分子与细胞第4章细胞的物质输入和输出物质跨膜运输的方式教学设计9

1、物质跨膜运输的方式教学设计棠湖中学 刘亭一、学前分析1.学习内容分析物质跨膜运输的方式选自高中生物（新课标人教版）必修1分子与细胞第4章细胞的物质输入和输出中第3小节。本节的主要内容为被动运输、主动运输及胞吞胞吐。任何一个生命系统都是开放的,都与外界进行物质交换,即物质的输入和输出。细胞作为基本的生命系统是一个开放的系统,时刻都与环境进行着物质交换和信息传递,而这一基本生命系统的边界细胞膜就是控制物质进出的大门。人教版高中生物必修1第4章第3节“物质跨膜运输的方式”是在第3章已经介绍了细胞膜的化学组成和细胞膜大致的功能及本章前两节“物质跨膜运输的实例”、“生物膜的流动镶嵌模型”的基础上将结构与

2、功能相联系，阐述了物质跨膜运输的方式。通过比较各种运输方式特点的异同点，学生对跨膜运输的方式从感性认识上升到理性认识；加上第 2 节细胞膜流动镶嵌模型的理论基础，形成生命观念中的结构与功能观。协助扩散和主动运输方式需要载体协助,主动运输又要消耗能量,与前面的“生命活动的主要承担者蛋白质”及后续的第5章“细胞的能量供应和利用”密切相关。因此，本节内容对理解细胞是基本的生命系统具有重要意义，在教材中具有承上启下的重要作用。普通高中生物课程内容标准对本节的要求是能说明物质进出细胞的方式。本节与生活联系紧密，可运用多种素材引导学生结合跨膜运输的原理去分析解决各类实际问题。2.学习者分析学生在前面的学习

3、中已经掌握了物质跨膜运输的结构基础，由于本节内容围绕物质进出细胞的方式展开，较为抽象。据此，在本节学习中，进行图表解读和资料分析是培养学生获取信息能力的重要途径。学生已经构建过物理模型，因此可以借助模型来帮助学生理解核心概念。作为高一学生，学生初步具备了图表解读和资料分析的能力，但是尚不熟练也不成体系，因此还需要进行强化训练。高一学生思维活跃，上课积极性高，有利于课堂活动的开展。 二、教学目标1、从所给资料中获取、整理和分析相关信息，认识物质进出细胞的方式，并能列举实例；2、通过构建物质跨膜运输的物理模型和数学模型，归纳不同运输方式的特点，理解不同运输方式在所需结构和能量上的差异；3、运用物质

4、跨膜运输的原理，分析生活现象和疾病成因，关注生物学与生活的密切联系。三、教学重难点1、重点物质跨膜运输的方式及特点。被动运输与主动运输的异同。2、难点主动运输的过程、特点及生理意义；结合所学分析真实情境下的问题教学策略主要策略：情境教学、模型建构、小组合作学习策略。教学环境设计学生讨论与教师讲述和启发引导相结合，结合板书、多媒体辅助教学。教学过程学习环节教师活动学生活动设计意图回顾旧知，导入新课通过前面的学习，我们已经知道，物质进出细胞必然要跨过细胞的边界细胞膜。请画出细胞膜的流动镶嵌模型，提问：大胆推测物质是怎样穿过细胞膜进出细胞的？构建模型并思考。预期回答：穿过磷脂分子或者蛋白质。联系所学

5、，导入课题，引导学生以结构为基础来分析生命活动如何发生。【环节一】：自由扩散科学家制备了脂双层来探究其对不同物质的通透性。观察图像，有哪些物质可以通过脂双层？呈现 O2、CO2进出红细胞的动画，比较O2、CO2在红细胞膜两侧的浓度大小关系，引出顺浓度梯度的含义。小结：O2、CO2等的跨膜运输，我们称之为自由扩散，带领学生总结自由扩散的特点、实例。观察图片，总结能通过脂双层的物质类型：脂溶性物质；某些小分子如水、O2、CO2等。完成填空： O2浓度：细胞内细胞外总结自由扩散的特点：从高浓度到低浓度，直接从磷脂分子间隙通过。通过观察总结能以自由扩散进出细胞的物质类型；通过红细胞内外气体浓度的差异比

