“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健碧骄啃越虒W(xué)案例

科學(xué)探究作為發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實(shí)、揭示科學(xué)規(guī)律的過程和方法，在科學(xué)教育中有重要意義。教學(xué)不僅要使學(xué)生獲取一定的知識，還要使學(xué)生習(xí)得獲取知識的方法，提高解決問題的能力。在教學(xué)中，教師應(yīng)該讓學(xué)生親歷思考和探究的過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法。在高中生物學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容中，有許多素材對培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和創(chuàng)新精神以及接受科學(xué)方法的訓(xùn)練有著重要作用。筆者對“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健碧骄啃越虒W(xué)設(shè)計(jì)如下。

1 教學(xué)背景分析

1.1學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健笔侨私贪妗侗匦?：分子與細(xì)胞》第四章第三節(jié)的學(xué)習(xí)單元，教學(xué)內(nèi)容包括兩部分：“被動(dòng)運(yùn)輸”和“主動(dòng)運(yùn)輸”。該內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基礎(chǔ)上研究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜的方式，體現(xiàn)了生物學(xué)中結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。教材首先由“問題探討”引入，使學(xué)生認(rèn)識到不同物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜的方式是不同的。然后講述了物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸兩種方式，其中的被動(dòng)運(yùn)輸又包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散。主動(dòng)運(yùn)輸是三種跨膜運(yùn)輸方式中最重要的，所以也是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)，教材中利用大量的事例幫助學(xué)生進(jìn)行理解。

1.2學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.2.1知識目標(biāo)

(1)說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式和具體實(shí)例。

(2)比較三種方式的異同點(diǎn)。

1.2.2能力目標(biāo)

(1)培養(yǎng)觀察能力、自主探究及合作學(xué)習(xí)的能力。

(2)通過探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑w驗(yàn)生物知識的獲得過程，掌握分析、推理等方法。

1.2.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

通過探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑瑯淞⒔Y(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，培養(yǎng)善于分析和推理的探究精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

1.3學(xué)情分析

在初中階段，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)擴(kuò)散的知識，所以比較容易理解自由擴(kuò)散的概念，對于葡萄糖、鈉離子、鉀離子不能通過人工合成的脂雙層，但能被細(xì)胞吸收，這在前面兩節(jié)已有所涉及，為本節(jié)講述協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸打下了伏筆，本節(jié)內(nèi)容雖然抽象，但可以與生活實(shí)際相聯(lián)系，例如：做菜餡時(shí)加入一些鹽，蔬菜中的水會大量浸出；對農(nóng)作物施肥過多，會造成“燒苗”等，這些生活經(jīng)驗(yàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容也有幫助。

1.4教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式；教學(xué)難點(diǎn)：主動(dòng)運(yùn)輸。

2 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1制定教學(xué)策略

實(shí)驗(yàn)、觀察、探究與討論相結(jié)合，基本思路如圖1所示。

整堂課要以學(xué)生活動(dòng)為中心，以學(xué)生構(gòu)建知識、培養(yǎng)探究能力為主線展開。

2.2選擇教學(xué)媒體

借助多媒體動(dòng)畫演示，把有關(guān)滲透作用、跨膜運(yùn)輸?shù)膸追N方式直觀地展示給學(xué)生，使學(xué)生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

2.3教學(xué)過程設(shè)計(jì)

2.3.1展示問題、導(dǎo)入新課

為創(chuàng)設(shè)一個(gè)最佳的心理和認(rèn)知環(huán)境，激發(fā)學(xué)生求知欲，首先呈現(xiàn)圖2。

師：從圖2中可以看出：什么樣的分子能夠通過脂雙層?什么樣的分子不能通過?

生：O₂、CO₂、N₂、苯等小分子(苯還是脂溶性的)很容易通過合成的脂雙層；水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過；氨基酸、葡萄糖等較大的有機(jī)分子和帶電荷的離子則不能通過合成的脂雙層。

教師演示實(shí)驗(yàn)：往盛有清水的燒杯中滴一滴藍(lán)墨水，清水很快變?yōu)樗{(lán)色。

分析：上述現(xiàn)象是擴(kuò)散，而O₂、CO₂、N₂、苯等小分子進(jìn)出細(xì)胞類似于擴(kuò)散，這些物質(zhì)進(jìn)出順濃度梯度，不需要載體，不消耗能量，即通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞。

2.3.2確定方法、探究新知

師：觀察圖2，思考：葡萄糖、氨基酸、核苷酸和離子等物質(zhì)不能通過無蛋白質(zhì)的脂雙層，但是，細(xì)胞卻能吸收這些物質(zhì)，對此該如何解釋?

