人教版高中生物必修一教学设计：4.3《 物质跨膜运输的方式》

第四章第3节 物质跨膜运输的方式 教学设计
广州市第八十六中学 贺青提
教学目标
1.说明物质进出细胞的方式。
2.进行图表数据的解读。
二.教学重点和难点
1.教学重点
物质进出细胞的方式。
教学难点
主动运输。
过程与方法
1.进行自主学习，小组合作学习。
2.进行图表数据的解读。
四.情感态度价值观：
1.参与小组讨论，交流自学成果。
2.物质进出细胞的方式反映了细胞膜的功能，这是在细胞膜结构的基础上进一步的学习，树立生物膜结构与功能相适应的生物学观点。
五.学情分析
“物质跨膜运输的方式”中的“膜”指是生物 ( http: / / www.21cnjy.com )膜（这里主要是指细胞膜），而在这之前的第三章第一节学生已了解了细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，本节就是更详细的介绍其功能之一：控制物质进出细胞。在第四章第一节物质跨膜运输的实例中，学生认识到物质跨膜运输并不都是顺着浓度梯度进行的，细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，功能总与结构相关， 第四章第二节认识了生物膜的结构是“流动镶嵌模型”，仍存疑问：各种小分子、离子进入细胞时又有什么不同？细胞产生一些大分子（如分泌蛋白）又是如何出细胞膜的？教师根据学生这样的知识背景很容易把学生带进课堂。
教学策略和方法
模拟实验法、学案探究自学法、小组讨论法、模型构建法、多媒体辅助教学法等
设计理念：
（一）用系统的观点、知识网的观点进行设计；
《物质跨膜运输的方式》这节课不是孤立，是知识网上的一个点。
1.用健那绿这种染料作为导入扩散的 ( http: / / www.21cnjy.com )引子，把细胞膜的控制物质进出细胞的功能复习一遍，和细胞膜的流动镶嵌模型回顾一遍，这节课就是流动镶嵌模型下的细胞膜如何控制物质进出细胞的，是必修一的重要生物学观点细胞的结构与功能相适应的最明显的体现。
2. 需要前面的知识做铺垫，P45页线粒体 ( http: / / www.21cnjy.com )为细胞提供能量，为主动运输需要“能量”联系。胞吞胞吐这种方式和P48页分泌蛋白的形成过程联系，为胞吞胞吐需要能量联系，让学生有更深刻的理解。
3.《生物膜的流动镶嵌模型 ( http: / / www.21cnjy.com )》这节课为《物质跨膜运输的方式》的打下铺垫，特别是在P65页欧文顿对细胞膜通透性的研究中，发现脂溶性的物质容易通过细胞膜，于是提出：膜是有脂质分子组成。为自由扩散的分子包括脂溶性的物质打下铺垫。P41页《制备细胞膜的实验》中，为何细胞膜在清水中能轻易涨破？P65页荷兰科学家用丙酮提取的脂质分子放在清水中，能在在空气——水界面上铺展成单分子层？所以这一切问题的答案都为自由扩散打下铺垫，磷脂双分子层之间没有化学键相连，是流动的，磷脂双分子层的磷脂分子之间的距离可大可小，自由扩散就是通过磷脂分子之间的空隙或化学中的脂溶性性物质相似相容的方式进出细胞，只受浓度差的影响。
4.P63页和P64页的“物质跨膜运输 ( http: / / www.21cnjy.com )的其他实例”的资料分析中，已经初步认识到离子可以逆着浓度梯度进入细胞，因为细胞为了满足生命活动的需要，这已经为主动运输的条件和意义打下铺垫。
注意回归教材，课件资料、学案资料、资料分析等全部来自教材；
1.人教版出版社的吴成军老师反复强 ( http: / / www.21cnjy.com )调课本在高考中的重要作用，高一的学生最先培养的就是学生认真阅读课本的习惯，而且要做到读懂课本，先把课本读厚，再读薄，再精读。所以本节课的设计选择的资料，全部来自教材。所以把P70页的问题探讨和被动运输的方式糅合在一起来讲解，突破被动运输的知识点。利用P71页的丽藻细胞液与池水中的多种离子浓度比的表格、P63页人体甲状腺滤泡上皮细胞摄取碘和P73页的技能训练等资料来突破主动运输。用P48页分泌蛋白的形成过程来突破胞吞胞吐的过程。
