人教课标版高中生物必修1第4章《物质跨膜运输的方式》教学设计.docx
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人教课标版高中生物必修1第4章《物质跨膜运输的方式》教学设计
教学设计
教学设计
(一)
教材分析
高中生物教学中,以该节内容开设公开课的老师不乏少数,教学设计更是随处可见。
如何突破传统,突显一些亮点,本人就该节内容做了一些尝试。
本章共3节内容,内在联系是:
功能—结构—功能。
本节内容属于细胞的功能之一——物质的输入和输出。
任何一个生命系统都是开放的系统,都与外界有物质的交换。
可见本节所属的章节内容对学生理解细胞是基本的生命系统有着重要的意义。
同时该节内容是在初步了解生物膜结构和功能的基础上进一步学习生物膜的功能,是对已掌握知识的拓展,对学生的要求更高。
本节教材中物质跨膜运输的方式(自由扩散、协助扩散、主动运输)都有示意图,并配有相关思考,学生学习既直观又有很强的目的性。
教学过程中,要以本为本,充分、灵活运用课本。
学情分析
学生已经具备了细胞膜的结构、水跨膜运输的实例的基础,掌握了蛋白质多样性的知识,为新知识的学习奠定了认知基础。
教学目标
课程标准中与本节内容有关的具体内容标准是物质进出细胞的方式。
这项要求包括以下含义:
1.知识目标
(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的异同点。
2.能力目标
(1)运用类比与对比的方法进行学习。
(2)运用表格的方式进行总结。
3.情感态度与价值观
(1)通过学生分组实验,培养学生互助精神。
(2)通过精心设计,再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究,让学生身临其境,培育学生创造的激情。
教学重点
物质跨膜运输的方式:
自由扩散、协助扩散、主动运输。
教学难点
主动运输。
教学方法
读书指导法、归纳推理法、练习法。
教具准备
自由扩散、协助扩散、主动运输等多媒体课件。
本节教学着重培养学生解决问题的方法,基本思路可以确定为:
展示现象→提出问题→解释原理→总结概念,其流程为:
利用“问题探讨”,引出课题(导入新课)。
↓
观察CO2通过脂双层(如图),提出相关问题。
↓
指导学生阅读课文相关内容,解决问题。
↓
演示自由扩散动画,总结自由扩散概念。
↓
演示协助扩散动画,提出问题。
↓
指导阅读课文相关内容,解决问题。
↓
观察自由扩散的探究实验图片,学生分组设计探究主动运输方式的特点(如下图)。
↓
通过演示主动运输动画并阅读课文相关内容,得出结论并总结概念。
教学内容
教师活动
学生活动
教学意图
(一)引入
请同学们观察图中物质通过脂双层的情况,思考下列问题(幻灯片展示):
1.这双层膜模拟的是什么?
有什么特点?
2.什么样的分子能够通过?
什么样的分子不能通过?
3.葡萄糖不能通过该膜,但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖,如何解释?
观察图表,思考问题。
通过学生观察、思考,使学生产生疑惑,为何有的物质能通过,有的物质不能通过?
从而激发学生学习的热情。
(二)被动运输
介绍物理上的扩散现象,得出扩散的概念;让学生分析水分子进出细胞是不是与上述扩散相似,再列举氧和二氧化碳进出细胞的现象。
学生观察幻灯片,思考回答:
1.二氧化碳的运输方向是从高浓度向低浓度还是从低浓度向高浓度?
2.在该实验的物质运输中,需不需要蛋白质的协助?
通过具体实例,直观展示过程,以便学生理解和掌握。
请学生阅读教材“被动运输”,回答下列问题:
1.物质进出细胞的这种方式叫做什么?
2.这种方式的概念是什么?
3.这种运输方式具有哪些特点?
4.在前面学习过的内容中有没有以这种方式通过细胞膜的物质?
5.以该种方式通过细胞膜的物质还有哪些?
