《物質的跨膜運輸》教學設計

教學目標

本節課內容是普通高中課程標準實驗教科書《必修1》第四章第三節內容。（物質跨膜運輸的方式）課程標準中與本節內容相關的具體內容標準是：“説明物質進出細胞的方式”。我理解這項要求包括以下幾方面的含義：

1、知識目標

2、教學重點

（1）物質進出細胞膜的方式

（2）圖表數據的解讀

確定的依據：該重點是由本節所學內容的教學目標所決定的。本節課的內容就是圍繞物質進出細胞膜的幾種方式展開的，因此應該將其確定為教學的重點。另外根據《標準》所提倡的“落實對學生科學探究能力的培養，”和“利用數學方法處理、解釋數據”的觀點，本節內容在對座標圖表分析上有較好的教學價值，因此我將“圖表數據的解讀”也作為了本節課的一項重點內容。

3、教學難點：

（1）主動運輸

（2）圖表數據的解讀

確定的依據：

難點（1）主動運輸與其他兩種運輸方式相比，較為複雜，為逆濃度梯度、消耗能量需要載體的跨膜運輸，學生容易受“自由擴散”和“協助擴散”的濃度差與它們運輸速率的關係的定向思維影響，認為也是成正比關係，故為難點；另外，“主動運輸”是物質跨膜的主要方式，它涉及到能量和載體的利用。而影響能量的供應則與《第五章－第三節》影響呼吸作用的氧、温度、ATP等因素有關，載體則與蛋白質的種類和功能多樣性有關。因此，主動運輸是前後章節內容其中一個綜合知識點的基點之一，而學生自主的將蛋白質的多樣性、能量的供應等知識點遷入到此，有一定的難度。

難點（2）“解讀圖表”是學生第一次真正運用數學思維進行的“探究”，切切實實地讓學生感受到生物科學習是需要理科性思維，生物學中的知識論點是建立在嚴謹的實驗數據基礎上的。“解讀圖表”實現了學生對相鄰學科知識的遷移，這也是學生比較欠缺的能力。

説教學方法

1、學情分析：

學生已經具備了細胞膜的結構、水跨膜的實例的基礎，掌握了蛋白質多樣性的知識，為新知識的學習奠定了認知基礎。教學中可以利用學生的知識基礎並遵循學生的認知規律，通過適當的教學策略，使新知識有效地整合進學生原有的知識網絡中，使學生的知識體系得到豐富和發展，使學生的探究能力得到進一步的提高。

2、教法設計：

《普通高中生物課程標準》倡導探究性學習，力圖促進學生學習方式的變革，引導學生主動參與探究過程、勤於動手和動腦，逐步培養學生蒐集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維德能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，重在培養創新精神和實踐能力。基於《標準》的這種的理念，本節課採用“探究—發現”教學模式並與講授法、討論法等方法相結合。並配以多媒體輔助教學，教師通過列舉實例，幫助學生增加感性認識，克服對微觀結構認識的困難，是學生領悟科學研究的方法並習得相關的操作技能。結合生物個體水平的知識、物理學和數學知識以及學生的生活經驗，突破學習難點。

具體方法如下：

（1）演示法

本節課充分利用現代聲像技術及多種媒體工具，藉助多媒體動畫 ，把跨膜運輸的幾種方式等直觀的展示給學生，有利於學生由感性認識上升到理性認識。

（2）引導探究法

本節課把引導法自始自終貫穿於學生的探究活動中，同時幫助學生建構正確的.知識結構，適時得當的引導有利於學生掌握正確的探究方法。

3、學法設計

（1）合作學習法：學生通過實驗探究、觀察、分析、互相討論，發揮羣體智慧以達到解決問題的目的。本節課學生將在老師的引導下通過設計實驗觀看動畫、結合教材、設計實驗等方式進行合作學習。

（2）探究學習法：通過對幾種跨膜運輸方式的探究，並運用數學座標圖來表達三種方式的規律和特徵，可以培養學生對圖表數據的解讀能力，即信息解讀和知識遷移轉化的能力。

4、教學媒體設計：多媒體。

説教學程序

課前準備：多媒體，一杯清水及藍墨水。

一、創設情境，導入課題

（教師）現場演示向清水中滴一滴藍墨水；

（學生）説出這是物理上的擴散現象；

（教師）大屏幕展示教材P60”水分進出哺乳動物紅細胞的狀況圖片”；

（學生）通過討論比較二者的相同點與不同點。

（教師）對學生的回答進行評價，針對二者的不同點（是否通過膜）進行引導，除了水以外，很多種物質都可以做跨膜運輸，進入本節課的“問題探討”，屏幕展示教材P70“問題探討”部分的圖片，圖示的物質是否都能進入細胞呢，如果能他們進入的方式是否相同呢？點出課題——物質跨膜運輸的方式。

