“物质跨膜运输的方式”教学设计

常彬

1 教学背景

1.1 教材分析

“物质跨膜运输的方式”是人教版《必修1·分子与细胞》第四章第三节的内容，包括被动运输和主动运输。该内容是在学生学习了细胞膜的流动镶嵌模型的基础上研究物质进出细胞膜的方式，体现了生物学中结构与功能相适应的观点。

在高中生物学的学习内容中，有许多素材适合用于培养学生的探究意识和创新精神，这一节内容也在其中。教材从问题探讨入手，提出问题，给出结论，但没有实验验证和分析的过程，这为实验设计和实验分析提供了空间。

1.2 学情分析

学生对于“物质跨膜”这一微观的过程，缺少直观的生活经验，会觉得这一节内容抽象，需要借助直观、形象的视频或者动画来辅助学习。同时，该节内容是在学习了“流动镶嵌模型”之后进行的，所以学生较容易理解结构与功能之间的关系。

1.3 理念分析

“核心素养”是新课程背景下对学生知识、能力和价值观的综合要求。科学探究作为发现科学事实、揭示科学规律的过程和方法，在核心素养的要求中占有重要地位。教学不仅要使学生获取知识，还要让学生掌握获取知识的方法，提高解决问题的能力。在教学中，教师应该让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。

2 教学目标

2.1 知识目标

（1） 说明物质进出细胞的方式；

（2） 比较三种跨膜运输方式的异同点。

2.2 能力目标

（1） 培养观察能力、语言表达能力和自主探究的能力；

（2） 通过探究葡萄糖是否穿过“肠衣”的实验，学会提出问题，解决问题；

（3） 通过概念模型和数学模型的构建，提升总结和归纳知识的能力。

2.3 情感、态度与价值观目标

（1） 通过探究葡萄糖是否穿过“肠衣”，培养善于分析和推理的探究精神以及严谨的科学态度；

（2） 通过分析物质跨膜运输的方式，树立结构与功能相适应的观点。

3 教学策略

本节课的核心策略是激发学生的学习动机，最大限度地挖掘学习主体的潜能。通过实验现象、动画以及教师精心设计的问题激发学生的学习动机，学生自主完成探究，教师作必要的指导并带动全体学生积极思考去解决问题。总之，实验、观察、探究、讨论、展示与评价相结合，整堂课以学生为中心，以学生建构知识、提升能力为主线展开。这有利于发展学生独立思考和创新能力，最大限度地培养学生的分析能力。

4 教学过程

4.1 科学求真

教师通过实验创设情境，激发学生科学探究的兴趣：肠衣是猪小肠经刮制而成，由小肠黏膜、黏膜下层构成，其中小肠黏膜上皮细胞排列紧密。对于葡萄糖是否能够透过肠衣，学生持以下两种观点：

观点一：葡萄糖不能透过有生物活性的肠衣，因为葡萄糖无法通过玻璃纸等半透膜，就无法通过具有致密上皮细胞的肠衣。观点二：葡萄糖能透过有生物活性的肠衣，因为小肠要吸收葡萄糖。

学生提出问题：葡萄糖能否通过有生物活性的肠衣。学生讨论实验设计，教师根据学生的讨论结果进行演示实验，实验装置如图1所示。一段时间后，检测烧杯内的生理盐水是否含有葡萄糖。

实验结果：烧杯内的生理盐水含有葡萄糖。

实验结论：葡萄糖可通过有生物活性的肠衣。

4.2 大胆猜想

学生观看物质跨膜运输的示意图（只用编号区分，不给出运输方式的名称），然后据图猜想葡萄糖通过小肠上皮细胞膜的方式，并且说明猜想的理由。

教师根据学生的分析情况，引导讨论，并使学生得出：要明确葡萄糖过膜的方式，必须先清楚各种方式的特点和异同。

4.3 知识建构

教师依次展示三种运输方式的视频，让学生来描述视频中运输方式的特点，并进行总结。

教师引导学生观察和描述，培养学生的观察能力并提高其语言表达的专业性和准确性，让学生自己体会出各种运输方式的特点和差异，并明确各种运输方式的定义。

学生讨论、分析出影响各种运输方式的因素。

4.4 技能训练

教师引导学生尝试用合适的形式来总结、展示物质跨膜运输的方式：

（1） 将核心概念关联起来，展示三种运输方式间的联系和异同（提示：可使用概念图或者表格等形式）。（2） 用恰当的“数学语言”表示三种跨膜运输速率与相关影响因素之间的关系（提示：可使用坐标曲线等形式）。

4.5 展示点评

学生代表上台展示自己的成果，并说明设计的思路，其他学生点评。

4.5.1 概念图展示（图2）

4.5.1 曲线展示（图3）

4.5.3 教師总结提升

（1） 设计概念图的原则：简明扼要，直观有效。

（2） 坐标曲线的设计步骤：选定横纵坐标→分析横纵坐标的关系→描绘曲线。

（3） 变式训练：解读图线。

教师引导分析图4所示物质进入细胞的运输方式。

4.6 应用提升

（1）缬氨霉素是一种由12个氨基酸组成的脂溶性环形小肽。实验证明，将缬氨霉素插入脂双层后，K+则可大量出现在脂双层的另一侧。试判断此实例中K+跨膜运输的方式属于哪种类型？

（2）科学家研究发现，氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的过程如图5所示。

（1） 上皮细胞的Na+进入组织间隙属于_____________。

（2） 管腔中的氨基酸进入上皮细胞属于_____________。

（3） 上皮细胞的氨基酸进入组织间隙属于：__________________________。

3、如图6是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K+和NO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 。

A.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

5 教学反思

本节内容在教学思路上改变了传统的教师讲、学生听的模式。学生通过描述视频、设计概念图、绘制坐标图、解读坐标图的方式来学习物质跨膜运输的方式。教学设计新颖，体现让学生“做中学”的课程理念。教师多处“设问” “铺路”，对问题优化处理，为学生搭设桥梁；在师生互动过程中，利用设问培养学生的观察、比较、分析的能力，让学生在自主建构中消化难点，锻炼科学思维的缜密性。

但笔者还有以下两点思考：

（1） 高中探究性学习活动的设计要遵循以下活动设计原则：实践性原则、问题起点原则、相对自主性原则、过程性原则等，其中特别要注意问题起点原则和相对自主性原则，即要提出值得探究的真正问题，同时不能忽视教师的主导作用，应该切实做到课前启发、课中探究、课后深化，而不是简单提供自主探究，独立发现的机会。

（2）实施探究性教学的策略根据现有的材料，可采用以下策略：① 将某些验证性实验改为探究性实验；② 在平时的教学中，教师灵活运用教科书这一载体，在完成课程标准任务的前提下挖掘教材中适合探究的片段；③ 探究不是唯一的教学方法，需辅以其他教学策略；④ 宜从部分探究过渡到完全探究，特别要注意交流和评价要素，要鼓励学生在对话和合作中学习。