PAGEPAGE8《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健方虒W(xué)設(shè)計莆田第二中學(xué)朱玲玲一、教材分析人教版必修1第4章《細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出》共3節(jié)內(nèi)容，第1節(jié)《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶嵗分饕f明細(xì)胞膜是選擇透過性膜，膜為什么具有選擇透過性？這與第2節(jié)膜結(jié)構(gòu)有關(guān)，第3節(jié)在細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)探究細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出功能的方式和原理。這3節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能—結(jié)構(gòu)—功能。本節(jié)內(nèi)容是在初步了解生物膜結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物膜的功能，是對已掌握知識的拓展，對學(xué)生的要求更高。這樣的編排符合認(rèn)識的規(guī)律，有助于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。二、學(xué)情分析奧蘇伯爾的認(rèn)知同化學(xué)習(xí)理論提出：學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)必須以已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。高一學(xué)生已經(jīng)具備了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)、水分跨膜運(yùn)輸實例的基礎(chǔ)，掌握了蛋白質(zhì)多樣性的知識，為新知識的學(xué)習(xí)奠定了認(rèn)知基礎(chǔ)；并具備了一定的分組討論、自主探究與合作學(xué)習(xí)的能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、提出假說、設(shè)計實驗方案的能力。因此可以通過動畫、文字、圖表資料等具體展示某些物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶嵗?，來設(shè)計不同的探究主題，引導(dǎo)學(xué)生觀察討論，進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)；同時可以通過建構(gòu)數(shù)學(xué)模型、解讀數(shù)據(jù)圖、描述模式圖等，來幫助學(xué)生實現(xiàn)對細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出方式的感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的上升，深刻領(lǐng)會膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。三、教學(xué)指導(dǎo)思想與理論依據(jù)《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究過程，逐步培養(yǎng)學(xué)生分析、合作與交流的能力，強(qiáng)調(diào)面向全體學(xué)生。四、教學(xué)目標(biāo)——依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：課程標(biāo)準(zhǔn)（一）知識方面說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。能力方面1.嘗試在坐標(biāo)系中建構(gòu)物質(zhì)運(yùn)輸速率隨條件變化的數(shù)學(xué)模型。2.嘗試發(fā)現(xiàn)問題、提出假說、設(shè)計實驗方案。3.進(jìn)行圖表數(shù)據(jù)的解讀。情感態(tài)度與價值觀方面探討物質(zhì)跨膜運(yùn)輸過程中如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。五、教學(xué)重難點（一）教學(xué)重點物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。教學(xué)難點主動運(yùn)輸教學(xué)方法情境教學(xué)法、直觀教學(xué)法、探究式教學(xué)法、小組討論法、模型建構(gòu)法等。教具準(zhǔn)備多媒體課件八、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師的組織和引導(dǎo)學(xué)生活動教學(xué)意圖（一）知識回顧上節(jié)課我們一起穿越，體驗了科學(xué)的探索歷程，請位同學(xué)從以下幾個方面來說說對膜流動鑲嵌模型的理解：1、膜的基本支架是什么？蛋白質(zhì)分子的分布怎樣？2、此模型體現(xiàn)了膜具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點？3、從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析，膜具有怎樣的功能特性？4、膜的選擇透過性具體體現(xiàn)在允許哪些物質(zhì)通過？思考、回憶、回答問題?；仡檹?fù)習(xí)。（二）創(chuàng)設(shè)情境這節(jié)課我們將一起來探索這些物質(zhì)是如何進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)?？大家先來觀察物理學(xué)上的擴(kuò)散現(xiàn)象：演示藍(lán)墨水的擴(kuò)散實驗從實驗現(xiàn)象不難知道，當(dāng)兩種溶液連通時，溶質(zhì)分子會從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的擴(kuò)散。