（學生）通過觀察，完成問題探討中的3個問題。

注意：教師注重引導，特別是第二題，一定要強調題幹中的“無蛋白的脂雙層”，引起學生注意該結構與細胞膜的區別，進而回答此題。另外“問題探討”中第3道討論題，應該充分重視。第1節“物質跨膜運輸的其他實例”中已説明Ca2+、Mg2+能跨膜運輸，而本節“問題探討”中的實驗結果顯示這兩種離子不能通過脂雙層，學生可以就此提出問題。

設計意圖：聯繫生活實際並結合已有知識導入課題，激發學生學習興趣，同時意識到生物學的各知識點之間有一定的聯繫，並自然的將所學知識形成系統，培養學生提出問題的能力。

二、教學內容及方法：

一、被動運輸

1、自由擴散

（教師）列舉實例，放映氧氣和二氧化碳通過自由擴散進出細胞動畫演示過程，引導學生注意物質運輸的方向與細胞膜內外該物質的濃度關係。

（學生）觀察並總結自由擴散的特點：由高濃度到低濃度（或順濃度梯度）

（教師）舉例補充，除了氧氣和二氧化碳外，還有其他一些物質也可以通過自由擴散進出細胞。

（學生）學生歸納這些物質的特點：分子小，一些脂溶性的物質

（教師）進行引導：離子和一些較大的分子如葡萄糖，它們不能自由的通過細胞膜，那麼他們是如何進出細胞的呢？導入

2、協助擴散

（教師）動畫演示協助擴散的過程

（學生）學生通過觀察，討論並總結其特點。

（教師）大屏幕展示教材P71圖4-7自由擴散和協助擴散示意圖

（學生）學生通過比較，討論，完成“思考與討論”部分的三道題。

設計意圖：

1、通過實例講解自由擴散，讓學生感受到生物學就在自己的生活中；

2、用動畫演示自由擴散和協助擴散的過程，幫助學生增加感性認識，克服對微觀結構認識的困難；

3、通過完成“思考與討論”，強化學生對自由擴散和協助擴散兩種物質運輸方式特點的理解，增強比較學習法的認識；

4、通過分組討論，增強了學生的團隊意識。

過度：從物質運輸是否需要能力入手，用比喻的方法以“逆水行舟”為例，給出被動運輸的概念。同時大屏幕展示教材P71表4-1，導入本節課的第二部分“主動運輸”。

二、主動運輸

1、特點：

（教師）動畫演示主動運輸的過程,引導學生從濃度梯度、載體和能量三方面歸納特點；

（學生）仔細觀察並同前面兩種運輸方式比較，歸納出主動運輸的特點。

（教師）對學生的回答進行點評。

2、意義：

（教師）展示教材P63資料分析中的圖片，並進行引導

（學生）通過討論説出主動運輸的意義。

設計意圖：

1、培養學生的觀察分析及歸納能力；

2、聯繫已有知識，形成知識系統；

3、通過完成技能訓練，培養學生解讀圖標的能力，加強對主動運輸的理解。

過渡：載體蛋白雖然能夠幫助許多離子和小的分子通過細胞膜，但是，對於像蛋白質這樣的大分子的運輸卻無能為力。那麼人體的白細胞能吞噬入侵的細菌、細胞碎片及衰老的紅細胞，這又是怎麼進行的呢？

三、胞吞和胞吐

（教師）大屏幕放映胞吞和胞吐的過程動畫，並作簡單介紹。

（學生）仔細觀察

（教師）引導學生思考：這個過程與細胞膜的什麼特點有關？另外，對於基礎較好的學生，可以進一步聯繫分泌蛋白的形成及生物膜系統。

設計意圖：這部分知識雖然是教材中的小字部分，但是也教學中也不能忽略，聯繫生活實際結合動畫，讓學生了解胞吞和胞吐的過程及意義。

3、小結：根據本節課的內容，以表格的形式讓學生歸納三種運輸方式的異同，根據具體情況進行調整，如果時間允許，學生的基礎比較好，可以將比較的項目由運輸方向、載體、能量、實例等方面進一步延伸至曲線圖。

