科学 思维 、科学探究和 社会责任

四个 方面。本单元的教学 设计将紧密围绕 这 四个 方面展 开 ， 旨 在 全 面 提升 学生

的生物学学科核心 素 养。

（一）生命观 念

生命观 念 是 指 对观 察到 的生命现 象 及相互关系 或 特性进行解释后的 抽象 ，

是人 们经 过实 证 后的观 点 ，是能 够 理解 或 解释生物学相关 事件 和现 象 的意识、

观 念 和 思想 方 法 。在本单元的教学中，应着重 培 养学生的生命观 念 ，包括结构

与功能观、物质与能量观、 稳态 与 平衡 观等。

结构与功能观：通过介绍细胞膜的结构与功能， 引导 学生理解细胞膜作为

细胞 边 界和物质交换 门户 的重要性。通过介绍被动运输、主动运输、胞吞与胞

吐等运输方式的特 点 和机制， 帮 助学生理解细胞膜在物质交换过程中的具体作

用。

物质与能量观：通过探究植物细胞的吸水和失水实验， 引导 学生理解渗透

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作用及细胞膜对物质的选择透过性。通过介绍主动运输过程中 ATP 的水解与物

质运输的偶联关系， 帮 助学生理解细胞在物质运输过程中对能量的需 求 和 利 用。

稳态 与 平衡 观：通过介绍细胞内外离子浓度的调节机制以及细胞对营养物

质的摄取和代谢废物的排出过程， 引导 学生理解细胞在 维持 自 身稳态 和 平衡 方

面的重要作用。

（二）科学 思维

科学 思维 是 指尊 重 事 实和 证据 ， 崇尚严谨 和 务 实的 求 知 态 度，运用科学的

思维 方 法 认识 事 物、解 决 实 际问题 的 思维 习 惯 和能 力 。在本单元的教学中，应

着重 培 养学生的科学 思维 ，包括 归纳 与 概 括、 演绎 与 推 理、 模型 与 建模 等方 法

的应用。

归纳 与 概 括：通过 引导 学生观 察 和分析不同运输方式的特 点 和机制， 帮 助

学生 归纳 和 概 括出被动运输、主动运输、胞吞与胞吐等运输方式的共同 点 和 差

异点 。

演绎 与 推 理：通过 引导 学生运用 所 学知识解释实 际 生活中的生物学现 象 ，

如植物细胞的吸水和失水现 象 、细胞对营养物质的摄取过程等， 培 养学生的 演

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绎 与 推 理能 力 。

模型 与 建模 ：通过 引导 学生构 建 细胞膜的结构 模型 以及物质运输的过程 模

型 ， 帮 助学生深入理解细胞膜的结构与功能以及物质运输的机制。通过 模型 与

建模 过程的 培 养， 提 高学生的 创新思维 和解 决问题 的能 力 。

（三）科学探究

科学探究是 指 能 够 发现现实 世 界中的生物学 问题 ， 针 对特 定 的生物学现 象 ，

进行观 察 、 提问 、实验 设计 、方 案 实 施 以及对结 果 的交流与讨论的能 力 。在本

单元的教学中，应着重 培 养学生的科学探究能 力 ，包括 提 出 问题 、 设计 实验、

实 施 实验、 收集 和分析 数据 以及交流与讨论等环节。

提 出 问题 ：通过 引导 学生观 察 和分析实 际 生活中的生物学现 象 ，如植物细

胞的吸水和失水现 象 等， 帮 助学生 提 出 问题 并 明确 探究方 向 。

设计 实验：在 明确 探究方 向 后， 引导 学生 设计 实验方 案 并选择合适的实验

材料 和方 法 。在 设计 实验过程中，应注重实验的科学性和可行性，并 充 分 考虑

实验的 安全 性和 伦 理性。

实 施 实验：在教 师 的 指导下 ，学生 按照 实验方 案 进行实验 操 作并观 察 实验

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现 象 。在实验过程中，应注重实验 操 作的 规范 性和 准确 性，并及时 记录 实验 数