思考回答问题。
总结自由扩散的概念。
利用提问使学生明确活动的目的,主动地参与学习过程。
(二)被动运输
练习
完成练习
及时了解学生掌握情况。
(三)主动运输
多媒体展示协助扩散的过程,请学生说出这种方式的名称、概念、特点;以该种方式通过细胞膜的物质有哪些?
钾离子不能通过无蛋白质的脂双层,要想实现从低浓度向高浓度的运输,需要哪些条件?
思考回答。
学生思考:
这种方式与前面的自由扩散有什么异同?
思考回答。
利用提问使学生明确活动的目的,主动地参与学习过程。
通过比较,注重知识间的联系与区别。
使学生明确活动的目的,主动地参与学习过程
请参照自由扩散的实验,设计探究该运输方式的实验。
前后四人一组,将本组的设计方案画在发下去的纸上,5分钟后将本组的方案通过投影仪向全班展示。
通过组织探究活动,让学生明确主动运输的过程,从而总结出主动运输需要的条件。
请学生阅读教材中“主动运输”部分,回答下列问题:
1.物质进出细胞的这种方式叫做什么?
2.这种方式的概念是什么?
3.这种运输方式具有哪些特点?
4.以该种方式通过细胞膜的物质有哪些?
5.这种运输方式对生命活动具有什么意义?
多媒体展示主动运输的过程
思考回答问题
使学生明确活动的目的,主动地参与学习过程。
直观展示过程,以便学生理解和掌握。
1.练习。
2.以填表格形式,对自由扩散、协助扩散、主动运输进行比较。
完成练习。
完成表格。
及时了解学生掌握情况。
(四)大分子的运输
多媒体展示胞吞、胞吐的过程。
学生根据阅读文字和观看动画,经过讨论,组织语言对大分子跨膜运输进行描述。
直观展示过程。
(五)与社会的联系
简单描述囊性纤维病的机理以及病毒感染中,药物比较难杀灭病毒的原因。
联系生活,激发学生学习生物兴趣。
—
1.本节教学设计主要突出学习方法,精心设计,再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究,特别是对难点“主动运输”的突破,由学生自行模拟实验,仿佛自己就是科学家在进行研究。
2.教学过程中也发现了一些问题,例如学生设计实验的展示,只是展示个别小组,无法顾及全体;学生思考问题的时间,分组实验的时间以及看书的时间如何合理分配等等。
这些都要在以后的教学实践中不断完善。
教学设计
(二)
作者:
黄敏,江苏省泰州中学,中学生物特级教师。
本节课教学获“十一五”教育部规划课题《提高课堂教学实效性的教学策略研究》精品课光盘比赛特等奖。
教材分析
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上,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,先让学生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。
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从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。
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性。
(2)培养学生的生物科学素养。
教学重点
物质进出细胞的方式。
教学难点
主动运输;图表数据的解读。
教学方法
谈话法、探究法。
教具准备
多媒体课件。
学生活动
教师的组织和引导
教学意图
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。
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。
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。
浓度差
(mmol/L)
5
10
15
20
25
30
运输速度
(离子/秒)
2.4
4.7
7.3
9.5
12.2
14.4
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。
浓度差
速率
1.5mmol/L
8
3mmol/L
15
4.5mmol/L
24
6mmol/L
30
7.5mmol/L
31
9mmol/L
31
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?
有什么不同点?
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。
学生分小组讨论,8个组长汇报讨论结果,猜想离子逆浓度进出细胞膜应该具备哪些条件。
[探究3]离子的跨膜运输。
资料分析,观察下表
丽藻细胞液与池水的
多种离子浓度比
离子
细胞液浓度/池水浓度
(H2PO4)-
18050
K+
1065
Cl-
100
Na+
46
SO
25
Ca2+
13
Mg2+
10
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?
