1、物质跨膜运输的方式教学设计 莆田第二中学 朱玲玲 一、教材分析人教版必修1第4章细胞的物质输入和输出共3节内容，第1节物质跨膜运输的实例主要说明细胞膜是选择透过性膜，膜为什么具有选择透过性？这与第2节膜结构有关，第3节在细胞膜的亚显微结构基础之上，带领学生继续探究细胞膜控制物质进出功能的方式和原理。这3节内容的内在联系是：功能结构功能。本节内容是在初步了解生物膜结构和功能的基础上进一步学习生物膜的功能，是对已掌握知识的拓展，对学生的 要求更高。这样的编排符合认识的规律，有助于帮助学生建立结构与功能相适应的观点。二、学情分析奥苏伯尔的认知同化学习理论提出：学生对新知识的学习必须以已有的认知结构为
2、基础。高一学生已经具备了细胞膜的结构、水分跨膜运输实例的基础，掌握了蛋白质多样性的知识，为新知识的学习奠定了认知基础；并具备了一定的分组讨论、自主探究与合作学习的能力，以及发现问题、提出假说、设计实验方案的能力。因此可以通过动画、文字、图表资料等具体展示某些物质跨膜运输的实例，来设计不同的探究主题，引导学生观察讨论，进行自主探究学习；同时可以通过建构数学模型、解读数据图、描述模式图等，来帮助学生实现对细胞膜控制物质进出方式的感性认识到理性认识的上升，深刻领会膜结构与功能相适应的观点。三、教学指导思想与理论依据普通高中生物课程标准（实验）倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的改变，引导学生主动参
3、与探究过程，逐步培养学生分析、合作与交流的能力，强调面向全体学生。四、教学目标依据标准：课程标准（一）知识方面 说明物质进出细胞的方式。（二） 能力方面 1.尝试在坐标系中建构物质运输速率随条件变化的数学模型。 2.尝试发现问题、提出假说、设计实验方案。 3.进行图表数据的解读。（三） 情感态度与价值观方面 探讨物质跨膜运输过程中如何体现结构与功能相适应的观点。五、教学重难点（一）教学重点 物质进出细胞的方式。（二） 教学难点 主动运输六、 教学方法 情境教学法、直观教学法、探究式教学法、小组讨论法、模型建构法等。七、 教具准备 多媒体课件八、教学过程教学环节教师的组织和引导学生活动教学意图（
4、一）知 识回 顾 上节课我们一起穿越，体验了科学的探索历程，请位同学从以下几个方面来说说对膜流动镶嵌模型的理解：1、膜的基本支架是什么？蛋白质分子的分布怎样？2、此模型体现了膜具有怎样的结构特点？3、从结构与功能相适应的角度分析，膜具有怎样的功能特性？4、膜的选择透过性具体体现在允许哪些物质通过？ 思考、回忆、回答问题。 回顾复习。（二）创 设情 境这节课我们将一起来探索这些物质是如何进行跨膜运输的？大家先来观察物理学上的扩散现象：演示蓝墨水的扩散实验从实验现象不难知道，当两种溶液连通时，溶质分子会从高浓度一侧向低浓度一侧的扩散。那么问题来了，前面学习的水分子的跨膜运输也是一种扩散，但它却是从
5、低浓度一侧向高浓度一侧的扩撒，它们矛盾了吗？ 学生观察实验现象，思考回答问题，明确浓度是指溶质浓度，不管是溶质分子还是溶剂分子，最终都表现为顺相对含量梯度的扩散。 通过演示实验，直观感知“扩散”概念。 （三）合 作探 究探究一：被动运输探究二：主动运输 大家都知道，细胞膜中的主要成分是磷脂和蛋白质分子，那么要如何研究才能知道它们在物质跨膜运输中分别起什么作用？【问题探讨一：】有人利用人工合成的无蛋白质的脂双层膜来研究，请仔细观察，什么样的分子能通过脂双层？【播放自由扩散动画：】说明这些物质可直接穿过细胞膜完成运输，像这样物质通过简单的扩散进出细胞，叫做自由扩散。【问题探讨二：】通过观察也发现一
6、些较大的分子如葡萄糖等不能通过无蛋白质的脂双层，但实际葡萄糖却会顺相对含量梯度进入红细胞被利用，对此又该如何解释呢？【播放协助扩散动画：】说明像葡萄糖进入红细胞一样，物质是借助载体蛋白的扩散进出细胞，叫做协助扩散。并分析说明载体蛋白的特性。【小结比较：】自由扩散与协助扩散的异同。【模型建构一：】请以膜两侧浓度差为横坐标，物质运输速率为纵坐标，尝试在坐标系中建构自由扩散与协助扩散过程中，一定范围内物质运输速率随浓度差变化的数学模型，并说明曲线各阶段的限制因素。运输速率浓度差【利用实验数据对学生所建立的模型进行检验修正并得出结论】【问题探讨三：】有人经过计算，发现小肠的吸收面积如果全部展开，足有4
7、00平米之大，这么大的吸收面积足以导致分解后在局部形成的葡萄糖浓度比小肠上皮细胞中的要低。请大家大胆作出猜想：葡萄糖逆浓度跨膜运输需要哪些条件？【实验设计：】请各小组根据已有知识提出假说，选取合适的实验材料，尝试设计实验方案，探究葡萄糖逆浓度进入小肠上皮细胞需要的条件，并预期最可能的结果与结论。实验材料：含放射性同位素标记的14C葡萄糖的动物细胞培养液，小肠上皮细胞（葡萄糖浓度高于培养液），呼吸抑制剂，专一性载体蛋白抑制剂，生理盐水，培养皿，放射性检测仪等。提出假说：实验方案：预期最可能的结果与结论：【播放主动运输动画：】说明离子的跨膜运输像小肠上皮细胞吸收葡萄糖一样，从低浓度一侧运输到高浓度