師：請同學(xué)們自主學(xué)習(xí)課本協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)知識。

在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師組織學(xué)生模擬探究活動(dòng)：葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散，還是主動(dòng)運(yùn)輸。

實(shí)驗(yàn)儀器及材料：濃度為2mol／L的葡萄糖溶液，清水，ATP制劑，班氏試劑，運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白，含有脂雙層的容器(圖3)。

學(xué)生前后四人為一個(gè)小組，進(jìn)行模擬探究實(shí)驗(yàn)。

師：選取其中的一組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，展臺投影并講解、點(diǎn)撥。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，步驟如下：

第一步：取四個(gè)相同的含有脂雙層的容器，編號甲、乙、丙、丁(圖4)；

第二步：在乙裝置的脂雙層上放置運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白；在丙裝置中放置ATP制劑，在丁裝置的脂雙層上放置運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白及ATP制劑；

第三步：在甲裝置的A1側(cè)、乙裝置的A2側(cè)、丙裝置的A3側(cè)、丁裝置的A4側(cè)均放置等量的濃度為2mol／L的葡萄糖溶液；在對應(yīng)的B1、B2、B3、B4側(cè)放置等量的清水溶液；

第四步：一段時(shí)間后，在甲裝置B1側(cè)、乙裝置B2側(cè)、丙裝置的B3側(cè)、丁裝置的B4側(cè)各取2mL溶液并分別放置在1、2、3、4號試管中，

第五步：在1～4號試管中各加入等量的班氏試劑，觀察溶液是否出現(xiàn)磚紅色沉淀。

實(shí)驗(yàn)預(yù)期及結(jié)論：

(1)如果1號、3號試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀，2號、4號試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，那么葡萄糖分子進(jìn)入細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散。

(2)如果1號、2號、3號試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀，4號試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，那么葡萄糖分子進(jìn)入細(xì)胞是主動(dòng)運(yùn)輸。

教師播放協(xié)助擴(kuò)散與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)腇lash動(dòng)畫，并明確協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍罴皩?shí)例。

2.3.3歸納小結(jié)，練習(xí)反饋

教師歸納小結(jié)，安排同桌學(xué)生進(jìn)行交流，說出這一節(jié)課學(xué)習(xí)的知識、本節(jié)課的重點(diǎn)以及難點(diǎn)。然后教師再歸納總結(jié)，這樣可以讓學(xué)生相互取長補(bǔ)短，并利于學(xué)生間相互交流以及語言表達(dá)能力的培養(yǎng)(表1)。

師：上述三種跨膜運(yùn)輸方式中，哪一種對細(xì)胞最重要?

生：主動(dòng)運(yùn)輸，主動(dòng)運(yùn)輸保證了活細(xì)胞能夠按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。

根據(jù)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，利用多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)課堂練習(xí)，及時(shí)反饋，提高學(xué)生對所學(xué)知識的理解能力和遷移能力。

3 教學(xué)效果的評價(jià)與教學(xué)反思

3.1學(xué)生活動(dòng)完成情況

絕大部分學(xué)生能完成主要的探究性學(xué)習(xí)，掌握探究方法，學(xué)會分析、推理得出結(jié)論，但也有一部分學(xué)生對完成探究活動(dòng)感到困難，極少數(shù)學(xué)生無法完成。還有極個(gè)別學(xué)生不能參與小組合作探究活動(dòng)中。

3.2遵循探究式教學(xué)的原則

高中探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要兼顧探究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和高中學(xué)生的特點(diǎn)，為此要遵循以下活動(dòng)設(shè)計(jì)原則：實(shí)踐性原則、問題起點(diǎn)原則、相對自主性原則、過程性原則等，其中特別要注意問題起點(diǎn)原則和相對自主性原則，即要提出值得探究的真正問題，同時(shí)不能忽視教師的主導(dǎo)作用，應(yīng)該切實(shí)做到課前啟發(fā)、課中探究、課后深化，而不是簡單提供自主探究，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的機(jī)會。

3.3實(shí)施探究性教學(xué)的策略

根據(jù)現(xiàn)有的材料，可采用以下策略：一是將某些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)；二是平時(shí)的教學(xué)中，教師靈活運(yùn)用教科書這一載體，在完成課程標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)的前提下挖掘教材中適合探究的片段；三是探究不是唯一的教學(xué)方法，需輔以其他教學(xué)策略；四是宜從部分探究過渡到完全探究，特別要注意交流和評價(jià)要素，要鼓勵(lì)學(xué)生在對話和合作中學(xué)習(xí)。