“物質跨膜運輸的方式”一節的問題探究式教學設計

褚慶文 陳傳紅

[摘 要] 以“物質跨膜運輸的方式”一節為例，基于新課標要求，采用探究式教學方式，以學生為主體，通過圖片、視頻、動畫等創設情境引入主題，以問題為驅動，通過引導學生觀察、比較分析等探究活動，激發學生的興趣，培養學生的綜合素質。

[關鍵詞] 跨膜運輸;問題探究;新課標

一、教材分析

“物質跨膜運輸的方式”是人教版高中生物必修1第四章第3節的內容。本節內容以生物膜的結構為基礎，同時為細胞能量的學習做鋪墊。本節課之前學生已具備了細胞膜的成分、結構、功能等知識，具有一定的認知基礎。教學重點是物質跨膜的類型及其特點，難點是主動運輸的過程及意義。本課以問題探討為主線，通過比較物質通過無蛋白質的脂雙層膜差異，學習物質跨膜運輸的方式。本節知識由簡到繁、由易到難，適合問題探討式教學的開展，有利于學生掌握知識，培養學生的生物學科核心素養。

二、教學目標

三、教學過程

1.復習回顧，導入新課。多媒體展示生物膜的結構示意圖，以問題的形式引導學生回顧上節課的知識，加深結構與功能相適應的生命觀念，并提出問題：細胞膜這樣的結構能讓所有的物質進入嗎？物質進入的方式相同嗎？學生基于所學習的知識作答。教師進一步設問，物質通過細胞膜的方式是什么，以引出新課。

設計意圖：通過復習，讓學生回顧已學知識，在此基礎上探索未知，構建知識體系，形成結構與功能相適應的生命觀念。通過創設問題情境，激發學生學習興趣，吸引學生產生對問題進一步探究的欲望[1]。

2.確定探究方法。教師引導（以下簡稱引導）。生物膜的主要成分是磷脂和蛋白質，那么在物質運輸中它們起什么樣的作用呢？怎么研究它們各自的功能呢？學生在老師的引導下思考討論，老師引出“單一研究法”。

設計意圖（以下簡稱意圖）：通過疑問的方式激發學生興趣，讓學生了解生物研究方法，培養學生的科學精神，深化結構與功能相適應的生命觀念。

3.呈現問題，探討學習。多媒體展示人工無蛋白質的脂雙層膜及其對不同分子的通透性。

引導：科學家使用單一研究法研究了磷脂，他們合成了無蛋白質的脂雙層，并研究了其對不同分子的通透性。學生在教師的引導下觀察思考并提出問題。

教師總結并引出新問題：水、氧氣等物質如何通過脂雙層？葡萄糖等物質如何通過細胞膜？K+等離子如何進出細胞？

探討一：水、氧氣等物質如何通過脂雙層。播放水進入細胞膜的模擬動畫，教師引導學生仔細觀察，并設問：水分子進出細胞膜有什么規律？在學生思考時老師引導：細胞膜上出現蛋白質了嗎？細胞內外濃度相比哪邊高？動畫中有沒有顯示能量？教師通過學生的回答引出自由擴散的概念及特點。

意圖：通過視頻將知識具體化，幫助學生理解;通過設問引發學生思考，大問題下設置小問題，化解問題難度，鍛煉學生的推理能力。

探討二：葡萄糖等物質如何通過細胞膜。教師引導學生回顧葡萄糖的功能，并讓學生思考葡萄糖可以通過細胞膜，但葡萄糖不能通過無蛋白質的脂雙層，那么葡萄糖進入生物膜可能與膜上的什么結構有關。學生做出假設：蛋白質。多媒體展示葡萄糖進入紅細胞的模擬動畫并提出問題：葡萄糖進出細胞膜有什么規律？結合自由擴散，學生小組內交流總結協助擴散的概念及特點，驗證假設。

意圖：通過自由擴散的學習進一步學習協助擴散，培養學生分析能力;通過類比法了解自由擴散與協助擴散的區別及聯系，幫助學生建立理性思維和批判思維，知道他人與自己的區別，尊重與理解他人。

總結：被動運輸。教師總結自由擴散、協助擴散的特點，引出“被動運輸”，引導學生區別自由擴散與協助擴散，展示表格（表1），引導學生觀察，提出問題：隨著濃度差的變化，二者運輸速率為什么不同？引導學生繪制折線圖，找出規律，分析原因;教師匯總學生的回答引出載體蛋白的特點。

意圖：通過閱讀表格培養學生分析理解圖表的能力，通過繪制折線圖提高學生的動手能力;讓學生結合所學知識解決問題，提高學生分析解決問題的能力。

探討三：K+等離子如何進出細胞。展示麗藻細胞液與池水的多種離子濃度比較表，在老師指導下學生分析表格并發現問題;觀看K+進出細胞的模擬動畫，了解K+進出細胞膜的過程。教師設問：K+進出細胞有什么規律？學生交流討論，概括主動運輸的概念、特點及意義。

意圖：通過表格找出規律，培養學生的分析能力;由已知到未知，培養學生信息獲取能力、歸納總結能力、語言組織能力和語言表達能力[2]。

4.合作交流。

引導：許多離子和小分子是在載體蛋白的幫助下進出細胞，但是，蛋白質等大分子不能通過這樣的方式進出細胞。教師進一步設問：大分子怎樣進出細胞？結合課本小組內交流討論，敘述胞吞胞吐的概念及過程。

意圖：通過小組合作，培養學生合作交流的能力，讓學生主動參與，增添課堂活力;培養學生傾聽對方想法和表達自己的想法，建立人際關系形成能力。

5.社會聯系，課后比較。教師介紹囊性纖維病，引導學生了解其病因與Cl-的跨膜運輸有關，教師設問：囊性纖維病有什么新的研究？學生在教師的引導下查閱資料，了解該疾病的研究進展。

教師布置作業，讓學生完成表格（表2），比較主動運輸與被動運輸的異同。

設計意圖：培養學生放眼未來，主動與社會接觸，聯系生活現象，理解知識來源于生活應用于生活;利用表格的形式幫助學生建立系統的知識框架，鞏固知識。

四、教學反思

本堂課以教師引導、學生自主合作交流探究相結合的方式，基本思路為展示現象、提出問題、分析討論與解決問題、總結概念、最后列表小結形成知識網絡。在整個教學過程中，知識是在老師的設問下，學生進行主動探究獲得的，學生在教學中是主體地位。本次教學利用多媒體輔助教學，將抽象的知識形象具體化，化繁為簡，增強學生的感性認識，讓學生獲得知識，提高學科核心素養。

參考文獻

[1]姚芳.“酶的作用”一節的探究式教學設計[J].生物學教學，2016，41（365）：42-43.

[2]呂宇良.“基因的表達”一節的問題探究式教學設計[J].生物學教學，2013，v.38;No.334，40-41.