“物質跨膜運輸的方式”類比教學設計

秦海燕

摘??要：以觀看動畫、類比遷移、繪制思維導圖等方式為主，輔以學生感興趣的實驗現象加以推動，激發學生學習的興趣、降低學習的梯度，培養學生自主學習、類比推理及知識遷移的能力。

關鍵詞：物質跨膜運輸;類比遷移;教學設計

1.教材分析

“物質跨膜運輸的方式”是人教版必修一第4章《物質的輸入和輸出》第3節的內容。該內容是在學生學習了細胞膜的流動鑲嵌模型的基礎上更進一步學習細胞膜控制物質進出的功能，體現了生物學中結構與功能相適應的觀點。

課程標準對于本節課的要求是“說明物質進出細胞的方式”，主要包括兩個部分的內容，一是小分子和離子進出細胞的方式，包括自由擴散、協助擴散和主動運輸;二是大分子和顆粒性物質進出細胞的方式，包括胞吞和胞吐。

2.學情分析

學生前面已學習了細胞膜的結構及功能、水分子的跨膜運輸以及蛋白質的多樣性等知識，為新知識的學習奠定了認知基礎。高一學生已經具備了一定的認知能力，思維的邏輯性也基本建立，只是抽象思維能力還有所欠缺，對于“物質跨膜”這一微觀的過程，缺少直觀的生活經驗，需要借助直觀、形象的視頻或者動畫來輔助學習。

3.教學目標

生命觀念目標：能用結構與功能觀，解釋胞吞和胞吐的原理，闡述主動運輸對細胞生命活動的意義。

科學思維目標：理解物質跨膜運輸的類型及特點，說出被動運輸與主動運輸的異同點;逐漸形成運用類比和對比的方法進行學習的能力和運用表格進行歸納的能力。

社會責任目標：關注載體蛋白結構研究對某些疾病治療的意義。

4.教學過程設計

4.1回顧舊知，視頻導入

在上新課前先回顧生物膜的流動鑲嵌模型，復習生物膜的成分和特點，為新知學習做鋪墊。然后向學生播放我國在葡萄糖轉運載體上取得的世界級成就，增強學生的民族自豪感，同時導入新課。

4.2創設情景，進入新課

利用多媒體展示教材“問題探討”中關于人工脂雙層不同分子的透過性實驗，讓學生觀察并且思考其中提出的三個問題，并在小組內對問題進行討論與分析。

4.3?小分子和離子跨膜運輸的方式

通過生活中的例子，利用問題引導學生從熟悉的擴散現象入手，并讓學生總結擴散現象的特點來類比學習。

擴散現象是物質分子從高濃度區域向低濃度區域轉移直到均勻分布的現象，不需要消耗能量。

對于細胞而言，其實也存在物質擴散的現象，比如我們在前面學過的細胞的吸水和失水。除水分子外，氧氣和二氧化碳也是如此，當肺泡外氧的濃度大于肺泡細胞內部氧的濃度時，氧便通過擴散作用進人肺泡細胞內部。細胞內由于呼吸作用使二氧化碳濃度升高時，二氧化碳便通過擴散作用排出細胞，進入細胞外液。

由于這類物質很小，很容易自由地通過細胞的磷脂雙分子層，我們將物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式稱之為“自由擴散”。

通過觀看小動畫，來加深理解。學生總結自由擴散的特征。

這就好像是你在一條河流里飄著，河水將你從河的上游帶到下游，你沒坐船，也沒有費力。再次通過生活實例類比。

總結：通過自由擴散進入細胞的物質主要是氣體、小分子如O2、CO2、N2、水和一些脂溶性小分子如甘油、乙醇、苯等。

過渡學習第二種跨膜運輸方式：通過前面的實驗我們知道葡萄糖不能通過人工合成的不含蛋白質的脂雙層，那么葡萄糖是如何跨膜運輸的呢？這就是我們今天要講的第二種跨膜運輸方式──協助擴散。展示協助擴散的flash動畫，學生仔細觀察并總結這種跨膜運輸的定義和特點。

教師說明葡萄糖的跨膜運輸，并不是簡單地通過磷脂層，而是需要在蛋白質的輔助下，才能順利通過，我們把這種蛋白質稱為載體蛋白。

同樣的比方，協助擴散就好比你坐在小船上順流而下，所以沒有消耗能量。如葡萄糖進入紅細胞就是這種方式。

學生通過對比自由擴散和協助擴散的異同總結被動運輸的概念。

通過比較麗藻細胞液與池水中多種離子濃度過渡到第三種物質跨膜運輸的方式──主動運輸。觀看flash動畫。結合動畫和它的特征，請同學定義主動運輸。

從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協助，同時也需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的運輸方式。這就好比逆水行舟，得費力氣。

在生物體中，很多的物質運輸都是通過主動運輸進行的。比如各種離子，以及氨基酸等。主動運輸利用了能量，所以可以保證細胞根據自身的需要，主動地選擇吸收需要的營養物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質。這正是主動運輸的意義所在。

然后引導學生將小分子物質跨膜運輸的方式通過表格回顧一下主動運輸和被動運輸的區別，比較它們的異同，完成PPT上的填空。

4.4?大分子物質的運輸方式

教師說明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，對于像蛋白質這樣的大分子的運輸卻無能為力。可是大部分細胞能夠攝入和排出特定的大分子。這些大分子是怎樣進出細胞的？

當大分子物質要通過細胞膜進入細胞時，需要首先與膜接觸，細胞膜內陷形成小囊，接著小囊分離形成囊泡，從而最終進入細胞內部，我們將這種運輸方式稱為胞吞。

同樣的道理，當細胞需要向外排出異物時，也是首先形成囊泡，接著囊泡移動到細胞膜處，與細胞膜融合，從而將大分子物質運送出去。我們將其稱為胞吐。

在轉運過程中，物質是包裹在囊泡中的，因此又叫膜泡運輸。膜泡運輸的結構基礎是細胞膜的流動性。觀看視頻動畫，加深印象。

4.5?課堂小結

學生自己繪制概念圖總結幾種物質進出細胞的方式，理清脈絡，有助于對知識的系統化和條理化。

4.6?當堂訓練

精選合適的練習題檢測學習效果，及時糾錯。

5教學反思

本節課的教學設計符合課程標準倡導的自主、合作、探究學習的理念。首先通過播放視頻，創設情境，讓學生帶著問題進入課堂，激發學習興趣。引導學生思考研究物質跨膜運輸的意義，讓學生將所學知識運用到現實生活中，體現了“注重與現實生活的聯系”這一新課程理念。

參考文獻：

[1]祁國華.?基于生物學核心素養的高中生物學教學——以“物質跨膜運輸的方式”為例[J].?新課程（下）（2）：77-77.

[2]吳兆春.?基于核心素養的“物質跨膜運輸實例”教學設計[J].?中學生物學，34（08）：33-34.