“物質跨膜運輸的方式和實例”教學設計

王榮

摘?要：分析貼近生活的教學實例，引導學生利用假說-演繹法作為探究手段解決問題，小組合作為主學習被動運輸的兩種物質跨膜運輸方式。

關鍵詞：物質跨膜運輸?探究教學?假說-演繹法

一、教材分析

本研究優化了人教版高中生物學教材《分子與細胞》第4章內容。新授課內容將“物質跨膜運輸的實例”和“物質跨膜運輸的方式”合并為“物質跨膜運輸的方式和實例”講授。教學分3課時：第1課時完成被動運輸的實例和方式;第2課時完成主動運輸和胞吞、胞吐;第3課時完成植物細胞吸水和失水的實驗室操作。本設計就第1課時內容進行探究。教學中利用科學研究的過程，小組合作探究生物膜控制物質進出的方式。

二、學情分析

本教學面對高二年級藝術生。學生已經具備了細胞膜的結構和功能的知識認知;具備主動提出問題、解決問題的邏輯能動性。因此本節教學設計引導學生自主查閱資料、觀看動畫、解讀表格等方式體悟膜結構與功能相適應的觀點。

三、教學目標

1.展示多媒體課件，分析滲透作用原理。

2.體驗假說-演繹法科學探究步驟和過程，說明物質進出細胞的方式。

3.分析生活中的相關實例資料圖片，比較被動運輸兩種方式的異同。

四、教學過程

1.填表，檢測預習情況

2.推理求證，建構概念

第一步，觀察現象，發現問題。以水為例，安排1組學生代表向全班匯報課前收集有關動物細胞滲透作用現象的圖片資料，介紹雞卵細胞膜被破壞前后分別置于高濃度食鹽水，清水后的變化圖，學生認識到： 活 細 胞 的 膜 存在的前提下，當外界溶液濃度>細胞質的濃度，細胞失水皺縮;當外界溶液濃度<細胞質的濃度，細胞吸水膨脹，甚者漲破。最后總結奧秘：活細胞吸水或失水取決于細胞膜兩側的濃度差。教師提問：以上現象用什么原理來解釋？教師演示Flash 動畫，介紹滲透實驗裝置，漏斗半透膜內為蔗糖液、外為清水，讓學生分析液面上升原因：只有當半透膜兩側溶液具有濃度差時，水才能透過膜，明確滲透作用概念和發生條件是半透膜和膜兩側的濃度差。就細胞滲透吸水的實例和原理基礎上，教師用多媒體播放自由擴散動畫，明確自由擴散所需條件，概念和特點。針對對比過程中學生提出的人工膜和細胞膜能否等同認識的疑問，引導學生分析水分子透過人工膜和細胞膜的擴散情況異同。

第二步，分析問題，作出假說。分析水分子透過人工膜和細胞膜的擴散情況不一致時，引導學生思考細胞膜的選擇透過性與膜上成分有關，人工膜和細胞膜組成均含有磷脂成分，不同在于人工膜無蛋白質。接著，學生區分幾種以自由擴散方式通過膜的物質特性：氣體體積小能通過磷脂分子間的縫隙;脂溶性和非脂溶性的水分子不能通過磷脂分子間的縫隙，但均能以自由擴散方式通過含磷脂的人工膜和細胞膜。同時，學生發現水分子并沒有全部通過人工膜，但通過了細胞膜，結合蛋白質親水的功能特點，推理得出水分子跨膜擴散的方式還有協助擴散。再者，啟發學生從蛋白質的角度思考：像葡萄糖、氨基酸等分子質量相對較大的物質和吸引水分子后體積變大的帶電荷的離子只通過細胞膜的信息，怎么解釋？學生回憶蛋白質的種類和數量決定細胞膜功能復雜性的特點，最終確定細胞膜的選擇性與膜蛋白質有關的假說的合理性。

第三步，依據假說，演繹推理。假設細胞膜具有一定選擇性與膜上蛋白質有關。安排1組同學匯報，利用水分子進出細胞膜有無蛋白質成分的情況下，能否實現過膜情況進行推理假說指導學生對自由擴散和協助擴散進行對比分析，最終推理得出協助擴散的特點，為后續設計實驗做鋪墊，

第四步，設計實施，驗證結果。本研究由于教學條件和時間的局限性，安排其他兩組同學課后查找相關的實驗事實來證明觀點進行假說的實驗論證。

實例：在哺乳動物的紅細胞移入低滲溶液后，紅細胞很快就會吸水膨脹而溶血（細胞膜上存在大量的水通道蛋白，使得水分子很快進入了細胞內部 ） ，水生動物的卵母細胞在低滲溶液中不膨脹（細胞膜上的水通道蛋白就比較少，單純以自由擴散的方式進入細胞，明顯較慢 ）。的確，自由擴散和協助擴散的動力雖然都是濃度差，但是由水通道蛋白介導的水分轉運具有活化能低、水通透系數高、選擇性強、無溫度依賴性的特點，所以水分子通過水通道要比通過磷脂分子層的速率快得多。

第五步，分析結果，得出結論。教師借助動畫演示“協助擴散”動態過程，引導學生描述實例的重要信息，與協助擴散對應，分析協助擴散所需要條件，概念和特點。有了上面的鋪墊，協助擴散的概念已經呼之欲出。此時，給學生2分鐘時間閱讀教材“被動運輸”部分內容介紹，師生共同完成概念圖，對協助擴散和自由運輸進行歸類，突出二者的區別和聯系，在展臺請代表展示闡述具體內容，對本節課內容進行總結，教師給予補充。

五、教學反思

本節的重點是物質跨膜運輸的方式，難點是滲透作用原理。利用物質跨膜的具體實例來推理探究學習物質跨膜運輸的方式，結合動畫，圖表信息解讀等進行形象化教學，化抽象為具體，解決了教學的重點與難點問題;利用假說-演繹法的科學探究過程引導學生自主學習和小組合作探究，培養了善于發現解決問題的意識和能力。但是限于課時，高中藝術生自主探究機會不多，本節課在既定時間內按預定目標完成教學任務，但是只有部分學生在“問題”的引導下，主動參與整個探究過程。

參考文獻

[1]曹燕波.以實驗模型為載體的“滲透作用”教學設計[J].生物學通報，2018，53（6）：21.