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2019 版 沪科教版 高中生物学 必修 1 分子与细胞
《第四章 细胞的生存需要营养物质和能量》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
《细胞的生存需要营养物质和能量》是 2019 版沪科教版高中生物学必修
1 《分子与细胞》第四章的教学内容。本章内容围绕细胞的生存需求,详细阐
述了细胞如何获取营养物质、如何进行能量转换和利用,以及细胞如何通过物
质交换和信息交流来维持其生命活动。本章内容涵盖了以下几个方面:
质膜参与物质交换和信息交流:
离子和小分子以穿膜运输方式进出细胞,包括被动运输(自由扩散和协助
扩散)和主动运输。
大分子以囊泡转运方式进出细胞,包括胞吞和胞吐。
细胞通过质膜进行信息交流,包括细胞间的直接接触、信号分子的传递等。
酶是细胞生化反应的催化剂:
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酶具有高效性和专一性等特点,能够显著加速生物化学反应的速率。
绝大多数酶是蛋白质,少数酶是 RNA 。
酶活性受到环境因素(如 pH 和温度)的影响。
ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质:
ATP 是一种高能化合物,其结构特点使其易于水解并释放大量能量。
ATP 与 ADP 可以相互转化,形成细胞内能量的动态平衡。
光能的捕获、转换和储存:
光合作用的探究历程,包括光合作用的基本过程、光反应和暗反应。
叶绿体从太阳光中捕获能量,并将其转换为化学能储存在有机物中。
光合作用受环境因素影响,如光照强度、温度、二氧化碳浓度等。
细胞能量的供应和利用:
细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。
有氧呼吸通过糖类的彻底氧化分解释放大量能量,无氧呼吸则产生较少的
能量。
细胞呼吸过程中,化学能被转化为细胞可以利用的能量( ATP )。
(二)单元内容分析
本单元内容结构清晰,逻辑严密,从细胞获取营养物质和能量的基本方式
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入手,逐步深入到细胞内部能量转换和利用的具体机制。各部分内容既相对独
立,又相互关联,共同构成了细胞生存和生命活动的基础。
质膜参与物质交换和信息交流:
这部分内容主要介绍了细胞与外界环境进行物质交换和信息交流的方式。
通过穿膜运输和囊泡转运,细胞能够获取所需的营养物质和排出代谢废物。细
胞间的信息交流也是维持多细胞生物体正常生理功能的重要基础。
酶是细胞生化反应的催化剂:
酶作为生物体内的催化剂,在细胞代谢过程中起着至关重要的作用。通过
加速化学反应的速率,酶使得细胞能够在 短时 间内 完 成大量的生化反应,从 而
维持其正常的生命活动。酶的高效性和专一性也为其在生物体内的 广泛 应用 提
供了可能。
ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质:
ATP 作为细胞内的直接能源物质,其结构和功能特点使其成为细胞内能量
转换和利用的关 键 分子。通过 ATP 与 ADP 的相互转化,细胞能够 实现 能量的
储存和释放,从 而满足 各种生命活动的需求。
光能的捕获、转换和储存:
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这部分内容主要介绍了 植 物细胞如何通过光合作用将光能转换为化学能并
储存在有机物中。光合作用是 地球上最 重要的化学反应 之 一, 它不仅 为 植 物自
身提 供了生 长 和 发育 所需的能量和营养物质,也为 整 个生态 系统 的能量流动和
物质 循 环 提 供了基础。
细胞能量的供应和利用:
细胞呼吸是细胞获取能量的主要方式 之 一。通过有氧呼吸和无氧呼吸两种
方式,细胞能够将糖类等有机物彻底 或不完全 氧化分解,从 而 释放能量并生成
ATP 。这 些 能量 随后 被细胞用于各种生命活动,如物质合成、主动运输、 肌肉
收缩 等。
( 三 )单元内容 整 合
本单元内容 整 合的关 键 在于将各部分内容有机 地 联 系 在一起,形成一个 完
整 的 知识 体 系 。具体来 说 ,可以从以下几个方面进行 整 合:
物质交换与能量转换的关 系 :
细胞通过质膜与外界环境进行物质交换,获取所需的营养物质和排出代谢
废物。这 些 营养物质在细胞内通过酶催化的生化反应被转化为细胞能够直接利
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用的能量形式( ATP )。细胞内的能量转换过程也离 不开 物质交换的 支 持,如
ATP 与 ADP 的相互转化 就 需要 依赖 特 定 的酶和底物。
信息交流与生命活动的 调控 :
细胞间的信息交流是维持多细胞生物体正常生理功能的重要基础。通过信
号分子的传递和接 收 ,细胞能够 感知 外界环境的 变 化并作出相应的反应。这 些
反应 往往涉 及到细胞内能量代谢和物质合成的 调整 ,从 而实现 对生命活动的 精
准调控 。
光合作用与细胞呼吸的互 补 性:
光合作用和细胞呼吸是细胞内两个重要的能量转换过程。光合作用将光能
转换为化学能并储存在有机物中,为细胞 提 供了生 长 和 发育 所需的能量和营养