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。
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K+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。
通过囊性纤维病的病因分析让学生领会科学研究的价值。
联系生活,学以致用。
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。
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。
学生应对绝对挑战,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。
闯关练习四:
分析柱形图。
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的能力。
课后完成。
作业:
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)
课后复习题。
拓展延伸。
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。
1.生活中的生物学
胱氨酸尿症患者的尿液中含有大量的胱氨酸。
当尿液的pH下降时,胱氨酸沉淀形成结石。
这是一种遗传性疾病,其病因是细胞膜上相应的载体蛋白缺陷,造成转运功能降低所致。
肾性糖尿病是由于肾小管上皮细胞膜中转运糖类的载体蛋白缺失所致,也是一种遗传病。
重症肌无力症的病因是由于体内产生了乙酰胆碱受体的抗体,占据了乙酰胆碱受体,封闭了乙酰胆碱的作用。
该抗体还可以促使乙酰胆碱受体分解,使患者的受体大大减少,导致重症肌无力症。
2.载体蛋白
糖、氨基酸、核苷酸等水溶性分子一般由载体蛋白运载。
载体蛋白是多回旋折叠的跨膜蛋白质,它与被传递的分子特异结合使其越过质膜。
其机制是载体蛋白分子的构象可逆地变化,与被转运分子的亲和力随之改变而将分子传递过去。
少数情况下也可能载体与被转运分子的复合物发生180°旋转,从而把该分子送到膜的另一侧。
载体蛋白运输物质的动力学曲线具有“膜结合酶”的特征,运输速度在一定浓度时达到饱和。
但载体蛋白不是酶,它与被运载分子不是共价结合,此外它不仅加快运输速度,也增大物质透过质膜的量。
载体蛋白与运载分子有特异的结合位点,能被竞争性抑制物占据,非竞争性抑制物亦可与载体蛋白在点之外结合,改变其构象,阻断运输。
载体蛋白需要同被运输的离子和分子结合,然后通过自身的构型变化或移动完成物质运输的膜蛋白。
载体蛋白促进扩散时同样具有高度的特异性,其上有结合点,只能与某一种物质进行暂时性、可逆的结合和分离。
而且,一个特定的载体只运输一种类型的化学物质,甚至一种分子或离子。
载体蛋白既参与被动的物质运输,也参与主动的物质运输。
由载体蛋白进行的被动物质运输,不需要ATP提供能量。
载体蛋白对物质的转运过程具有类似于酶与底物作用的动力学曲线、可被类似物竞争性抑制、具有竞争性抑制等酶的特性。
但与酶不同的是:
载体蛋白不对转运分子作任何共价修饰。
载体是一种允许和帮助水溶性物质渗入并穿过细胞膜的脂质层而转移到细胞中去的物质。
它是膜上的一种蛋白质,调节着离子主动吸收的一种成分。
在膜的一侧与离子特异性地结合,形成不稳定载体——离子复合物,然后在膜的另一侧把离子释放出来,而载体又回到原来一侧。
细胞膜上一定的蛋白质可以使一定的离子通过。
例如,用人工膜进行实验时,在一般情况下,钾离子不能从高浓度的槽穿过人工的脂质双层膜,扩散到低浓度的槽。
但是,如果在这脂质双层膜上,加入少量的缬氨霉素(一种抗生素),钾离子便可以通过,而其他离子不能。
这是由于缬氨霉素与钾离子有特异的亲和力,并且在这种蛋白质结构内部有适合该离子的通道。
细胞膜上的这种蛋白质叫做离子载体,缬氨霉素就是钾离子载体。
葡萄糖进入红细胞,是因为在红细胞上有一种蛋白质,它与被运输物质葡萄糖有特异的亲和力,当这种蛋白质与葡萄糖结合时,引起了它的构象变化,从而使葡萄糖通过细胞膜而进入细胞。
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- 物质跨膜运输的方式 教课 高中生物 必修 物质 运输 方式 教学 设计