“物質跨膜運輸的方式”教學設計

謝文棟　王慶英

1 教材分析

“物質跨膜運輸的方式”是普通高中課程標準實驗教科書生物必修一“分子和細胞”中的內容。該內容屬于細胞的功能之一：物質的輸入和輸出。整節內容除了介紹相關的理論知識外，重點還在于使學生認識生物科學的價值，理解任何一個生命系統都是開放的系統，都與外界有物質的交換。學生通過學習，會運用生物學知識來解決社會生活中的一些實際問題。

2 教學目標

2.1 知識與技能

舉例說明物質跨膜運輸方式的類型及特點；說出被動運輸與主動運輸方式的異同點；闡述主動運輸對細胞生活的意義；正確解讀坐標數據圖表。

2.2 過程與方法

運用類比和對比的方法進行學習，抓住關鍵，掌握本質。

運用表格的方式進行總結，簡潔明了。

2.3 情感態度與價值觀

本節情感態度與價值觀的教學價值方面不太明顯，主要強調積極思考，主動自覺。

3 教學重點和難點

3.1 教學重點

小分子和離子跨膜運輸的方式：自由擴散、協助擴散和主動運輸的特點、過程、實例。

大分子跨膜運輸的方式：胞吞和胞吐的概念、過程。

3.2 教學難點

主動運輸的特點、過程和意義。

4 學情分析

學生已經具備了細胞膜的結構、水跨膜的實例的基礎，掌握了蛋白質多樣性的知識，為新知識的學習奠定了認知基礎。同時，高中學生還具備了一定的認知能力，思維的目的性、連續性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對事物的探究有激情，但往往對探究的目的性及過程，結論的形成缺乏理性的思考，需要結合教師的引導。

5 教具準備

物質進出細胞的多媒體動畫

6 教學策略

本節課采用“探究—發現”教學模式，使學生綜合運用到《標準》所提到的以下幾項技能：“觀察、分類、比較、概括、描述、鑒別差異、分析、確定相互關系、解讀圖表”，并配以多媒體輔助教學，教師通過列舉事例，引導學生模擬科學發現，進行分析、討論、歸納和總結。

7 教學過程

7.1 互動導入

[復習：“生物膜流動鑲嵌模型的內容”，展示流動鑲嵌模型的圖片]讓學生說出其結構特點。

設問：生物膜的結構與功能相統一的表現在哪些方面？引入“問題探討”。

[展示人工合成雙層膜運輸物質的示意圖，師生互動]

思考1:什么樣的分子能夠通過脂雙層？什么樣的分子不能通過？

不同物質透過人工的無蛋白質的脂雙層膜的能力：脂溶性的分子（苯、甘油、乙醇等）可以通過；小分子（O2、CO2、水等）很容易通過；大分子（葡萄糖、氨基酸等）很難通過；帶電荷的離子高度不通透。

思考2:大分子（葡萄糖、氨基酸等）很難通過；帶電荷的離子高度不通透。但人體又需要，該如何解釋？

將學生的回答通過板書列舉出來。

[引入課題：分析物質跨膜運輸過程中蛋白質起什么作用？]

[自學——通讀課本，說出物質運輸的類型，教師引導正確分類]

7.2 探索新知

7.2.1 多媒體動畫演示自由擴散的過程，引導學生觀察物質進出的方向，特點。

學生分析認識到自由擴散：

（1） 方向：高濃度到低濃度

（2） 特點：不需要載體，不需要消耗能量

教師小結：相對分子質量相對較小或脂溶性強的物質，如氧氣、乙醇、甘油等通過此方式通過細胞。

[設計意圖:培養學生的觀察、比較、分析的能力；培養學生的綜合能力。同時，給學生適當的鼓勵，有利于提高學生主動參與學習的積極性。]

學生思考：離子和一些較大的分子如葡萄糖等，不能自由地通過細胞膜，它們如何進入細胞膜？

教師引導：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質，能夠協助葡萄糖等一些物質順濃度梯度跨膜運輸。(教師介紹載體蛋白，通過動畫和形象的比方，使學生能夠較易理解所學知識)。