物质。 而 细胞呼吸则通过氧化分解有机物释放能量并生成 ATP ,为细胞的各种
生命活动 提 供动 力 。这两个过程在细胞内相互 补充 、相互 促 进,共同维持着细
胞的生存和生命活动。
酶与 ATP 在细胞代谢中的作用:
酶和 ATP 在细胞代谢过程中起着至关重要的作用。酶作为催化剂能够显著
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加速生物化学反应的速率, 提 高细胞代谢的效率。 而 ATP 则作为细胞内的直接
能源物质为各种生命活动 提 供动 力 。这两个因素相互关联、相互 依 存,共同构
成了细胞代谢的基础。
通过以 上整 合方式,可以将本单元内容有机 地 联 系 在一起,形成一个 完整
的 知识 体 系 。这有助于学生 更好地 理解细胞生存和生命活动的基本 原 理和机制。
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 素养是生物学 课 程 育人价值 的 集 中体 现 ,是学生通过
生物学 课 程学 习而 逐步形成的正 确价值观 、必 备品格 和关 键 能 力 。 根据 《 普 通
高中生物学 课 程 标准 ( 2017 年 版 2020 年 修 订 )》,高中生物学学科 核心 素
养主要包括生命 观念 、科学 思 维、科学探究和 社会责任 四个方面。以下是对这
四个方面的具体分解:
(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《细胞的生存需要营养物质和能量》这一单元中,生命 观
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念 主要体 现 在以下几个方面:
结构与功能 观 :
细胞作为生物体结构和生命活动的基本单 位 ,其结构特点 决定 了其功能特
性。 例 如,质膜的 选择透 过性使其能够 控 制物质进出细胞,维持细胞内环境的
相对 稳定; 叶绿体的特 殊 结构使其能够捕获光能并进行光合作用等。
物质与能量 观 :
细胞内的生命活动离 不开 物质和能量的 支 持。通过物质交换和能量转换,
细胞能够获取所需的营养物质和能量,维持其正常的生命活动。 例 如,细胞通
过质膜进行物质交换获取营养物质和排出代谢废物 ; 通过光合作用和细胞呼吸
进行能量转换获取能量等。
进化与 适 应 观 :
细胞内的生命活动是在 长期 进化过程中逐 渐 形成的,具有高度的 适 应性和
可 塑 性。 例 如, 植 物细胞通过光合作用 适 应光照环境获取能量 ; 动物细胞通过
细胞呼吸 适 应无氧环境获取能量等。
稳 态与平衡 观 :
细胞内的生命活动需要维持在一个相对 稳定 的 状 态下 才 能正常进行。 例 如,
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细胞内环境的 pH 值 、温度、 渗透压 等 都 需要维持在一 定 的 范 围内 才 能 保证 细
胞的正常代谢和生命活动。
在本单元的教学中,教 师 应 引导 学生通过 观察 、 实验 、探究等活动,深入
理解细胞的结构和功能关 系 、物质和能量转换过程、进化和 适 应机制以及 稳 态
和平衡 原 理等生命 观念 , 帮 助学生形成科学的自 然观 和 世 界 观 。
(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《细胞的生存需要营
养物质和能量》这一单元中,科学 思 维主要体 现 在以下几个方面:
归纳 与 概 括:
通过对细胞生存和生命活动相关 现象 的 观察 和分析, 归纳 出一 般 性的 规律
和 原 理。 例 如,通过 观察不 同物质进出细胞的方式和速率, 归纳 出细胞质膜的
选择透 过性特点 ; 通过探究光合作用和细胞呼吸的过程和机制, 概 括出细胞内
能量转换和利用的基本 规律 等。
演绎 与 推 理:
根据已知 的生物学 原 理和 规律 , 推导 出 新 的结 论或预测新 的 现象 。 例 如,
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根据 酶的高效性和专一性特点, 推导 出酶在细胞代谢过程中的重要作用 ;根据
光合作用和细胞呼吸的基本 原 理, 预测不 同环境 条件 下 植 物的生 长状况 和能量
代谢 情况 等。
模型 与 建模 :
通过构 建 数学 模型 、物理 模型或概念模型 等方式,对细胞生存和生命活动
的相关 现象 和机制进行 描 述和解释。 例 如,通过构 建渗透系统模型描 述细胞通
过质膜与外界环境进行物质交换的过程 ; 通过构 建 光合作用和细胞呼吸的 概念
模型 解释细胞内能量转换和利用的机制等。
批判 性 思 维:
对 已 有的生物学理 论 和 观 点进行 批判 性分析和 评价 , 提 出自 己 的 见 解和 看
法 。 例 如,对光合作用和细胞呼吸的机制和 原 理进行深入探 讨 和分析, 提 出可
能的 改 进和 完善 方 案; 对细胞生存和生命活动的相关 现象 和机制进行质 疑 和反
思 , 提 出 新 的 问题 和 研 究方 向 等。
在本单元的教学中,教 师 应 注 重 培 养学生的科学 思 维能 力 , 引导 学生运用
归纳 与 概 括、 演绎 与 推 理、 模型 与 建模 、 批判 性 思 维等方 法认识事 物、解 决实