基于前沿科學，設計“物質跨膜運輸?shù)姆绞健?/h1>
2018-01-19 08:41:50攔生發(fā)馬小明
中學生物學 2018年3期
攔生發(fā) 馬小明
1教材分析及設計思路
人教版高中生物《必修1·分子與細胞》第四章第二節(jié)“物質跨膜運輸?shù)姆绞健眱热莅ū粍舆\輸（分為自由擴散和協(xié)助擴散）和主動運輸兩部分，此外還介紹了胞吞和胞吐。配套的教師用書中，建議教學思路為：展示現(xiàn)象一提出問題一解釋原理一總結概念，采用講授和討論相結合的方法去完成既定的教學目標。
認真鉆研本節(jié)課的內涵和外延，發(fā)現(xiàn)與本節(jié)課內容相關的諾貝爾獎項有很多。教師可以這些細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎以及結構生物學發(fā)展史中的熱點問題（如葡萄糖膜轉運蛋白等）為題材，來設計本節(jié)課的教學。這恰恰切合教育部頒布的《2017年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱·生物》中“關注對科學、技術和社會發(fā)展有重大影響的，與生命科學相關的突出成就和熱點問題”的考核目標與要求。鑒于此，筆者將相關諾貝爾獎及其他科學前沿與常規(guī)教學的基本思路相整合設計“物質跨膜運輸?shù)姆绞健边@節(jié)課，設計思路為：課前預習（整理相關諾貝爾獎；觀看顏寧演講）→預習成果展示→動畫演示（形成對三種物質跨膜運輸?shù)母行哉J識）→多彩活動，突破重點（旋轉門演示；圖表分析）→模型建構，深化理解。
2教學目標
（1）說明物質進出細胞的方式；進行圖表數(shù)據(jù)的解讀。
（2）培養(yǎng)提出問題的能力；培養(yǎng)解讀圖表數(shù)據(jù)及建立數(shù)學模型的能力；聯(lián)系生活實際，運用相關知識解釋生產、生活現(xiàn)象。
（3）通過課前查閱與細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎的科學事件及觀看中國結構生物學家顏寧在中央一臺《開講啦》欄目上的精彩演講，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)科學精神和科學態(tài)度；樹立結構和功能相統(tǒng)一的觀點。
3教學重點和難點
本節(jié)課的教學重點是物質跨膜運輸?shù)膸追N方式的異同比較；教學難點是主動運輸及其意義。
4教學過程
4.1課前預習：搜集整理與本節(jié)課內容相關的諾貝
（1）教師要求學生在上課查閱資料，搜集整理與細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎科學發(fā)展史，并完成表1。
設計意圖：學生自己檢索，培養(yǎng)信息檢索查詢能力，同時在檢索與整理過程中發(fā)現(xiàn)有這么多諾貝爾獎項與高中生物相關聯(lián)，提升生物學在學生心目中的地位。
（2）學生觀看中國結構生物學家、著名女科學家顏寧在《開講啦》第192期中的精彩演講。
設計意圖：讓學生了解科學前沿，認識到高中生物知識并非離前沿科學非常遙遠；同時激發(fā)學生學習本節(jié)課的激情和欲望。
4.2預習成果展示，激情步入新課
教師請幾位學生列舉他們所搜索到的與細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎；談談觀看顏寧演講之后的感想。
教師對于學生的成果給予積極評價，順勢提出問題：“有關細胞膜的結構和功能的研究取得如此多的成果，那么細胞膜在控制物質進出方面有哪些不同的方式以及與其相適應的結構呢？”
教師展示脂雙層對不同物質的通透性的圖片（圖1），并提出問題.哪些分子能通過脂雙層，哪些不能通過？教師引導學生從細胞膜在結構和功能相統(tǒng)一的觀點，分析物質的跨膜運輸。
設計意圖：首先利用預習成果展示激發(fā)學生學習本節(jié)課的欲望；同時使學生認識到細胞膜能夠控制物質進出肯定有相應的結構與之相適應，從而引入載體蛋白概念，同時樹立結構與功能相適應的生物學觀點。
4.3動畫演示，形成對三種跨膜轉運的感性認識
教師演示物質跨膜運輸?shù)娜N方式（自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸）的動畫，要求學生結合動畫，以小組為單位討論三種運輸方式的異同點，并完成表2。表2物質跨膜運輸方式的比較