2.用P76页的画概念图，让学生小 ( http: / / www.21cnjy.com )组活动构建概念图。用P76页的四、思维拓展，“在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时，细胞还能吸收这些营养物质吗？你还能提出其他问题吗？”用这个思维拓展，来突破主动运输和协助扩散这两者方式出现的情况和区别，进而能力提升到影响物质运输各方式的影响因素上。
（三）问题串的设计由浅入深，层层递进，学生自己构建知识框架；
把知识问题化，把单一的知识用问题串的 ( http: / / www.21cnjy.com )形式，像串珍珠一样一串一串的穿起来，以探究问题的形式，环环相扣，引发学生的好奇和探究的欲望的同时，把知识的理解和应用掌握，进而渗透情感。
注意学科间渗透，结合物理、化学的知识和数学的模型构建的知识。
学科之间是相同的，用学生掌 ( http: / / www.21cnjy.com )握的物理化学和数学知识来为生物服务，可以加深学生对知识的理解和掌握，更可以提高学生的科学素养，同时老师讲解知识时也更加的轻松。比如，溶质的扩散，磷脂分子的亲水性和疏水性等为细胞膜的结构模型打下基础，更为进出自由扩散和协助扩散打下铺垫，比如，生物中的数学模型的构建，用数学知识来解决生物问题，只要把数学和生物之间的桥梁打开，以后关于表图等解读问题都迎刃而解。
（五）强调学生主动互助学习的重要性
这节课的有三个教 ( http: / / www.21cnjy.com )育观点支撑（1）用认知注意的观点组织教学；（2）用建构主义的理论指导小组学生合作学习；通过此活动锻炼了学生的能力，加深了学生的理解，这也是新课标学生必须要达到理解和能力的教学目标。（3）小组合作探究过程中的情感、态度、价值观，这也是新课标普遍比较难达到的教学目标。
八．课堂流程
（一）创设情境　导入新课：
活动1【导入】物质跨膜运输的方式
导入：创设情境：
师：（老师在讲台上洒香水）：同学们有没有闻到香味？
生：闻到了。
师：为什么我在前台洒香水，后面的同学也能闻到？
生：气体可以扩散。
师：对，这就是我们物理中学过的分子的扩 ( http: / / www.21cnjy.com )散，分子可以在空气中扩散，也可以在液体中扩散（拿出活细胞唯一的染色剂，健那绿，滴入清水中）请同学们注意观察健那绿扩散的方向，分析扩散的特点？
生：分子从高浓度向低浓度方向运动。
师设疑：健那绿作为活细胞的染色剂，也能 ( http: / / www.21cnjy.com )进入细胞，细胞中含量最多的化合物是水，那么健那绿进入细胞是不是与上述扩散一样呢？细胞作为一个相对独立的系统，有系统的边界——细胞膜的存在，细胞膜的功能是什么？
生：将细胞与环境隔开，控制物质进出 ( http: / / www.21cnjy.com )细胞。那细胞膜是如何控制物质进出细胞呢？咱们知道生物学的一个重要观点是功能一定与结构相适应，细胞膜的结构是什么？
生：流动镶嵌模型，
师：（展示流动镶嵌模型，让学生快速回忆细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞膜的结构特点）质疑：磷脂双分子层和蛋白质在物质运输中分别起什么作用？那么要如何研究才能知道它们在物质跨膜运输中分别起什么作用？这是咱们这节课的要探究的问题，物质是以什么方式进出细胞的。
生：思考，讨论
（二）新课讲授，以问题串的形式引导学生由浅入深的思考，进而理解几种运输方式。
师：展示【问题探讨】人工合成的无蛋白质的脂双层膜对不同分子的通透性。
1、什么样的分子能够通过脂双层？
。
2、上述分子在什么条件下能透过脂双层？
。
