“物质跨膜运输的方式”教学设计

王学祥 徐红杰

（1淄博中学 山东淄博 255000 2淄博实验中学 山东淄博 255090）

1 学习内容分析

本节内容位于人教版高中生物学必修1《分子与细胞》第4章第3节，在此之前学生已学习了生物膜的结构特性和功能特性，本节是建立在前2节知识的基础上，更进一步学习细胞膜控制物质进出的功能。课程标准对于本节课的要求是“说明物质进出细胞的方式”［1］，教材中的物质包括：水（溶剂分子）、离子和小分子、大分子和颗粒性物质等，物质进出细胞的方式主要包括2个部分内容，一是分子和离子进出细胞的方式，包括自由扩散、协助扩散和主动运输；二是大分子和颗粒性物质进出细胞的方式，包括胞吞和胞吐。教学中，以学生自主学习、小组合作探究的方式为主，教师精心设计教学活动，使学生由浅入深、逐步实现知识的迁移和能力的提升，较好地体现了新课程的理念。本节课的知识结构图如图1。

图1 “物质跨膜运输的方式”的知识结构图［2］

2 学情分析

3 教学目标

1）知识目标：①举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点；②理解并说明被动运输与主动运输方式的异同点。

2）能力目标：提高归纳、分析、总结能力的同时，培养信息解读和知识迁移转化及绘制图表的能力。

3）情感态度与价值观目标：①养成自主学习与合作探究学习的意识；②联系生活实际，引导学生思考研究物质跨膜运输的意义。

4 教学过程设计

高中生物学课程标准倡导探究性学习，强调学生自主学习、乐于探究和勤于动手，培养学生分析和解决问题的能力，交流与合作的能力及创新精神与实践能力；倡导全面提高学生素养，注重使学生在现实生活的背景中学习生物学，引导学生解决来自社会、生产和生活实际的问题［1］。在新课程标准理念指导下，本节课教学流程设计如下：首先，通过播放科技新闻视频创设情境导入主题。然后，运用学案导学，引导学生通过自主阅读教材、画概念图、观看动画、绘制示意图、构建模型及描述模式图等方式进一步掌握自由扩散、协助扩散、主动运输及胞吞、胞吐等运输方式的概念、实例、特点及影响因素等。最后，再次播放前面未播完的科技新闻视频，引导学生思考研究物质跨膜运输的意义。本节课的教学程序如图2。

图2 “物质跨膜运输的方式”教学设计概念图

4.1 创设情境，导入新课 教师播放一则科技新闻视频，该科技新闻的内容为“我国生命科学领域取得世界级成果——首次揭示葡萄糖转运蛋白结构”，视频结束后，请学生描述新闻的主要内容，并提出问题：葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白跨过细胞膜的方式是什么？H2O、O2、氨基酸等其他物质又是怎样跨膜运输的？引入本节课的学习［3］。

4.2 物质跨膜运输的方式

4.2.1 学习活动1:自主学习，画概念图

教师提问：物质跨膜运输有哪些方式？教师指导学生阅读教材第70页～第72页的内容，完成概念图。学生阅读教材，教师巡视并及时进行点拨（图 3）。

式中*表示卷积运算符，在实际光学测量中，常用二维高斯函数表示光学成像系统的点扩散函数h(x,y,di)，即

图3 “物质跨膜运输的方式”概念图

4.2.2 学习活动2:观看动画，完成表格

教师提问：自由扩散、协助扩散及主动运输等跨膜运输方式各需要什么条件，又各有什么特点？

教师播放3种运输方式的动画，学生观看动画，完成“物质跨膜运输的方式”的对比表（表1）。教师再通过提问等形式让学生订正答案，并进一步引导学生区别扩散与渗透、被动运输与主动运输、自由扩散与协助扩散等概念。最后，教师补充区别通道蛋白介导的协助扩散与载体蛋白介导的协助扩散等相关知识。通过观看动画，引导学生通过对学习对象的比较、分析归纳等区别概念，从而提高课堂教学的时效性，取得理想的教学效果。

表1 “物质跨膜运输的方式”对比表

4.2.3 学习活动3：合作探究，绘制示意图

教师提问：通过观看动画和比较，大家掌握了3种物质跨膜运输方式的概念，以及所需要的条件和特点，它们真正发生在微观的过程是怎样的？通过绘制示意图可体会这一过程。教师以小组为单位发放示意图，学生以小组为单位绘制示意图，教师巡视并及时进行点拨。

活动要求：

1）下图（图4）示细胞膜的流动镶嵌模型示意图，请在图中画出O2进细胞、CO2出细胞、葡萄糖进红细胞、K+进细胞时跨膜运输的过程示意图，可借助必要的箭头或文字说明。

2）O2用○表示；CO2用●表示；葡萄糖用△表示；K+用▲表示。

3）用符号的多少表示这些物质的浓度。

4）要求绘图清晰美观。

图4 “物质跨膜运输的方式”示意图

教师参与学生小组活动，小组代表展示绘制的示意图，并请其他学生进行评价，教师适时点拨。“绘制示意图”要求学生将教材中的文字描述转化为图形，学生在绘图中区别3种物质跨膜运输方式的特点，实现了知识与能力的迁移。

4.2.4 学习活动4：分析影响因素，构建模型

教师提问：通过绘制示意图，大家对物质的跨膜运输有了进一步了解，影响物质跨膜运输的因素有哪些？能否将这些因素绘制成坐标图，构建数学模型？

教师引导学生分析影响物质跨膜运输速率的主要因素，然后派学生代表在黑板上完成坐标图（图5），并进行曲线解读，通过构建模型，培养学生图表转换、图文转换的能力，进一步让学生完成知识与能力的迁移。

图5 “物质跨膜运输的方式”坐标图

4.2.5 学习活动5：观看动画，描述模式图 （过渡）载体蛋白虽能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。可是大部分细胞能够摄入和排出特定的大分子。这些大分子是怎样进出细胞的？

教师指导学生阅读教材第72页的有关内容，并播放胞吞和胞吐的动画过程。学生阅读教材，观看动画并描述胞吞、胞吐的过程。教师对学生的描述进行点拨和评价，引导学生概括胞吞和胞吐运输方式的共同点，从而引出膜泡运输的概念，最后通过比较，区别跨膜运输和膜泡运输的概念。

4.3 本节课总结

教师布置任务：请对本节课所学的知识点进行总结和梳理，要求学生画“物质进出细胞”的概念图，例如图6。

图6 “物质进出细胞的方式”概念图

4.4 拓展知识、情感升华 教师再次播放导入时未播放完的视频，整个教学设计首尾呼应。教师提问，研究葡萄糖转运蛋白的结构，能给人类带来哪些福音？同时要求学生阅读教材第73页“与社会的联系”的相关内容，让学生思考研究物质的跨膜运输与社会生活的联系，引导学生理解研究物质跨膜运输的意义，对学生进行情感态度价值观的教育。

5 教学反思

本节课的教学设计符合课程标准倡导的自主、合作、探究学习的理念，首先通过播放视频，创设情境，让学生带着问题进入课堂，激发学习兴趣。最后再次播放前面未播完视频，引导学生思考研究物质跨膜运输的意义，让学生将所学知识运用到现实生活中，体现了“注重与现实生活的联系”这一新课程理念。整个教学过程中,笔者运用学案导学，突出强调学生自主阅读教材，合作探究完成画概念图、绘制示意图及构建模型等活动，通过一系列学习活动的设计，很好地调动了学生学习的积极性，充分体现了以教师为主导、学生为主体的新课程理念，教学效果较好。