“物质跨膜运输的方式”教学设计

谢文栋　王庆英

1 教材分析

“物质跨膜运输的方式”是普通高中课程标准实验教科书生物必修一“分子和细胞”中的内容。该内容属于细胞的功能之一：物质的输入和输出。整节内容除了介绍相关的理论知识外，重点还在于使学生认识生物科学的价值，理解任何一个生命系统都是开放的系统，都与外界有物质的交换。学生通过学习，会运用生物学知识来解决社会生活中的一些实际问题。

2 教学目标

2.1 知识与技能

举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点；说出被动运输与主动运输方式的异同点；阐述主动运输对细胞生活的意义；正确解读坐标数据图表。

2.2 过程与方法

运用类比和对比的方法进行学习，抓住关键，掌握本质。

运用表格的方式进行总结，简洁明了。

2.3 情感态度与价值观

本节情感态度与价值观的教学价值方面不太明显，主要强调积极思考，主动自觉。

3 教学重点和难点

3.1 教学重点

小分子和离子跨膜运输的方式：自由扩散、协助扩散和主动运输的特点、过程、实例。

大分子跨膜运输的方式：胞吞和胞吐的概念、过程。

3.2 教学难点

主动运输的特点、过程和意义。

4 学情分析

学生已经具备了细胞膜的结构、水跨膜的实例的基础，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。同时，高中学生还具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，需要结合教师的引导。

5 教具准备

物质进出细胞的多媒体动画

6 教学策略

本节课采用“探究—发现”教学模式，使学生综合运用到《标准》所提到的以下几项技能：“观察、分类、比较、概括、描述、鉴别差异、分析、确定相互关系、解读图表”，并配以多媒体辅助教学，教师通过列举事例，引导学生模拟科学发现，进行分析、讨论、归纳和总结。

7 教学过程

7.1 互动导入

[复习：“生物膜流动镶嵌模型的内容”，展示流动镶嵌模型的图片]让学生说出其结构特点。

设问：生物膜的结构与功能相统一的表现在哪些方面？引入“问题探讨”。

[展示人工合成双层膜运输物质的示意图，师生互动]

思考1:什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？

不同物质透过人工的无蛋白质的脂双层膜的能力：脂溶性的分子（苯、甘油、乙醇等）可以通过；小分子（O2、CO2、水等）很容易通过；大分子（葡萄糖、氨基酸等）很难通过；带电荷的离子高度不通透。

思考2:大分子（葡萄糖、氨基酸等）很难通过；带电荷的离子高度不通透。但人体又需要，该如何解释？

将学生的回答通过板书列举出来。

[引入课题：分析物质跨膜运输过程中蛋白质起什么作用？]

[自学——通读课本，说出物质运输的类型，教师引导正确分类]

7.2 探索新知

7.2.1 多媒体动画演示自由扩散的过程，引导学生观察物质进出的方向，特点。

学生分析认识到自由扩散：

（1） 方向：高浓度到低浓度

（2） 特点：不需要载体，不需要消耗能量

教师小结：相对分子质量相对较小或脂溶性强的物质，如氧气、乙醇、甘油等通过此方式通过细胞。

[设计意图:培养学生的观察、比较、分析的能力；培养学生的综合能力。同时，给学生适当的鼓励，有利于提高学生主动参与学习的积极性。]

学生思考：离子和一些较大的分子如葡萄糖等，不能自由地通过细胞膜，它们如何进入细胞膜？

教师引导：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助葡萄糖等一些物质顺浓度梯度跨膜运输。(教师介绍载体蛋白，通过动画和形象的比方，使学生能够较易理解所学知识)。

7.2.2 多媒体动画演示协助扩散的过程，引导学生观察物质进出的方向、特点。

学生分析认识到协助扩散：

（1） 方向：高浓度到低浓度

（2） 特点：需要载体，不需要消耗能量

（3） 事例：葡萄糖进入红细胞

学生小结：将自由扩散和协作扩散放在一起比较，归纳这两种物质跨膜运输方式的共同点。

[设计意图：培养学生的归纳能力及友好的合作精神。]

教师设计问题：如何来验证膜上蛋白质的作用？

[设计意图：从实验材料、方法的选择、实验过程、结果分析等一系列探究活动,使学生体验实验设计思路,培养学生的科学思维。]

7.2.3 主动运输

通过实例分析离子进出细胞现象：人红细胞中钾离子的浓度比血浆高30倍；钠离子的浓度只有血浆的1／6；甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液高20～25倍。

设置问题:这个浓度差是如何形成的?

学生结合资料分析,得出主动运输的特点。

资料分析:

（1） 用人工膜进行实验时，在一般情况下，即使膜两侧具备浓度差，钾离子仍不能通过人工的磷脂双分子层。如果在这脂质双层膜上，加上少量的缬氨霉素（一种蛋白类抗生素），则钾离子便可以通过，而其他离子不能。

（2） 若向细胞膜上注射氰化物（抑制能量ATP的形成），细胞对钾离子的吸收减缓或停止。

[设计意图:培养学生分析资料的能力。]

多媒体动画演示主动运输的过程，引导学生观察物质进出的方向，特点。

学生分析认识到：

（1） 方向：低浓度到高浓度

（2） 特点：需要载体，需要消耗能量

（3） 意义:（设置探究性问题:从温度和能量两个方面对影响主动运输的因素进行分析。主动运输的意义？）

教师小结：物质可以逆着浓度主动地选择吸收和排出一些物质,说明它对生命活动有着非常重要的意义,引导学生结合课本回答主动运输的主要意义。

[设计意图:通过资料分析、动画观察,培养学生的观察能力和语言表达能力。]

7.2.4 合作活动:学生将三种物质跨膜运输方式放在一起进行比较（表1）

[设计意图: 通过比较学习,把握三者间的联系与区别,巩固重点知识。]

7.2.5 生物大分子的跨膜运输方式

[多媒体动画演示分泌蛋白合成与运输的外排作用和巨噬细胞对细菌、异物的吞噬的过程，引导学生观察物质进出的方向、特点，引出胞吐、胞吞][设计意图：培养学生知识的迁移应用能力]

（1） 胞吐：有些物质在细胞膜内被一层膜所包围，形成小囊泡，囊泡膜与细胞膜融合在一起，小囊泡逐渐移到细胞表面，并且向细胞外张开，使内含物质排出细胞外，这种现象叫做外排作用。

（2） 胞吞：大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，由细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包入小囊内，然后，小囊从细胞膜上脱离下来形成小囊泡，进入细胞内部，这种现象叫做内吞作用。

如：巨噬细胞对细菌、异物的吞噬；人体小肠上皮细胞摄取蛋白质、脂肪等。

[设计意图：增加学生知识的完整性]

7.3 与社会的联系

简单描述囊性纤维病的机理，阐述病毒感染中药物难以杀灭病毒的原因。

7.4 小结及《技能训练》

（1） 指导学生就《技能训练》部分进行讨论。根据曲线图进行讨论，分析哪些例子分别通过主动运输排出或进入细胞。

（2） 指导学生画概念图。