3、什么样的分子不能通过？不能通过无蛋 ( http: / / www.21cnjy.com )白质的脂双层的物质细胞需要吸收吗？能通过细胞膜吗？通过观察也发现一些较大的分子如葡萄糖等不能通过无蛋白质的脂双层，但实际葡萄糖却会顺相对含量梯度进入红细胞被利用，对此又该如何解释呢？
。
4、膜蛋白在物质运输中起什么作用？
。
5、自由扩散和协助扩散需要细胞消耗能量吗？为什么？
。
学生小组讨论回答质疑补充。
师播放自由扩散和协助扩散的动画。
过渡：细胞里的所有物质都是顺着浓度梯度运输的吗？肯定不是，看资料。
展示探究二：P71表4-1 丽藻细胞液与池水多种离子浓度比。
1、通过解读左表数据，你能得到什么信息？
。
2、丽藻细胞内的离子浓度为什么会比池水高？
。
3、在无氧条件下，植物根细胞对钾离子的吸收减缓或停止，为什么？
。
引导学生，由氧气想到有氧呼吸的场所，线粒体，想到能量的供应（联系课本45页，线粒体的作用）
4、逆着浓度梯度运输的物质需要什么条件？
。
5.这种需要细胞消耗能量运输物质的方式的意义何在？
。
老师播放动画并引导学生画课本71页，并朗读主动运输的概念和意义。
过渡：载体蛋白虽然能够帮助许多离子和小 ( http: / / www.21cnjy.com )的分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质这样子的大分子却无能为力了，可是大部分细胞能够摄入和排出特定的大分子，这些大分子是怎样进出细胞的？对于这样子的分子的输运方式，其实咱们并不陌生，在课本48页，分泌蛋白的形成过程中，咱们已经知道分泌蛋白以囊泡的形式分泌出去，这种方式咱们把它叫做胞吐。
探究三：
糖尿病是因为胰岛B细胞受损，不能分泌胰岛素，不能调节血糖含量。那么胰岛素怎么被分泌出细胞？
。
白细胞是人体与疾病斗争的卫士。当病菌侵入 ( http: / / www.21cnjy.com )人体内时，白细胞能通过变形而通过穿过毛细血管壁，集中到病菌入侵部位，将病菌包围、吞噬。请问病菌如何进出白细胞？
。
（三）学生活动，构建概念图
过渡：为了让概念更系统更清晰，请构 ( http: / / www.21cnjy.com )建本节课的概念图（学生小组活动）。小组构建完概念图后，老师提问：其实这节课物质进出细胞的具体方式，有四种，自由扩散，协助扩散，主动运输，胞吞胞吐，这四种方式中哪种方式和哪种方式在运输条件上有相同点，什么相同点？（学生抢答）自由扩散和协助扩散有相同点，是顺着浓度梯度；协助扩散和主动运输有相同点，是都有载体蛋白；主动运输和胞吞胞吐有相同点，是都需要消耗能量。
( http: / / www.21cnjy.com )
（学生在此过程中有一个疑问，为何会有 ( http: / / www.21cnjy.com )两个写有“葡萄糖、氨基酸等”的卡片，估计会出错，如果有学生能答出来，答不出来也不用解释，等后面能力提升三（3）小题会有题目信息，顺着浓度梯度是协助扩散，逆着浓度梯度是主动运输。）
过渡：我们刚才填写了概念图。实践中物质的跨膜运输也常常用坐标曲线图表示，该怎样解读呢？学以致用，下面来看几道能力提升题目。
能力提升，学以致用
【学生活动，分小组到黑板上板书画图，由 ( http: / / www.21cnjy.com )小组派代表讲解，其他学生质疑，老师点评】，此环节属于能力提升拓展环节，影响物质跨膜运输方式不同方式的运输速率的影响因素。
【能力提升一】P73页技能训练
右图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。
分析图表提供的信息，结合本章所学知识，回答问题。
1、哪种离子通过主动运输进入细胞？ 细胞内
2、哪种离子通过主动运输排出细胞？ 细胞外
3、你是如何作出以上判断的？
小组讨论后，到黑白上讲解，其他学生质疑，补充。老师点评，看图说话，判断依据是细胞内外的浓度差，从低浓度到高浓度的逆着浓度梯度是主动运输。
【能力提升二】．据表格中的数据尝试构建数学模型，讨论影响三种运输方式的运输速率的主要因素。
表一：氧气跨红细胞膜时的运输速率：
