“物質跨膜運輸的方式”教學設計

常彬

1 教學背景

1.1 教材分析

“物質跨膜運輸的方式”是人教版《必修1·分子與細胞》第四章第三節的內容，包括被動運輸和主動運輸。該內容是在學生學習了細胞膜的流動鑲嵌模型的基礎上研究物質進出細胞膜的方式，體現了生物學中結構與功能相適應的觀點。

在高中生物學的學習內容中，有許多素材適合用于培養學生的探究意識和創新精神，這一節內容也在其中。教材從問題探討入手，提出問題，給出結論，但沒有實驗驗證和分析的過程，這為實驗設計和實驗分析提供了空間。

1.2 學情分析

學生對于“物質跨膜”這一微觀的過程，缺少直觀的生活經驗，會覺得這一節內容抽象，需要借助直觀、形象的視頻或者動畫來輔助學習。同時，該節內容是在學習了“流動鑲嵌模型”之后進行的，所以學生較容易理解結構與功能之間的關系。

1.3 理念分析

“核心素養”是新課程背景下對學生知識、能力和價值觀的綜合要求。科學探究作為發現科學事實、揭示科學規律的過程和方法，在核心素養的要求中占有重要地位。教學不僅要使學生獲取知識，還要讓學生掌握獲取知識的方法，提高解決問題的能力。在教學中，教師應該讓學生親歷思考和探究的過程，領悟科學探究的方法。

2 教學目標

2.1 知識目標

（1） 說明物質進出細胞的方式；

（2） 比較三種跨膜運輸方式的異同點。

2.2 能力目標

（1） 培養觀察能力、語言表達能力和自主探究的能力；

（2） 通過探究葡萄糖是否穿過“腸衣”的實驗，學會提出問題，解決問題；

（3） 通過概念模型和數學模型的構建，提升總結和歸納知識的能力。

2.3 情感、態度與價值觀目標

（1） 通過探究葡萄糖是否穿過“腸衣”，培養善于分析和推理的探究精神以及嚴謹的科學態度；

（2） 通過分析物質跨膜運輸的方式，樹立結構與功能相適應的觀點。

3 教學策略

本節課的核心策略是激發學生的學習動機，最大限度地挖掘學習主體的潛能。通過實驗現象、動畫以及教師精心設計的問題激發學生的學習動機，學生自主完成探究，教師作必要的指導并帶動全體學生積極思考去解決問題。總之，實驗、觀察、探究、討論、展示與評價相結合，整堂課以學生為中心，以學生建構知識、提升能力為主線展開。這有利于發展學生獨立思考和創新能力，最大限度地培養學生的分析能力。

4 教學過程

4.1 科學求真

教師通過實驗創設情境，激發學生科學探究的興趣：腸衣是豬小腸經刮制而成，由小腸黏膜、黏膜下層構成，其中小腸黏膜上皮細胞排列緊密。對于葡萄糖是否能夠透過腸衣，學生持以下兩種觀點：

觀點一：葡萄糖不能透過有生物活性的腸衣，因為葡萄糖無法通過玻璃紙等半透膜，就無法通過具有致密上皮細胞的腸衣。觀點二：葡萄糖能透過有生物活性的腸衣，因為小腸要吸收葡萄糖。

學生提出問題：葡萄糖能否通過有生物活性的腸衣。學生討論實驗設計，教師根據學生的討論結果進行演示實驗，實驗裝置如圖1所示。一段時間后，檢測燒杯內的生理鹽水是否含有葡萄糖。

實驗結果：燒杯內的生理鹽水含有葡萄糖。

實驗結論：葡萄糖可通過有生物活性的腸衣。

4.2 大膽猜想

學生觀看物質跨膜運輸的示意圖（只用編號區分，不給出運輸方式的名稱），然后據圖猜想葡萄糖通過小腸上皮細胞膜的方式，并且說明猜想的理由。

教師根據學生的分析情況，引導討論，并使學生得出：要明確葡萄糖過膜的方式，必須先清楚各種方式的特點和異同。

4.3 知識建構

教師依次展示三種運輸方式的視頻，讓學生來描述視頻中運輸方式的特點，并進行總結。

教師引導學生觀察和描述，培養學生的觀察能力并提高其語言表達的專業性和準確性，讓學生自己體會出各種運輸方式的特點和差異，并明確各種運輸方式的定義。

學生討論、分析出影響各種運輸方式的因素。

4.4 技能訓練

教師引導學生嘗試用合適的形式來總結、展示物質跨膜運輸的方式：

（1） 將核心概念關聯起來，展示三種運輸方式間的聯系和異同（提示：可使用概念圖或者表格等形式）。（2） 用恰當的“數學語言”表示三種跨膜運輸速率與相關影響因素之間的關系（提示：可使用坐標曲線等形式）。

4.5 展示點評

學生代表上臺展示自己的成果，并說明設計的思路，其他學生點評。

4.5.1 概念圖展示（圖2）

4.5.1 曲線展示（圖3）

4.5.3 教師總結提升

（1） 設計概念圖的原則：簡明扼要，直觀有效。

（2） 坐標曲線的設計步驟：選定橫縱坐標→分析橫縱坐標的關系→描繪曲線。

（3） 變式訓練：解讀圖線。

教師引導分析圖4所示物質進入細胞的運輸方式。

4.6 應用提升

（1）纈氨霉素是一種由12個氨基酸組成的脂溶性環形小肽。實驗證明，將纈氨霉素插入脂雙層后，K+則可大量出現在脂雙層的另一側。試判斷此實例中K+跨膜運輸的方式屬于哪種類型？

（2）科學家研究發現，氨基酸和Na+進出腎小管上皮細胞的過程如圖5所示。

（1） 上皮細胞的Na+進入組織間隙屬于_____________。

（2） 管腔中的氨基酸進入上皮細胞屬于_____________。

（3） 上皮細胞的氨基酸進入組織間隙屬于：__________________________。

3、如圖6是胡蘿卜在不同的含氧情況下從硝酸鉀溶液中吸收K+和NO的曲線。影響A、B兩點和B、C兩點吸收量不同的因素分別是 。

A.載體數量、能量

B.能量、載體數量

C.載體數量、離子濃度

D.能量、離子濃度

5 教學反思

本節內容在教學思路上改變了傳統的教師講、學生聽的模式。學生通過描述視頻、設計概念圖、繪制坐標圖、解讀坐標圖的方式來學習物質跨膜運輸的方式。教學設計新穎，體現讓學生“做中學”的課程理念。教師多處“設問” “鋪路”，對問題優化處理，為學生搭設橋梁；在師生互動過程中，利用設問培養學生的觀察、比較、分析的能力，讓學生在自主建構中消化難點，鍛煉科學思維的縝密性。

但筆者還有以下兩點思考：

（1） 高中探究性學習活動的設計要遵循以下活動設計原則：實踐性原則、問題起點原則、相對自主性原則、過程性原則等，其中特別要注意問題起點原則和相對自主性原則，即要提出值得探究的真正問題，同時不能忽視教師的主導作用，應該切實做到課前啟發、課中探究、課后深化，而不是簡單提供自主探究，獨立發現的機會。

（2）實施探究性教學的策略根據現有的材料，可采用以下策略：① 將某些驗證性實驗改為探究性實驗；② 在平時的教學中，教師靈活運用教科書這一載體，在完成課程標準任務的前提下挖掘教材中適合探究的片段；③ 探究不是唯一的教學方法，需輔以其他教學策略；④ 宜從部分探究過渡到完全探究，特別要注意交流和評價要素，要鼓勵學生在對話和合作中學習。