設計意圖：教師以動畫形式展示三種跨膜運輸方式，使學生形成對不同運輸方式的感性認識。然后，學生小組討論，深化認識，總結出不同運輸方式之間的異同。
4.4多彩活動，突破重難點
4.4.1旋轉門——載體蛋白的最佳比喻
顏寧說：“把葡萄糖膜轉運蛋白看作是旋轉門是最佳的比喻。”故教師可以旋轉門模擬葡萄糖膜轉運蛋白突破學生對載體蛋白及其作用方式的感性認識。具體設計是：讓兩位學生（甲和乙）上講臺，雙臂平展開，相互垂直成四個直角，順時針或逆時針旋轉，構成“旋轉門”，以模擬葡萄糖膜轉運蛋白；學生丙代表葡萄糖分子；學生丁代表木糖分子。活動課時，讓學生丙走近“旋轉門”并緊貼其中一個學生的手臂隨之轉到黑板一側，然后脫離手臂，站到黑板前；丁學生走近“旋轉門”后，沒有被“轉運”到黑板前，而是徑直回到自己的座位。針對這個活動，教師可以提出問題：為什么丙學生可以被“轉運”，而丁學生沒有被“轉運”？這體現(xiàn)了載體蛋白的什么特性？
設計意圖：利用課前預習的素材，設計學生活動，激發(fā)學生學習興趣。以旋轉門模擬載體蛋白對物質的轉運，使得抽象的結構和過程形象化具體化，加深學生認識。
4.4.2圖表并用，突破主動運輸及其意義
教師要求學生結合圖2和表3，討論以下問題：（1）圖2中哪種離子通過主動運輸進入細胞？（2）圖2中哪種離子通過主動運輸排出細胞？（3）結合圖2和表3，你是如何作出以上判斷的？主動運輸對于細胞生命活動而言，又有哪些重要意義？
設計意圖：教師通過圖表數(shù)據(jù)，指明不同離子在細胞內外濃度不同且濃度差很大，以此引導學生分析造成這種濃度差的原因，以及引導學生思考主動運輸對于生物體的意義。這樣不僅培養(yǎng)學生處理圖表信息能力，還有助于提升學生科學探究核心素養(yǎng)。
4.5大分子物質進出細胞——胞吞與胞吐
教師提出問題：主動運輸能夠轉運小分子物質或離子，但是面對大分子如蛋白質，載體蛋白無能為力，那么細胞又是怎樣將大分子物質運進或運出細胞的呢？
教師展示分泌蛋白合成及分泌的過程圖，指出大分子物質進出細胞通過胞吞和胞吐的方式進行。而后，簡單介紹2013年諾貝爾獎獲得者美國科學家詹姆斯·羅斯曼、蘭迪·舒克曼和德國科學家托馬斯·C·蘇德霍夫的關于“囊泡運輸機制”的研究，深化學生對胞吞胞吐的認識和理解。
設計意圖：以設問引發(fā)認知沖突，激發(fā)學生求知欲；以圖片形象展示胞吞胞吐過程；以科學前沿知識深化學生認識。
4.6模型建構.深化認識
教師要求學生在給定的坐標上構建物質跨膜運輸方式的數(shù)學模型，通過數(shù)學模型加深對課堂知識的理解及應用（教師在坐標上標注自變量、因變量及相關限制條件）。
設計意圖：教師以構建數(shù)學模型的方式，加深學生對三種物質跨膜運輸?shù)恼J識，使學生理解不同因素對三種運輸方式速率的影響，同時對于培養(yǎng)學生模型構建能力、深度思考能力也有極大幫助。
5課后反思
教師將諾貝爾獎項及其他前沿科學發(fā)現(xiàn)融合到課堂教學，使課本知識既有內涵又有外延，課堂教學既飽滿又不乏激情。這樣既激發(fā)了學生學習的興趣又培養(yǎng)了學生的科學精神和科學態(tài)度，尤其是顏寧在《開講啦》欄目中的精彩演講，對培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)起到了推波助瀾的作用。教師在課堂上“穿針引線”，成為學生活動的組織者、引導者，鼓勵學生大膽創(chuàng)新與探索，培養(yǎng)學生交流與合作和終身學習的理念，使每個學生都得到充分的發(fā)展。
猜你喜歡
最美教師快樂語文(2021年27期)2021-11-24 01:29:04 教師如何說課甘肅教育(2020年22期)2020-04-13 08:11:16 未來教師的當下使命福建基礎教育研究(2019年3期)2019-05-28 23:14:43 趕不走的學生作文世界(小學版)(2018年4期)2018-10-16 17:13:34 瞞天過海——仿生設計萌到家藝術啟蒙(2018年7期)2018-08-23 09:14:18 設計秀海峽姐妹(2017年7期)2017-07-31 19:08:17 有種設計叫而專Coco薇(2017年5期)2017-06-05 08:53:16 學生寫話快樂作文·低年級(2016年12期)2017-01-03 20:52:44 學生寫的話快樂作文·低年級(2016年6期)2016-06-24 18:58:40 圓我教師夢吐魯番(2014年2期)2014-02-28 16:54:42
