物质跨膜运输的方式

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物质跨膜运输的方式
一、基本说明
1教学内容所属模块：高中生物必修1《分子与细胞》
2年级：高一年级
3所用教材出版单位：人民教育出版社
4所属的章节：第4章 第3节
5学时数：45分钟
二、教学设计
【教学目标】
1．知识与技能
①举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
②说出被动运输与主动运输方式的异同点。
③阐述主动运输对细胞生活的意义。
④正确解读图表数据。
2．过程与方法
①运用类比和对比的方法进行学习，抓住关键，掌握本质。
②培养学生提出问题，解决问题的能力。
3．情感态度与价值观
①审视细胞结构与功能的统一美。
②培养学生的生物科学素养。
【内容分析】
人教版必修1第4章《细胞的物质输入和输出》共3节内容，第1节《物质跨膜运输的实例》，第2节《生物膜的流动镶嵌模型》，第3节《物质跨膜运输的方式》。第1节主要说明细胞膜是选择透过性膜，膜为什么具有选择透过性？这与第2节膜结构有关，第3节在细胞膜的亚显微结构基础之后，带领学生继续探究细胞膜控制物质进出功能的方式和原理。这3节内容的内在联系是：功能—结构—功能原理。这样的编排符合认识的规律，有助于帮助学生建立结构与功能相适应的观点。本节教材以问题探讨为引导，先让同学通过比较脂双层与细胞膜在控制物质进出上的差异，从而大胆对物质跨膜运输需要的条件提出猜想。接着通过简单明了的文字逐个介绍了物质跨膜运输方式的特点条件及实例。最后通过事例说明本节内容与社会的联系。本节重点在于通过分析进而比较三种物质跨膜运输的异同，难点在于对三种跨膜运输方式图表数据的解读。当然，新课程要求我们“用教材教”，而不是教教材，教学中必须对教材内容进行加工、活化处理，引导学生去发现、去探究，还原知识发生的过程，凸现生命科学的魅力。
【学情分析】
学生已经具备了细胞膜的结构、水分跨膜运输实例的基础，掌握了蛋白质多样性的知识，为本节的学习奠定了认知基础。同时，高一学生已具备了一定的观察、比较、分析、解决问题、表达能力，自主学习意识不断增强，对事物的探究有热情。基于这样的学情，本节通过动画、文字、图表资料等具体展示某些物质跨膜运输的事例，设计了不同的探究主题，引导学生观察讨论，进行自主探究性学习。通过绘制坐标图、解读数据图、填写比较图、描述模式图、设计概念图等，帮助学生实现对细胞膜控制物质进出方式感性认识到理性认识的上升，深刻领会膜结构与功能相适应的观点。培养学生的探究能力，正确解读图表数据的能力。
【设计思路】
教学内容 基本策略
三、教学过程
教学环节及时间 学生活动 教师活动 对学生学习过程的观察和考查及设计意图
导课2min 思考、回忆、回答问题。 引言：细胞作为最基本的生命系统，也是一个开放的系统，要维持这个系统的稳定，必须要与外界进行物质的交换。作为系统的边界---细胞膜具有什么样的结构？其结构特点和性质分别是什么？课件展示细胞膜的结构 回顾复习
问题探讨2min 观察、对比、进行猜想，小组讨论尝试回答 细胞膜是怎样控制物质进出细胞的呢？细胞膜的结构如何与控制物质进出细胞的功能相适应？利用图片展示对比不同物质通过不含蛋白质的人工脂双层的模拟实验结果，引导学生观察讨论：什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？科学猜想：葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是，小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，原因是什么？离子不能通过无蛋白质的脂双层，但是能进出细胞膜的原因是什么？ 创设探究情境
自由扩散6min 类比总结自由扩散的方向、条件、动力。总结出自由扩散的概念。 [探究1]水分子的跨膜运输红细胞在清水中为什么会吸水涨破？动画演示物理上的渗透作用现象，类比红细胞在清水中水的跨膜运输。随后演示水分子跨膜扩散的过程，揭示渗透作用是水分子从高浓度向低浓度自由扩散的宏观表现。动画展示：氧和二氧化碳进出细胞的现象，提醒学生注意抓住关键因素-浓度梯度进行观察。让学生自己总结自由扩散的概念和特点。 利用旧知类比，引入自由扩散的学习