那么問題來了，前面學(xué)習(xí)的水分子的跨膜運(yùn)輸也是一種擴(kuò)散，但它卻是從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)的擴(kuò)撒，它們矛盾了嗎？學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，思考回答問題，明確濃度是指溶質(zhì)濃度，不管是溶質(zhì)分子還是溶劑分子，最終都表現(xiàn)為順相對含量梯度的擴(kuò)散。通過演示實驗，直觀感知“擴(kuò)散”概念。（三）合作探究探究一：被動運(yùn)輸探究二：主動運(yùn)輸大家都知道，細(xì)胞膜中的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)分子，那么要如何研究才能知道它們在物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中分別起什么作用？【問題探討一：】有人利用人工合成的無蛋白質(zhì)的脂雙層膜來研究，請仔細(xì)觀察，什么樣的分子能通過脂雙層？【播放自由擴(kuò)散動畫：】說明這些物質(zhì)可直接穿過細(xì)胞膜完成運(yùn)輸，像這樣物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞，叫做自由擴(kuò)散。【問題探討二：】通過觀察也發(fā)現(xiàn)一些較大的分子如葡萄糖等不能通過無蛋白質(zhì)的脂雙層，但實際葡萄糖卻會順相對含量梯度進(jìn)入紅細(xì)胞被利用，對此又該如何解釋呢？【播放協(xié)助擴(kuò)散動畫：】說明像葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞一樣，物質(zhì)是借助載體蛋白的擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞，叫做協(xié)助擴(kuò)散。并分析說明載體蛋白的特性?！拘〗Y(jié)比較：】自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的異同?！灸Ｐ徒?gòu)一：】請以膜兩側(cè)濃度差為橫坐標(biāo)，物質(zhì)運(yùn)輸速率為縱坐標(biāo)，嘗試在坐標(biāo)系中建構(gòu)自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散過程中，一定范圍內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸速率隨濃度差變化的數(shù)學(xué)模型，并說明曲線各階段的限制因素。運(yùn)輸速率運(yùn)輸速率濃度差【利用實驗數(shù)據(jù)對學(xué)生所建立的模型進(jìn)行檢驗修正并得出結(jié)論】【問題探討三：】有人經(jīng)過計算，發(fā)現(xiàn)小腸的吸收面積如果全部展開，足有400平米之大，這么大的吸收面積足以導(dǎo)致分解后在局部形成的葡萄糖濃度比小腸上皮細(xì)胞中的要低。請大家大膽作出猜想：葡萄糖逆濃度跨膜運(yùn)輸需要哪些條件？【實驗設(shè)計：】請各小組根據(jù)已有知識提出假說，選取合適的實驗材料，嘗試設(shè)計實驗方案，探究葡萄糖逆濃度進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞需要的條件，并預(yù)期最可能的結(jié)果與結(jié)論。實驗材料：含放射性同位素標(biāo)記的14C葡萄糖的動物細(xì)胞培養(yǎng)液，小腸上皮細(xì)胞（葡萄糖濃度高于培養(yǎng)液），呼吸抑制劑，專一性載體蛋白抑制劑，生理鹽水，培養(yǎng)皿，放射性檢測儀等。提出假說：實驗方案：預(yù)期最可能的結(jié)果與結(jié)論：【播放主動運(yùn)輸動畫：】說明離子的跨膜運(yùn)輸像小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖一樣，從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫做主動運(yùn)輸。運(yùn)輸速率濃度差【模型建構(gòu)二：運(yùn)輸速率濃度差學(xué)生思考、回答。學(xué)生觀察、對比；通過動畫理解自由擴(kuò)散。學(xué)生進(jìn)行猜想，小組討論嘗試回答；通過動畫直觀理解協(xié)助擴(kuò)散；通過比較自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的異同，理解被動運(yùn)輸。學(xué)生小組討論嘗試構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，分析曲線各階段的限制因素；并用實驗數(shù)據(jù)對模型檢驗修正得出結(jié)論。學(xué)生小組討論，嘗試提出假說、設(shè)計實驗方案并預(yù)期最可能的結(jié)果與結(jié)論。通過動畫理解主動運(yùn)輸。學(xué)生小組討論嘗試建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，分析曲線各階段的限制因素。明確本節(jié)探究的研究思路。利用問題探討創(chuàng)設(shè)探究情境；通過自主探究，對重點知識的理解與記憶更為深刻，實現(xiàn)了知識與能力目標(biāo)；借助媒體動畫直觀學(xué)習(xí)被動運(yùn)輸。通過建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，解讀曲線，幫助學(xué)生實現(xiàn)對自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的上升。利用問題探討為實驗設(shè)計創(chuàng)設(shè)探究情境；在自主探究中學(xué)習(xí)主動運(yùn)輸。讓學(xué)生體驗成功之感的同時，也養(yǎng)成了養(yǎng)成了勇于探索的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，滲透了情感態(tài)度與價值觀教育。借助媒體動畫直觀學(xué)習(xí)主動運(yùn)輸。通過建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，解讀曲線，幫助學(xué)生實現(xiàn)對主動運(yùn)輸從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的上升。