攔生發(fā) 馬小明
1教材分析及設計思路
人教版高中生物《必修1·分子與細胞》第四章第二節(jié)“物質跨膜運輸?shù)姆绞健眱热莅ū粍舆\輸（分為自由擴散和協(xié)助擴散）和主動運輸兩部分，此外還介紹了胞吞和胞吐。配套的教師用書中，建議教學思路為：展示現(xiàn)象一提出問題一解釋原理一總結概念，采用講授和討論相結合的方法去完成既定的教學目標。
認真鉆研本節(jié)課的內涵和外延，發(fā)現(xiàn)與本節(jié)課內容相關的諾貝爾獎項有很多。教師可以這些細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎以及結構生物學發(fā)展史中的熱點問題（如葡萄糖膜轉運蛋白等）為題材，來設計本節(jié)課的教學。這恰恰切合教育部頒布的《2017年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱·生物》中“關注對科學、技術和社會發(fā)展有重大影響的，與生命科學相關的突出成就和熱點問題”的考核目標與要求。鑒于此，筆者將相關諾貝爾獎及其他科學前沿與常規(guī)教學的基本思路相整合設計“物質跨膜運輸?shù)姆绞健边@節(jié)課，設計思路為：課前預習（整理相關諾貝爾獎；觀看顏寧演講）→預習成果展示→動畫演示（形成對三種物質跨膜運輸?shù)母行哉J識）→多彩活動，突破重點（旋轉門演示；圖表分析）→模型建構，深化理解。
2教學目標
（1）說明物質進出細胞的方式；進行圖表數(shù)據(jù)的解讀。
（2）培養(yǎng)提出問題的能力；培養(yǎng)解讀圖表數(shù)據(jù)及建立數(shù)學模型的能力；聯(lián)系生活實際，運用相關知識解釋生產、生活現(xiàn)象。
（3）通過課前查閱與細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎的科學事件及觀看中國結構生物學家顏寧在中央一臺《開講啦》欄目上的精彩演講，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)科學精神和科學態(tài)度；樹立結構和功能相統(tǒng)一的觀點。
3教學重點和難點
本節(jié)課的教學重點是物質跨膜運輸?shù)膸追N方式的異同比較；教學難點是主動運輸及其意義。
4教學過程
4.1課前預習：搜集整理與本節(jié)課內容相關的諾貝
（1）教師要求學生在上課查閱資料，搜集整理與細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎科學發(fā)展史，并完成表1。
設計意圖：學生自己檢索，培養(yǎng)信息檢索查詢能力，同時在檢索與整理過程中發(fā)現(xiàn)有這么多諾貝爾獎項與高中生物相關聯(lián)，提升生物學在學生心目中的地位。
（2）學生觀看中國結構生物學家、著名女科學家顏寧在《開講啦》第192期中的精彩演講。
設計意圖：讓學生了解科學前沿，認識到高中生物知識并非離前沿科學非常遙遠；同時激發(fā)學生學習本節(jié)課的激情和欲望。
4.2預習成果展示，激情步入新課
教師請幾位學生列舉他們所搜索到的與細胞膜結構和功能相關的諾貝爾獎；談談觀看顏寧演講之后的感想。
教師對于學生的成果給予積極評價，順勢提出問題：“有關細胞膜的結構和功能的研究取得如此多的成果，那么細胞膜在控制物質進出方面有哪些不同的方式以及與其相適應的結構呢？”
教師展示脂雙層對不同物質的通透性的圖片（圖1），并提出問題.哪些分子能通過脂雙層，哪些不能通過？教師引導學生從細胞膜在結構和功能相統(tǒng)一的觀點，分析物質的跨膜運輸。
設計意圖：首先利用預習成果展示激發(fā)學生學習本節(jié)課的欲望；同時使學生認識到細胞膜能夠控制物質進出肯定有相應的結構與之相適應，從而引入載體蛋白概念，同時樹立結構與功能相適應的生物學觀點。
4.3動畫演示，形成對三種跨膜轉運的感性認識
教師演示物質跨膜運輸?shù)娜N方式（自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸）的動畫，要求學生結合動畫，以小組為單位討論三種運輸方式的異同點，并完成表2。表2物質跨膜運輸方式的比較