4、目標測試題：

（1）教材P73基礎題：

①下列關於物質跨膜運輸的敍述，正確的是：

A． 相對分子質量小的物質或離子都可以通過自由擴散進入細胞內；

B．大分子有機物要通過載體蛋白的轉運才能進入細胞內，並且要消耗能量；

C．協助擴散和自由擴散都是順濃度梯度進行的，既不需要消耗能量，也不需要膜上的載體蛋白；

D． 主動運輸發生在細胞逆濃度梯度吸收物質時，既要消耗細胞的能量，也需要依靠膜上的載體蛋白。

②下列説法中錯誤的是：

A． 果脯在醃製中慢慢變甜，是細胞主動吸收糖分的結果；

B．水分進出細胞是通過自由擴散；

C．葡萄糖進入紅細胞需要載體蛋白的幫助，但不消耗能量，屬於協助擴散；

D．大腸桿菌吸收鉀離子屬於主動運輸，既消耗能量，又需要膜上的載體蛋白。

設計意圖：這兩道題設計的非常好，我認為應該引起師生的重視，其所考察的內容基本上已經輻射到了本節課的所有知識點：

① 自由擴散，協助擴散和主動運輸三種物質跨膜運輸方式的特點；

②自由擴散，協助擴散和主動運輸三種物質跨膜運輸方式的實例；

③ 大分子物質進入細胞的胞吞作用。

（2）下圖示物質出入細胞的三種方式（黑點代表物質分子），請根據圖回答下列問題：

①與甲相比，丙方式的不同之處是_________________________________;

②與丙相比，乙方式的不同之處是_________________________________;

③ 對於或細胞完成各項生命活動都非常重要的物質運輸方式是_______________________.

設計意圖：本題考查的知識點是物質跨膜運輸的三種方式的比較，不僅考察學生對三種方式的理解，同時考查了學生的圖文轉換能力，因此是對本節課的重點的強化。

低温環境會影響物質的跨膜運輸嗎？為什麼？

本題考查的知識點比較綜合：

1、物質跨膜運輸幾種方式特點及所需條件；

2、細胞膜的結構特點；

3、呼吸作用中影響酶的活性的因素。

這道題在課上完成之後，我將它改成探究實驗留給學生課後完成:

以小組為單位設計實驗“探究温度對物質跨膜運輸的影響”，如果有的小組設計的實驗比較合理且有可行性，我們可以給學生提供實驗材料和用具，讓學生自己來操作實驗。另外還要給學生留些常規的書面作業。

設計意圖：

1、培養學生的探究能力及實驗操作的能力；

2、增強學生的合作意識及對生物學的興趣。

3、鞏固所學知識。

課後反思

在教學中應該給學生交待幾個容易忽視或弄錯的知識點：

1、 細胞膜中的載體蛋白在協助擴散和主動運輸中都有特異性，如運載鉀離子的載體就不能運載其他物質。

2、 自由擴散和協助擴散的相同點都是順濃度梯度跨膜運輸，而主動運輸既可以順濃度梯度，也可以逆濃度梯度。

本節課我認為比較符合新課標的理念，改變了以往的填鴨式教學模式，主要的知識點在老師的引導下，基本上是通過討論由學生自己歸納出來的，充分體現了學生的主體地位；另外在教學中也發現了一些不足，比如説本節課的討論比較多，還有讓學生提出問題並嘗試性回答的形式，這樣課堂的節奏就很難控制，很容易出現前緊後鬆或前鬆後緊的情況，這需要教師在備課精心設計好教學程序。學生在學習本節課的過程中覺得很輕鬆，因為這部分內容本身並不難，但是如果不把新舊知識進行整合的話，在做題時就會覺得不那麼得心應手。比如在分析影響主動運輸速率的因素時，如果不把這個過程所需的載體、能量與前面學過的相關知識進行遷移就很難做出來。

另外，學生在做有關圖標題或曲線題時還存在很多困難，畢竟這是高中生第一次真正運用數學思維進行的“探究”，所以這就要求教師在設計練習和作業時加強這方面的訓練。