细胞内外浓度差/mmol*L-1 1.5 3 4.5 6 7.5
速率 8 15 24 30 35
1.根据表中数据画出氧气运输速率与物质的浓度的坐标系图
结论：物质的运输速率与浓度差成_______ 关系，自由扩散过程只受_______ 的影响。
表二：葡萄糖跨红细胞膜时的运输速率：
浓度差（mmol/L） 1.5 3 4.5 6 7.5 9
速率 8 16 24 32 32 32
1.根据表中数据画出葡萄糖跨细胞膜时的运输速率与物质的浓度的坐标系图
结论：在一定范围内，物质的运 ( http: / / www.21cnjy.com )输速率与浓度差成_______ 关系，此过程只受_______ 的影响，超过范围后协助扩散过程物质运输速度受_____ 限制。
在顺浓度梯度的情况下，葡萄 ( http: / / www.21cnjy.com )糖可以通过协助扩散进入细胞。当细胞外葡萄糖的浓度低于细胞内时，细胞还能吸收这些营养吗？葡萄糖跨膜运输时的速率受什么条件的制约？你能画出相应的坐标系图吗？
【老师点评，比如在刚吃完饭，小肠内的葡萄糖 ( http: / / www.21cnjy.com )的浓度高于小肠绒毛上皮细胞，葡萄糖顺着浓度梯度，通过协助扩散的方式进入小肠绒毛上皮细胞，当时细胞外葡萄糖的浓度低于细胞内，葡萄糖还是被吸收吗？难道浪费掉吗？肯并不会，所以此时，细胞还能吸收这些营养，逆着浓度梯度的运输方式是主动运输。老师重回黑板上学生构建的知识概念图上，写有“葡萄糖，氨基酸等”的卡片有两张，摆在两个不同位置的原因，实现知识的前后呼应。】
（五）【题目训练】
1.下列说法中错误的是：（ ）
A.果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果；
B.水分进出细胞是通过自由扩散；
C.葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的帮助，但不消耗能量，属于协助扩散；
D.大肠杆菌吸收钾离子属于主动运输，既消耗能量，又需要膜上的载体蛋白。
2.下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是（ ）
载体数量、能量
B.能量、载体数量
C.载体数量、离子浓度
D.能量、离子浓度
4.下图示物质出入细胞的三种方式（黑点代表物质分子），请根据图回答下列问题：

①与甲相比，丙方式的不同之处是_________________________________；
②与丙相比，乙方式的不同之处是_________________________________；
③ 对于或细胞完成各项生命活动都非常重要的物质运输方式是_______________________。
5.下图为物质出入细胞膜的示意图,请据图回答：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）细胞膜的基本骨架是[ ] （填图中字母及名称）。
（2）动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明细胞膜具有 。
（3）在海带细胞中，I-应以图中的___________（填图中数字编号）方式运输。番茄细胞几乎不吸收I-，这与细胞膜上[ ]___________的种类和数量不同有关，这体现了细胞膜的_________________的功能特性。
（4）葡萄糖进入红细胞的运输方式是图中的③， ( http: / / www.21cnjy.com )葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的运输方式是图中的①。这两种运输方式的不同点是：________________________________ _。
100
150
离子浓度/mmol.L －1
50
0
Na＋
K＋
Mg2＋
Cl－
离子种类