8、一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。运输速率浓度差【模型建构二：】1、请以膜两侧浓度差为横坐标，物质运输速率为纵坐标，尝试在坐标系中建构主动运输过程中，一定范围内物质运输速率随浓度差变化的数学模型，并说明曲线各阶段的限制因素。学生思考、回答。学生观察、对比；通过动画理解自由扩散。 学生进行猜想，小组讨论尝试回答；通过动画直观理解协助扩散；通过比较自由扩散与协助扩散的异同，理解被动运输。 学生小组讨论尝试构建数学模型，分析曲线各阶段的限制因素；并用实验数据对模型检验修正得出结论。 学生小组讨论，尝试提出假说、设计实验方案并预期最可能的结果与结
9、论。通过动画理解主动运输。学生小组讨论尝试建构数学模型，分析曲线各阶段的限制因素。 明确本节探究的研究思路。 利用问题探讨创设探究情境；通过自主探究，对重点知识的理解与记忆更为深刻，实现了知识与能力目标；借助媒体动画直观学习被动运输。 通过建构数学模型，解读曲线，帮助学生实现对自由扩散和协助扩散从感性认识到理性认识的上升。 利用问题探讨为实验设计创设探究情境；在自主探究中学习主动运输。让学生体验成功之感的同时，也养成了养成了勇于探索的科学精神和科学态度，渗透了情感态度与价值观教育。 借助媒体动画直观学习主动运输。 通过建构数学模型，解读曲线，帮助学生实现对主动运输从感性认识到理性认识的上升。2
10、、若把横坐标换成能量，结果会怎样？若把横坐标换成O2浓度，结果又会怎样？运输速率O2浓度运输速率能量小组讨论完成对模型的提升。对模型进行提升，让学生的思维羽翼飞翔。【资料：】在生物细胞中普遍存在着主动运输，如课本P71表4-1，丽藻细胞液中很多离子的浓度都比生活的池水高；甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液中的高20-25倍，它们照样能通过主动运输吸收细胞外的离子。【过度：】主如此普遍存在的主动运输方式，对生物细胞有何重要意义？ 保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。学生根据资料分析尝试分析说出主动运输的意义。利用资料为学习主动运输的意
11、义创设情境。（四）典 例分 析（1）A代表_分子，B代表_ _ ，D代表_。（2）在ae的五种过程中，代表被动转运的是_。（3）代表氧气转运过程的是图中编号_；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号 _。学生思考、讨论。 检测学习效果，巩固本节知识。（五）课 堂小 结 列表比较自由扩散、协助扩散、主动运输三种跨膜运输方式。运输方式自由扩散协助扩散主动运输运输方向载体协助消耗能量代表例子 学生完成填表。 对本节知识进行总结。（六）课 后探 究载体蛋白虽然能够帮助许多离子和小分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质这样的大分子的运输却无能为力，这些大分子又是如何进出细胞？请同学们课后继续探究其中利
12、用了细胞膜的什么特点？需要消耗细胞内化学反应释放的能量吗？ 学生课后阅读课本思考完成。 课后自主学习，提高图文转换能力。（七）课 后作 业1、小组合作绘制物质跨膜运输方式概念图。2、课本P73技能训练之解读图表。3、独立完成本节习题。 课后完成。拓展延伸。七、教学反思课前反思：本节课以“探究发现”为主线，要求学生主动参与，乐于探究，合作与交流。这样的课堂模式不仅能让学生掌握重点、理解难点，还将情感态度价值观和知识、能力融为一体。课后反思：本节课的难点之一是主动运输的教学，涉及载体和能量的利用。在此难点的突破上，打破常规教学，没有直接告诉学生，而是借助问题探讨创设情境，让各小组学生大胆提出假说，并设计实验方案进行探究。同时通过建构数学模型来帮助学生对其从感性认识到理性认识的上升，并对模型进行提升，让学生的思维羽翼飞翔。实践证明，这样的处理使难点成为学生学习的兴奋点，课堂上让学生成为真正的主人，进行师生交流、生生交流，落实了普通高中生物课程标准（实验）倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的改变，引导学生主动参与探究过程，逐步培养学生分析、合作与交流的能力，强调面向全体学生的理念，有效实现三维目标。