2、若把橫坐標(biāo)換成能量，結(jié)果會怎樣？若把橫坐標(biāo)換成O2濃度，結(jié)果又會怎樣？運(yùn)輸速率O2濃度運(yùn)輸速率O2濃度運(yùn)輸速率能量小組討論完成對模型的提升。對模型進(jìn)行提升，讓學(xué)生的思維羽翼飛翔?！举Y料：】在生物細(xì)胞中普遍存在著主動運(yùn)輸，如課本P71表4-1，麗藻細(xì)胞液中很多離子的濃度都比生活的池水高；甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘的濃度比血液中的高20-25倍，它們照樣能通過主動運(yùn)輸吸收細(xì)胞外的離子?！具^度：】主如此普遍存在的主動運(yùn)輸方式，對生物細(xì)胞有何重要意義？保證了活細(xì)胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。學(xué)生根據(jù)資料分析嘗試分析說出主動運(yùn)輸?shù)囊饬x。利用資料為學(xué)習(xí)主動運(yùn)輸?shù)囊饬x創(chuàng)設(shè)情境。（四）典例分析（1）A代表______分子，B代表__，D代表_______。（2）在a～e的五種過程中，代表被動轉(zhuǎn)運(yùn)的是________。（3）代表氧氣轉(zhuǎn)運(yùn)過程的是圖中編號____；葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞的過程是圖中編號______。學(xué)生思考、討論。檢測學(xué)習(xí)效果，鞏固本節(jié)知識。（五）課堂小結(jié)列表比較自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、主動運(yùn)輸三種跨膜運(yùn)輸方式。運(yùn)輸方式自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動運(yùn)輸運(yùn)輸方向

載體協(xié)助

消耗能量

代表例子

學(xué)生完成填表。對本節(jié)知識進(jìn)行總結(jié)。（六）課后探究載體蛋白雖然能夠幫助許多離子和小分子通過細(xì)胞膜，但是，對于像蛋白質(zhì)這樣的大分子的運(yùn)輸卻無能為力，這些大分子又是如何進(jìn)出細(xì)胞？請同學(xué)們課后繼續(xù)探究其中利用了細(xì)胞膜的什么特點？需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋放的能量嗎？學(xué)生課后閱讀課本思考完成。課后自主學(xué)習(xí)，提高圖文轉(zhuǎn)換能力。（七）課后作業(yè)1、小組合作繪制物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式概念圖。2、課本P73技能訓(xùn)練之解讀圖表。3、獨立完成本節(jié)習(xí)題。課后完成。拓展延伸。七、教學(xué)反思課前反思：本節(jié)課以“探究—發(fā)現(xiàn)”為主線，要求學(xué)生主動參與，樂于探究，合作與交流。這樣的課堂模式不僅能讓學(xué)生掌握重點、理解難點，還將情感態(tài)度價值觀和知識、能力融為一體。課后反思：本節(jié)課的難點之一是主動運(yùn)輸?shù)慕虒W(xué)，涉及載體和能量的利用。在此難點的突破上，打破常規(guī)教學(xué)，沒有直接告訴學(xué)生，而是借助問題探討創(chuàng)設(shè)情境，讓各小組學(xué)生大膽提出假說，并設(shè)計實驗方案進(jìn)行探究。同時通過建構(gòu)數(shù)學(xué)模型來幫助學(xué)生對其從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的上升，并對模型進(jìn)行提升，讓學(xué)生的思維羽翼飛翔。實踐證明，這樣的處理使難點成為學(xué)生學(xué)習(xí)的興奮點，課堂上讓學(xué)生成為真正的主人，進(jìn)行師生交流、生生交流，落實了《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究過程，逐步培養(yǎng)學(xué)生分析、合作與交流的能力，強(qiáng)調(diào)面向全體學(xué)生的理念，有效實現(xiàn)三維目標(biāo)。第四章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第3節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞秸n堂工作紙知識回顧:1、簡述生物膜流動鑲嵌模型中，膜的基本支架和蛋白質(zhì)分子的分布。2、此模型體現(xiàn)了膜具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點？3、從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析，膜具有怎樣的功能特性？4、膜的這種功能特性體現(xiàn)在允許哪些物質(zhì)通過？探究一：被動運(yùn)輸運(yùn)輸速率濃度差【模型建構(gòu)一：】運(yùn)輸速率濃度差探究二：主動運(yùn)輸【問題探討：】有人經(jīng)過計算，發(fā)現(xiàn)小腸的吸收面積如果全部展開，足有400平米之大，這么大的吸收面積足以導(dǎo)致分解后在局部形成的葡萄糖濃度比小腸上皮細(xì)胞中的要低。請大家大膽作出猜想：葡萄糖逆濃度跨膜運(yùn)輸需要哪些條件？【實驗設(shè)計：】請各小組根據(jù)已有知識提出假說，選取合適的實驗材料，嘗試設(shè)計實驗方案，探究葡萄糖逆濃度進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞需要的條件，并預(yù)期最可能的結(jié)果與結(jié)論。實驗材料：含放射性同位素標(biāo)記的14C葡萄糖的動物細(xì)胞培養(yǎng)液，小腸上皮細(xì)胞（葡萄糖濃度高于培養(yǎng)液），呼吸抑制劑，專一性載體蛋白抑制劑，生理鹽水，培養(yǎng)皿，放射性檢測儀等。提出假說：實驗方案：預(yù)期最可能的結(jié)果與結(jié)論：運(yùn)輸速率濃度差【模型建構(gòu)二：】運(yùn)輸速率濃度差2、若把橫坐標(biāo)換成能量，結(jié)果會怎樣？運(yùn)輸速率能量若把橫坐標(biāo)換成O2運(yùn)輸速率能量運(yùn)輸速率運(yùn)輸速率O2濃度