7.2.2 多媒體動畫演示協助擴散的過程，引導學生觀察物質進出的方向、特點。

學生分析認識到協助擴散：

（1） 方向：高濃度到低濃度

（2） 特點：需要載體，不需要消耗能量

（3） 事例：葡萄糖進入紅細胞

學生小結：將自由擴散和協作擴散放在一起比較，歸納這兩種物質跨膜運輸方式的共同點。

[設計意圖：培養學生的歸納能力及友好的合作精神。]

教師設計問題：如何來驗證膜上蛋白質的作用？

[設計意圖：從實驗材料、方法的選擇、實驗過程、結果分析等一系列探究活動,使學生體驗實驗設計思路,培養學生的科學思維。]

7.2.3 主動運輸

通過實例分析離子進出細胞現象：人紅細胞中鉀離子的濃度比血漿高30倍；鈉離子的濃度只有血漿的1／6；甲狀腺濾泡上皮細胞內碘的濃度比血液高20～25倍。

設置問題:這個濃度差是如何形成的?

學生結合資料分析,得出主動運輸的特點。

資料分析:

（1） 用人工膜進行實驗時，在一般情況下，即使膜兩側具備濃度差，鉀離子仍不能通過人工的磷脂雙分子層。如果在這脂質雙層膜上，加上少量的纈氨霉素（一種蛋白類抗生素），則鉀離子便可以通過，而其他離子不能。

（2） 若向細胞膜上注射氰化物（抑制能量ATP的形成），細胞對鉀離子的吸收減緩或停止。

[設計意圖:培養學生分析資料的能力。]

多媒體動畫演示主動運輸的過程，引導學生觀察物質進出的方向，特點。

學生分析認識到：

（1） 方向：低濃度到高濃度

（2） 特點：需要載體，需要消耗能量

（3） 意義:（設置探究性問題:從溫度和能量兩個方面對影響主動運輸的因素進行分析。主動運輸的意義？）

教師小結：物質可以逆著濃度主動地選擇吸收和排出一些物質,說明它對生命活動有著非常重要的意義,引導學生結合課本回答主動運輸的主要意義。

[設計意圖:通過資料分析、動畫觀察,培養學生的觀察能力和語言表達能力。]

7.2.4 合作活動:學生將三種物質跨膜運輸方式放在一起進行比較（表1）

[設計意圖: 通過比較學習,把握三者間的聯系與區別,鞏固重點知識。]

7.2.5 生物大分子的跨膜運輸方式

[多媒體動畫演示分泌蛋白合成與運輸的外排作用和巨噬細胞對細菌、異物的吞噬的過程，引導學生觀察物質進出的方向、特點，引出胞吐、胞吞][設計意圖：培養學生知識的遷移應用能力]

（1） 胞吐：有些物質在細胞膜內被一層膜所包圍，形成小囊泡，囊泡膜與細胞膜融合在一起，小囊泡逐漸移到細胞表面，并且向細胞外張開，使內含物質排出細胞外，這種現象叫做外排作用。

（2） 胞吞：大分子物質和顆粒性物質附著在細胞膜上，由細胞膜內陷形成小囊，這些物質就被包入小囊內，然后，小囊從細胞膜上脫離下來形成小囊泡，進入細胞內部，這種現象叫做內吞作用。

如：巨噬細胞對細菌、異物的吞噬；人體小腸上皮細胞攝取蛋白質、脂肪等。

[設計意圖：增加學生知識的完整性]

7.3 與社會的聯系

簡單描述囊性纖維病的機理，闡述病毒感染中藥物難以殺滅病毒的原因。

7.4 小結及《技能訓練》

（1） 指導學生就《技能訓練》部分進行討論。根據曲線圖進行討論，分析哪些例子分別通過主動運輸排出或進入細胞。

（2） 指導學生畫概念圖。