“物質跨膜運輸的方式”一節的互動教學設計

【摘要】本文介紹了在高中生物學新課程“物質跨膜運輸的方式”的教學活動中，教師有序地呈現豐富的資料，引導學生通過分析細胞膜的結構，掌握物質跨膜運輸的方式，認同生物學中結構和功能相適應的觀點，在師生的互動過程中，培養學生的探究意識和接受科學思維的訓練。

【關鍵詞】物質跨膜運輸 互動模式 教學設計

一、教材分析

“物質跨膜運輸的方式”是人教版《生物必修1分子與細胞》第四章第三節的內容。本節是在學生學習“水分子順相對含量梯度進出細胞”“生物膜的結構—流動鑲嵌模型”以及“蛋白質的功能多樣性”的基礎上對物質跨膜運輸的進一步探討，為新知識的學習奠定認知基礎。高中學生具備了一定的認知能力，思維的目的性、連續性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，結論的形成往往缺乏理性的思考，需要教師的引導。

二、理論基礎

互動模式認為，有意義的學習是在與他人的互動中產生的，學生原有的知識結構是影響他們新的學習的重要因素。而教師的任務就是給學生提供一個適宜的環境，由學生自己來發現和體驗，在構建自己的認識中最終作出科學的判斷。

三、互動設計

1. 定向激趣。教師邊領學生復習邊在黑板上畫出細胞膜結構示意圖（圖1）復習提問：細胞作為最基本的生命系統，必須與外界進行物質交換才能維持系統內部的穩定。作為系統的邊界——細胞膜的基本骨架是什么？蛋白質在磷脂雙分子層上是如何分布的？細胞膜的結構特性和功能特性是什么？學生回答后，設問引入新課：具有上述特性的細胞膜是怎樣控制物質進出的呢？

2.啟發思維。圖片展示不同物質通過不含蛋白質的人工脂雙層膜的模擬實驗結果（圖2），引導學生觀察探討：（1） 哪些物質能通過脂雙層？哪些物質不能通過？（2） 啟發學生比較圖片中的科學實驗與事實，圖中葡萄糖是不能通過脂雙層的，但細胞卻需要不斷補充葡萄糖以提供能量，這該如何解釋？

四、調整思維

1.自由擴散。教師提問：（1）O2、CO2、H2O、甘油、乙醇等可以穿過人工脂雙層，它們是從哪兒穿過去的？（2）如果細胞膜一側CO2濃度高，另一側CO2濃度低，CO2分子會如何運動？多媒體演示CO2分子跨膜擴散的過程，讓學生自己歸納、描述自由擴散概念，總結自由擴散的條件，教師給出說明：分子運動的能量來自勢能的轉化。

另外補充：苯和甘油分子體積較大，不能穿過磷脂分子之間的縫隙，但也可以通過人工脂雙層，這是由于二者都是脂溶性物質，能與磷脂分子相互溶解而跨膜。

2.協助擴散。教師提示讓學生對比圖1、圖2中的兩種膜，學生通過觀察比較自己就能得出結論：葡萄糖的跨膜運輸與膜上的蛋白質有關。此時，教師把圖1中磷脂雙分子層比喻成柵欄，把貫穿于磷脂雙分子層的蛋白質比喻成柵欄上為來往者開的通道，因體積較大不能從柵欄穿過的物質就從所開的通道穿過。然后教師輔以動畫演示，幫助學生形成對協助擴散的整體印象。

3.主動運輸。展示資料：（1）植物細胞液中的礦質元素，如Mg2+、Fe3+都要比土壤溶液高，但細胞為什么還是不斷從土壤溶液中吸收這些無機鹽；（2）人紅細胞中K+的濃度比血漿高30倍，Na+的濃度卻只有血漿的1/6，細胞卻仍在吸收K+并排出Na+。

教師提問：（1）如果僅依靠自由擴散和協助擴散，會出現細胞內離子的濃度遠高于細胞外這種情況嗎？（2）細胞內離子的濃度要遠高于細胞外，這依賴于離子逆濃度梯度的運輸，即離子由低濃度一側向高濃度一側轉運，你覺得這種轉運需要什么條件？此時教師再給出新的資料：用人工膜進行實驗時，在一般情況下，即使膜兩側具備濃度差，K+也不能通過人工的磷脂雙分子層。如果在這個脂雙層加上少量的纈氨霉素（一種蛋白類抗生素），K+便可以通過，而其他離子不能；若向細胞膜上注射氰化物（抑制ATP的形成），細胞對K+的吸收會減緩或停止。引導學生通過分析資料總結這種運輸的特點。最后結合動畫，突破本節課的一個難點。

4.形成思維。從上面的探討分析中，學生對物質跨膜運輸方式已有了一個基本的認識，此時再加以總結，可以幫助學生理順思維，形成正確的認識。教師在圖1的基礎上在黑板上繼續畫出物質運輸方式的圖解（圖3），采用教師問、學生答的形式，師生共同總結出物質跨膜運輸三種方式比較的表格（表1）。

表1 物質跨膜運輸方式的比較

五、教學反思

本節內容在教學思路上改變了傳統教學過程中教師講、學生聽的被動式的教學方式，體現出以學生為主的自主性學習的教學方式，通過多處“設問”“鋪路”，對問題進行活化和優化處理，為學生搭設適當的橋梁；在師生互動過程中通過設問培養學生的觀察、比較、分析的能力，讓學生在恍然大悟中消化難點，鍛煉科學思維的縝密性。