“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健币还?jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)

徐斗霞 胡選萍 郭文川 何萍

摘要：為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，教師通過(guò)各項(xiàng)演示，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，探索歸納出物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞教攸c(diǎn)、影響因素、實(shí)例。

關(guān)鍵詞：高中生物；跨膜運(yùn)輸；科學(xué)探究；演示技能

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）41-0163-02

一、設(shè)計(jì)理念

本節(jié)教學(xué)主要運(yùn)用科學(xué)探究的方法，其一聯(lián)系實(shí)際以高原反應(yīng)創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課題；其二順著情境提示學(xué)生梳理出被動(dòng)運(yùn)輸?shù)膬煞N方式，進(jìn)而與主動(dòng)運(yùn)輸建立聯(lián)系；其三引導(dǎo)學(xué)生沿著提出問(wèn)題—作出假設(shè)—推理驗(yàn)證—得出結(jié)論的思維鏈探索出關(guān)于主動(dòng)運(yùn)輸?shù)男轮?，其四全程貫穿類比模型的演示，幫助學(xué)生歸納總結(jié)出主動(dòng)運(yùn)輸與被動(dòng)運(yùn)輸?shù)漠愅黄湮逋ㄟ^(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，思維遷移，培養(yǎng)學(xué)生努力奮斗、交流合作的思維意識(shí)。整個(gè)過(guò)程以演示技能為主，使學(xué)生“觀察，描述，比較，概括，分析，解讀圖表”等技能得到鍛煉。

二、教材分析

“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健笔侨私贪娓咧猩锉匦抟弧斗肿优c細(xì)胞》模塊第4章第3節(jié)的內(nèi)容；以生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型為基礎(chǔ)，同時(shí)為后續(xù)細(xì)胞代謝及物質(zhì)交換的學(xué)習(xí)做了鋪墊，在教學(xué)中具有承上啟下的作用。

三、學(xué)情分析

該內(nèi)容針對(duì)的是高一學(xué)生，在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜的流動(dòng)性和選擇透過(guò)性，利用學(xué)生已有認(rèn)知，滲透結(jié)構(gòu)決定功能，引導(dǎo)學(xué)生做進(jìn)一步探究。由于知識(shí)內(nèi)容較抽象，故通過(guò)動(dòng)畫、視頻、模型、動(dòng)作等增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，并將理論原理與生活實(shí)際相聯(lián)系，達(dá)到情感希冀、深化主題的目的。

四、教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：說(shuō)明各種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞教攸c(diǎn)與實(shí)例。

能力目標(biāo)：通過(guò)對(duì)主動(dòng)運(yùn)輸原理與特點(diǎn)的探索，增強(qiáng)學(xué)生推理探究和歸納總結(jié)的能力。

情感目標(biāo)：對(duì)主動(dòng)運(yùn)輸原理深入認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生思考主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)生命活動(dòng)的獨(dú)特意義，感悟物質(zhì)主動(dòng)選擇與生命活動(dòng)之間的邏輯關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中積極進(jìn)取，交流合作，增強(qiáng)主動(dòng)性。

五、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)與實(shí)例

難點(diǎn)：主動(dòng)運(yùn)輸與被動(dòng)運(yùn)輸?shù)漠愅?/p>

六、教具準(zhǔn)備

多媒體課件，自制演示模型（斜坡面、乒乓球、橡皮擦、模型小車）。

七、教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課學(xué)習(xí)。PPT展示青藏高原的美景，教師提問(wèn)：為什么大部分人去到那里，會(huì)產(chǎn)生頭痛、惡心甚至?xí)炟实雀咴磻?yīng)？有人說(shuō)缺氧，那氧氣究竟是如何跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的？人體內(nèi)的其他物質(zhì)又是怎樣進(jìn)出細(xì)胞的？

設(shè)計(jì)意圖：緊密聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)靜態(tài)圖片展示引發(fā)學(xué)生對(duì)生活問(wèn)題思考，結(jié)合動(dòng)態(tài)生理過(guò)程分析，激發(fā)學(xué)生對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)暮闷嫘?，同時(shí)借助聲調(diào)與神情的變化，引起學(xué)生的高度注意，主動(dòng)思考，思維定向，與課題建立邏輯關(guān)聯(lián)，引出教學(xué)片段主題。

2.動(dòng)畫演示，歸納被動(dòng)運(yùn)輸。

【展示動(dòng)畫1】氧氣進(jìn)入肺泡細(xì)胞的過(guò)程。

【引導(dǎo)觀察】氧氣是如何通過(guò)細(xì)胞膜的？運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中有沒有借助載體蛋白？學(xué)生觀察回答后，教師對(duì)學(xué)生的回答做補(bǔ)充。

【分析小結(jié)】像這樣，分子由于碰撞從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)，不需要載體，不消耗能量，通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞，叫作自由擴(kuò)散。

【模型演示1】斜坡由高到低代表順濃度梯度，斜坡的陡峭程度代表濃度差，乒乓球代表氧氣，正常情況下，乒乓球快速順滑而下，但高原空氣稀薄氧氣不足，濃度差變小即斜坡變緩，此時(shí)乒乓球下滑變慢，導(dǎo)致組織供氧不足，代謝紊亂，產(chǎn)生高原反應(yīng)。教師順勢(shì)提問(wèn)：那大家由此思考影響自由擴(kuò)散的因素是什么？學(xué)生結(jié)合模型分析答：濃度差。

【銜接過(guò)渡】高原旅行不僅要注重氧氣的供應(yīng)，還要注意能源的補(bǔ)充，葡萄糖作為最主要的能源物質(zhì)，它是如何進(jìn)入紅細(xì)胞，隨血液循環(huán)被運(yùn)輸?shù)饺淼模?/p>