结论：物质的运输速度与物质浓度差成_____关系，自由扩散过程只受________影响。 给出自由扩散实验的数据，请学生分析数据，绘出曲线图，总结规律。 理性上升
协助扩散8min 结论：在一定浓度范围内，物质的运输速率与物质浓度成____关系，超过一定的浓度后，协助扩散中物质运输速率受________限制。 [探究2]葡萄糖进入红细胞资料分析后，观察葡萄糖进入细胞膜的动画，接着给出协助扩散实验的数据，请学生分析数据，绘出曲线图，总结规律。让学生观察曲线图后思考：自由扩散与协助扩散有什么相同点？有什么不同？分析曲线拐点前后不同部分的限制因素分别是什么？如果把载体膜蛋白比喻成船，影响货物运输过河的因素可以类比影响物质通过协助扩散运输的速率因素。 帮助学生在比较中认识协助扩散的本质，用比喻类比可以降低知识发生起点
主动运输13min学生分小组讨论，组长汇报讨论结果，进行猜想离子逆浓度进出细胞膜应该具备哪些条件。 引导学生猜想这些离子为什么能通过细胞膜，而且能够逆浓度梯度运输呢？ 通过解读数据图，培养学生提出假设，设计实验验证假设的能力让学生在自主探究中学习主动运输联系生活，学以致用
提出假说：（K+进入小肠上皮细胞需要载体和能量）实验材料和试剂：含42K+的动物细胞培养液，小肠上皮细胞，呼吸抑制剂，专一性载体蛋白抑制剂，放射自显影仪等设计思路：预期结果和讨论： 设计实验探究K+进入小肠上皮细胞需要的条件
学生观察、总结主动运输的概念、优点及意义学生阅读、体会 教师展示主动运输过程的动画，引导学生通过资料分析认识主动运输的优点及意义尝试画图表示随氧浓度变化，离子运输速率的变化，分析曲线各阶段的限制因素
比较三种跨膜运输方式6min填表 小结后，教师给出表格，让学生尝试归纳各种运输方式的特点 讨论列表，归纳特点
大分子物质跨膜运输2Min描述模式图，回答问题 设疑：人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞，这些物质或结构跨膜运输的方式是怎样的呢？描述模式图请学生描述大分子或颗粒通过胞吞、胞吐进出细胞的过程。并思考其中利用了细胞膜的什么特点？需不需要消耗细胞生命活动产生的能量？ 自主学习，提高图文转换能力
反馈练习6min学生应对挑战，积极思考后解答 绝对挑战闯关练习一：设计概念图，构建生物体系。闯关练习二：解释示意图闯关练习三：解读坐标图难关：综合题解答 闯关练习，巩固与反馈，总结与提高，训练学生学会正确解读图表数据
布置作业及课后任务课后完成 作业：课后习题搜集与细胞膜有关的科技研究进展。（膜工程研究、膜通道蛋白研究、与膜功能异常有关疾病的研究等） 拓展延伸
【教学反思】
1．本节课以“探究—发现”为主线，经过教师精心设计，尽量为学生创造探究活动的机会，激发学习兴趣。利用多种教学形式引导学生自主学习，归纳总结不同物质的跨膜运输方式特点等，让学生在获得知识的同时，培养了探究能力、分析比较和表达能力等。突出的亮点是安排大量的与“图”有关的学生活动，提高学生图文转换能力、正确解读图表数据的能力。安排“绝对挑战、闯关练习”环节，让学生在激烈的竞赛中积极踊跃回答问题，在知识输入的同时，强调知识输出，课堂气氛活跃，巩固与反馈及时。
2．本节难点之一为主动运输的教学，它涉及能量和载体的利用，综合性较强，而学生在对蛋白质的多样性、能量的供应等知识点的横向联系上容易出现断层，因而很有必要花力气重点突破。本节课在此难点的突破上，没有采用“告诉”“让学生记住”的教学方法，而是让学生在解读实验结果数据后，提出假设，设计实验验证假设，再画出曲线图使认识升华。实践证明，这样的处理使难点成为学生学习的兴奋点，课堂上学生在思考中、在讨论交流中相互启迪，充分感受发现知识的快乐，学生们真正成为学习的主人，落实了新课程标准倡导的让学生进行自主、探究、合作学习的理念，有效实现三维目标，学生学得既灵活又实在。
14.4
12.2
9.5
7.3
4.7
2.4
运输速度(离子/秒）
30
25
20
15
10
5
浓度差 (Mmol/LLL)
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