6、较得出自由扩散的特点。【环节二】协助扩散葡萄糖也是小分子，但却不能通过脂双层。提供资料：资料一：红细胞内葡萄糖浓度低于血浆。资料二：科学家发现，只有在去掉红细胞细胞膜中的某种名为GLUT的蛋白质时，才会使之丧失对葡萄糖的转运能力。结合资料，分析葡萄糖进入红细胞的方式与自由扩散有何异同？资料二说明载体蛋白具有什么特点？呈现哺乳动物成熟红细胞吸收葡萄糖的动画。总结：自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度的运输，统称为被动运输。预期回答：都是从高浓度到低浓度，需要蛋白质协助完成跨膜运输；专一性。以资料分析的形式让学生得出协助扩散所需要的条件，培养理性思维。【环节三】主动运输细胞所处环境的物质浓度一定高于细

7、胞内吗？呈现丽藻细胞液与池水多种离子浓度比。请推测逆浓度梯度的运输需要哪些条件？呈现教材P72主动运输示意图。补充：能量来自ATP的水解。请选择恰当的实验材料设计实验来证明你的猜想，说出实验思路和预期的实验结果。根据学生回答情况，提供以下材料：被32P标记的H2PO4-、丽藻培养液、ATP水解酶抑制剂、载体蛋白抑制剂。引导学生分析材料的作用并进行实验设计，总结实验设计的关键思路。小结：如果将被动运输比喻成顺流而下，离子的运输就如同逆水行舟。克服阻力需要消耗大量的能量。所以主动运输就是细胞消耗能量，借助载体蛋白逆浓度梯度转运物质的过程。提问：在饥饿状态下，小肠肠腔内葡萄糖、氨基酸浓度低于小肠上皮

8、细胞时， 1、小肠上皮细胞如何吸收这些营养物质呢？2、为什么细胞不惜消耗能量，也要逆浓度梯度运输物质呢？这对细胞的生命活动有何意义？（引导学生在书上P71-72勾画，使用标准精炼的语言。）总结：载体蛋白的专一性，使细胞膜具有选择透过性，提高了物质运输的效率。预期回答：可能需要载体蛋白和能量。【活动一】设计实验探究主动运输的条件。要求：用简洁的文字表示实验思路，写出预期结果。小组交流分享。预期回答：1、主动运输。2、实现对需要的物质的主动选择。以实验设计的形式，帮助学生理解主动运输的条件，培养学生的科学探究能力。通过分析主动运输的意义，认同细胞是独立的生命系统，可以选择性地吸收物质构建自身。【环

9、节四】胞吞胞吐大分子物质又是如何进出细胞的呢？展示分泌蛋白的分泌和变形虫捕食的动画。提问：胞吞胞吐的实现依赖于细胞膜的什么特性？用准确简洁的文字描述胞吞胞吐的过程及特点。预期回答：流动性。以已学知识：分泌蛋白的分泌过程引入胞吐，通过简洁的表示方法理解大分子物质的跨膜运输。【环节五】知识归纳呈现对比表格，带领学生进行知识归纳。提供几种真实情境与红细胞膜流动镶嵌模型： = 1 * GB3 红细胞从肺泡获取O2 = 2 * GB3 红细胞吸收葡萄糖 = 3 * GB3 红细胞维持细胞内高钾离子的状态展示学生学案，请学生之间进行互评。将钾离子与葡萄糖画在同一蛋白质上的学生的学案和画在两个蛋白质上的对比

10、，询问学生，哪种正确？再次强调载体蛋白的专一性。呈现被动运输速率与浓度差关系的表格，引导学生构建数学模型。以接龙的方式完成填表。【活动二】建构物理模型：在画好的细胞膜的流动镶嵌模型上，用不同的符号代表不同物质，用符号的多少表示膜两侧的浓度差异，以箭头表示物质跨膜运输的过程。【活动三】构建数学模型根据自由扩散与协助扩散速率与浓度差的关系的对比表格，将其转化为坐标曲线图，并分析曲线变化的原因，再画出主动运输的相关曲线。通过构建数学模型明确影响跨膜运输速率的因素。将真实情境以物理模型的方式具象化，加深印象。通过构建概念模型，梳理本节核心概念，建立知识网络。通过引导学生发现构建的模型中的漏洞，领会载体蛋白具有专一性。学以致用，延伸课题请根据所学知识解释下列生活生产中的实际问题。1、冬天到了，空气干燥，很多人都会使用护手霜和面膜。展示某款护手霜的成分表和广告语：保湿滋养，双手喝饱水。提问：为什么护手霜易被吸收？2、展示某款胶原蛋白面膜的图片，提问：这类产品真的有效吗？【评价反馈】小组讨论，预期回答：护手霜中有甘油；胶原蛋白是大分子，不易被细胞吸收。联系生活实际，激发学生学习欲望，引导学生关注生物学与生活的联系，提升