据 。

收集 和分析 数据 ：在实验结 束 后， 引导 学生 收集 实验 数据 并进行统 计 分析。

通过 数据 分析过程的 培 养， 帮 助学生 掌握 科学的 数据处 理方 法 和 技 能。

交流与讨论：在 收集 和分析 数据 后， 引导 学生对实验结 果 进行讨论和交流。

通过交流与讨论过程的 培 养， 帮 助学生深入理解实验现 象 和机制，并 培 养学生

的 批判 性 思维 和合作能 力 。

（ 四 ） 社会责任

社会责任 是 指 基于生物学的认识， 参 与 个 人与 社会事务 的讨论，作出理性

解释和 判断 ，解 决 生 产 生活 问题 的 担当 和能 力 。在本单元的教学中，应着重 培

养学生的 社会责任 意识，包括关注 社会议题 、 参 与科学实 践 、 宣传 科学知识等

方面。

关注 社会议题 ：通过 引导 学生关注现实生活中的生物学 议题 ，如水 资源短

缺 、环境 污染 等 问题 ， 帮 助学生认识 到 生物学知识在解 决社会问题 中的重要作

用。

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参 与科学实 践 ：通过 组织 学生 参 与科学探究活动和 社会 实 践 活动，如环 保

宣传 、生 态 调 查 等， 培 养学生的实 践 能 力 和 创新 意识。通过科学实 践 活动的 参

与， 帮 助学生深入理解生物学知识的应用 价值 和意义。

宣传 科学知识：通过 引导 学生 撰写 科普 文 章、制作科普 视频 等方式 宣传 生

物学知识， 培 养学生的科学 素 养和 传播 能 力 。通过科学知识的 宣传 过程的 培 养，

帮 助学生 树立正确 的科学观和 价值 观。

三、 学情分析

（一） 已 知内容分析

在高中生物学必修 1 《分子与细胞》 模块 的学习中，学生 已经 对细胞的基

本结构和功能有了一 定 的了解，包括细胞膜作为细胞的 边 界，其结构和功能对

于 维持 细胞内外环境的相对 稳定至 关重要。学生 已经 学习了关于渗透作用的基

本原理，理解了水分子通过半透膜的扩散现 象 ，以及这种扩散现 象 如 何导致 溶

液 的渗透 压变 化。这些基础知识为学生理解细胞的物质输入和输出，特 别 是被

动运输和主动运输等 概念奠定 了 坚 实的基础。

在 先前 的学习过程中，学生 已经接触 过实验探究的基本方 法 ，如观 察 、 记

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录 、分析和 得 出结论等。特 别 是在探究植物细胞的结构和功能时，学生 已经掌

握 了 使 用 显微镜 观 察 细胞形 态 和结构的 技 能，这为后续的探究植物细胞的吸水

和失水实验 提供 了 技术保障 。

学生还对生物大分子的结构和功能有了 初 步的认识，如蛋白质作为生命活

动的主要 承担者 ，其在细胞膜上的转运蛋白作用等方面的知识，为后续学习协

助扩散和主动运输等 复杂 过程 提供 了认知基础。

（二） 新 知内容分析

本单元的 新 知内容主要 集 中在细胞的物质输入和输出机制上，特 别 是被动

运输（包括自由扩散和协助扩散）和主动运输，以及胞吞和胞吐等特 殊 运输方

式。学生需要深入理解细胞膜的选择透过性，以及不同物质如 何 通过细胞膜进

行 跨 膜运输。

在被动运输 部 分，学生需要 掌握 自由扩散和协助扩散的 区别 和联系，理解

物质顺浓度梯度 跨 膜运输的原理，以及转运蛋白（特 别 是通道蛋白）在协助扩

散中的重要作用。学生还需要通过实验探究植物细胞的吸水和失水现 象 ，进一

步验 证 和深化对渗透作用的理解。