設計意圖：教師以動畫形式展示三種跨膜運輸方式，使學生形成對不同運輸方式的感性認識。然后，學生小組討論，深化認識，總結出不同運輸方式之間的異同。
4.4多彩活動，突破重難點
4.4.1旋轉門——載體蛋白的最佳比喻
顏寧說：“把葡萄糖膜轉運蛋白看作是旋轉門是最佳的比喻。”故教師可以旋轉門模擬葡萄糖膜轉運蛋白突破學生對載體蛋白及其作用方式的感性認識。具體設計是：讓兩位學生（甲和乙）上講臺，雙臂平展開，相互垂直成四個直角，順時針或逆時針旋轉，構成“旋轉門”，以模擬葡萄糖膜轉運蛋白；學生丙代表葡萄糖分子；學生丁代表木糖分子。活動課時，讓學生丙走近“旋轉門”并緊貼其中一個學生的手臂隨之轉到黑板一側，然后脫離手臂，站到黑板前；丁學生走近“旋轉門”后，沒有被“轉運”到黑板前，而是徑直回到自己的座位。針對這個活動，教師可以提出問題：為什么丙學生可以被“轉運”，而丁學生沒有被“轉運”？這體現(xiàn)了載體蛋白的什么特性？
設計意圖：利用課前預習的素材，設計學生活動，激發(fā)學生學習興趣。以旋轉門模擬載體蛋白對物質的轉運，使得抽象的結構和過程形象化具體化，加深學生認識。
4.4.2圖表并用，突破主動運輸及其意義
教師要求學生結合圖2和表3，討論以下問題：（1）圖2中哪種離子通過主動運輸進入細胞？（2）圖2中哪種離子通過主動運輸排出細胞？（3）結合圖2和表3，你是如何作出以上判斷的？主動運輸對于細胞生命活動而言，又有哪些重要意義？
設計意圖：教師通過圖表數(shù)據(jù)，指明不同離子在細胞內外濃度不同且濃度差很大，以此引導學生分析造成這種濃度差的原因，以及引導學生思考主動運輸對于生物體的意義。這樣不僅培養(yǎng)學生處理圖表信息能力，還有助于提升學生科學探究核心素養(yǎng)。
4.5大分子物質進出細胞——胞吞與胞吐
教師提出問題：主動運輸能夠轉運小分子物質或離子，但是面對大分子如蛋白質，載體蛋白無能為力，那么細胞又是怎樣將大分子物質運進或運出細胞的呢？
教師展示分泌蛋白合成及分泌的過程圖，指出大分子物質進出細胞通過胞吞和胞吐的方式進行。而后，簡單介紹2013年諾貝爾獎獲得者美國科學家詹姆斯·羅斯曼、蘭迪·舒克曼和德國科學家托馬斯·C·蘇德霍夫的關于“囊泡運輸機制”的研究，深化學生對胞吞胞吐的認識和理解。
設計意圖：以設問引發(fā)認知沖突，激發(fā)學生求知欲；以圖片形象展示胞吞胞吐過程；以科學前沿知識深化學生認識。
4.6模型建構.深化認識
教師要求學生在給定的坐標上構建物質跨膜運輸方式的數(shù)學模型，通過數(shù)學模型加深對課堂知識的理解及應用（教師在坐標上標注自變量、因變量及相關限制條件）。
設計意圖：教師以構建數(shù)學模型的方式，加深學生對三種物質跨膜運輸?shù)恼J識，使學生理解不同因素對三種運輸方式速率的影響，同時對于培養(yǎng)學生模型構建能力、深度思考能力也有極大幫助。
5課后反思
教師將諾貝爾獎項及其他前沿科學發(fā)現(xiàn)融合到課堂教學，使課本知識既有內涵又有外延，課堂教學既飽滿又不乏激情。這樣既激發(fā)了學生學習的興趣又培養(yǎng)了學生的科學精神和科學態(tài)度，尤其是顏寧在《開講啦》欄目中的精彩演講，對培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)起到了推波助瀾的作用。教師在課堂上“穿針引線”，成為學生活動的組織者、引導者，鼓勵學生大膽創(chuàng)新與探索，培養(yǎng)學生交流與合作和終身學習的理念，使每個學生都得到充分的發(fā)展。
猜你喜歡
快樂語文(2021年27期)2021-11-24 01:29:04
甘肅教育(2020年22期)2020-04-13 08:11:16
福建基礎教育研究(2019年3期)2019-05-28 23:14:43
作文世界(小學版)(2018年4期)2018-10-16 17:13:34
藝術啟蒙(2018年7期)2018-08-23 09:14:18
海峽姐妹(2017年7期)2017-07-31 19:08:17
Coco薇(2017年5期)2017-06-05 08:53:16
快樂作文·低年級(2016年12期)2017-01-03 20:52:44
快樂作文·低年級(2016年6期)2016-06-24 18:58:40
吐魯番(2014年2期)2014-02-28 16:54:42