【展示動(dòng)畫2】葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞的過(guò)程。

【啟發(fā)提疑】觀察葡萄糖跨膜運(yùn)輸?shù)姆较蚴窃鯓拥?？它和自由擴(kuò)散相比有什么不同之處？

【點(diǎn)撥小結(jié)】由高濃度到低濃度，需要載體蛋白協(xié)助，不消耗能量，這種運(yùn)輸方式稱為協(xié)助擴(kuò)散。

【模型演示2】對(duì)于不能直接穿過(guò)細(xì)胞膜的物質(zhì)，可以借助一個(gè)載體，完成運(yùn)輸。但是一車一物拒絕超載，當(dāng)小車數(shù)量達(dá)到飽和時(shí)，運(yùn)輸速率也達(dá)到最大。教師順勢(shì)提問(wèn)：影響協(xié)助擴(kuò)散的因素是什么？學(xué)生結(jié)合模型分析答：濃度差，載體。

【引導(dǎo)比較】自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散有何共同特點(diǎn)？學(xué)生回答：都是從高濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)降蜐舛纫粋?cè)，都不消耗能量。

【歸納總結(jié)】由高濃度向低濃度轉(zhuǎn)運(yùn)，也叫順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，都屬于被動(dòng)運(yùn)輸。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)動(dòng)態(tài)媒體和實(shí)物模型演示，將微觀的生物學(xué)現(xiàn)象及過(guò)程變得形象化、具體化、生動(dòng)化，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，深入思考，主動(dòng)建構(gòu)，認(rèn)知不斷同化與順應(yīng)，思維從具體到抽象，從感性到理性，達(dá)到新的認(rèn)知平衡，同時(shí)為能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

3.科學(xué)探究，突破主動(dòng)運(yùn)輸。物質(zhì)能不能逆濃度梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)呢？學(xué)生猜測(cè)能，教師點(diǎn)撥這種現(xiàn)象確實(shí)存在，比如人體攝食約3小時(shí)后小腸上皮細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于細(xì)胞外，若旅行途中你沒有能源物質(zhì)可以補(bǔ)充了，那外面這些稀少的葡萄糖如何逆濃度梯度進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞呢？

【模型演示3】假如山腳一個(gè)貨物，它如何逆流而上，到達(dá)頂峰？學(xué)生回答：用小車載著物體并給它一個(gè)外力。

【做出假設(shè)】基于問(wèn)題情境做出假設(shè)1：物質(zhì)逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中需要載體協(xié)助。假設(shè)2：物質(zhì)逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中需要消耗能量。

【事實(shí)驗(yàn)證】播放“葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”的視頻。

【得出結(jié)論1】物質(zhì)逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中需要載體協(xié)助。

【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】圖示科研人員離體培養(yǎng)小腸上皮細(xì)胞，葡萄糖吸收速率與能量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。

【引導(dǎo)分析】大家發(fā)現(xiàn)從原點(diǎn)開始隨著能量的增加，葡萄糖吸收速率也在增加，尤其是ac段，那這說(shuō)明了什么？學(xué)生思考回答：葡萄糖逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)需要能量。教師繼續(xù)提問(wèn)：那C點(diǎn)之后能量充裕，葡萄糖吸收速率幾乎不變，這又是為什么？

【引導(dǎo)分析】想想現(xiàn)在貨物還有，可是沒相對(duì)應(yīng)的車了，那即使我給它能量，它能運(yùn)走嗎？學(xué)生答：不能，并推理出C點(diǎn)之后就是受到了載體數(shù)量及種類的限制。

【得出結(jié)論2】物質(zhì)逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中需要消耗能量。

【歸納總結(jié)】物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)輸，需要載體協(xié)助，需要消耗能量的運(yùn)輸方式稱為主動(dòng)運(yùn)輸。

【展示動(dòng)畫3】通過(guò)動(dòng)畫回顧主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程，并介紹機(jī)體內(nèi)80%的物質(zhì)都是以這種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的，從而控制了物質(zhì)的進(jìn)出，保證了生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。

設(shè)計(jì)意圖：觀看動(dòng)畫，感性與理性相結(jié)合，明確物質(zhì)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃枰谋貍錀l件，小組合作，共同歸納總結(jié)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍?。思維拓展，理解主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于生命活動(dòng)的意義。

4.列表比較，鞏固遷移。引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合類比模型從運(yùn)輸方向、載體、能量、影響因素、實(shí)例等方面對(duì)各方式進(jìn)行列表比較。

設(shè)計(jì)意圖：用形象化的類比推理，進(jìn)行列表比較，在理論原型與生活模型之間建立邏輯關(guān)聯(lián)，促進(jìn)思維橫向遷移，幫助學(xué)生有效進(jìn)行知識(shí)意義建構(gòu)，認(rèn)知更加精確，突破教學(xué)難點(diǎn)。

5.情感希冀，升華主題。通過(guò)比較大家會(huì)發(fā)現(xiàn)葡萄糖在不同情況下運(yùn)輸方式不同，當(dāng)它逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)既需要載體又消耗能量。其實(shí)人生不也是這樣嗎？要想突破逆境，到達(dá)頂峰，就要主動(dòng)地付出更多的能量與努力，并且學(xué)會(huì)交流合作、獲取幫助，這樣才能實(shí)現(xiàn)由小目標(biāo)到大目標(biāo)的跨越。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉樹華.問(wèn)題導(dǎo)學(xué)法中“問(wèn)題”的分類及設(shè)置——以“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健睘槔齕J].西藏教育，2016，（11）.

[2]奚紅鳳.“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”一節(jié)中的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，（05）.