“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞胶蛯嵗苯虒W(xué)設(shè)計

王榮

摘?要：分析貼近生活的教學(xué)實例，引導(dǎo)學(xué)生利用假說-演繹法作為探究手段解決問題，小組合作為主學(xué)習(xí)被動運輸?shù)膬煞N物質(zhì)跨膜運輸方式。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)跨膜運輸?探究教學(xué)?假說-演繹法

一、教材分析

本研究優(yōu)化了人教版高中生物學(xué)教材《分子與細(xì)胞》第4章內(nèi)容。新授課內(nèi)容將“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗焙汀拔镔|(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健焙喜椤拔镔|(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞胶蛯嵗敝v授。教學(xué)分3課時：第1課時完成被動運輸?shù)膶嵗头绞?第2課時完成主動運輸和胞吞、胞吐;第3課時完成植物細(xì)胞吸水和失水的實驗室操作。本設(shè)計就第1課時內(nèi)容進(jìn)行探究。教學(xué)中利用科學(xué)研究的過程，小組合作探究生物膜控制物質(zhì)進(jìn)出的方式。

二、學(xué)情分析

本教學(xué)面對高二年級藝術(shù)生。學(xué)生已經(jīng)具備了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能的知識認(rèn)知;具備主動提出問題、解決問題的邏輯能動性。因此本節(jié)教學(xué)設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料、觀看動畫、解讀表格等方式體悟膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.展示多媒體課件，分析滲透作用原理。

2.體驗假說-演繹法科學(xué)探究步驟和過程，說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。

3.分析生活中的相關(guān)實例資料圖片，比較被動運輸兩種方式的異同。

四、教學(xué)過程

1.填表，檢測預(yù)習(xí)情況

2.推理求證，建構(gòu)概念

第一步，觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題。以水為例，安排1組學(xué)生代表向全班匯報課前收集有關(guān)動物細(xì)胞滲透作用現(xiàn)象的圖片資料，介紹雞卵細(xì)胞膜被破壞前后分別置于高濃度食鹽水，清水后的變化圖，學(xué)生認(rèn)識到： 活 細(xì) 胞 的 膜 存在的前提下，當(dāng)外界溶液濃度>細(xì)胞質(zhì)的濃度，細(xì)胞失水皺縮;當(dāng)外界溶液濃度<細(xì)胞質(zhì)的濃度，細(xì)胞吸水膨脹，甚者漲破。最后總結(jié)奧秘：活細(xì)胞吸水或失水取決于細(xì)胞膜兩側(cè)的濃度差。教師提問：以上現(xiàn)象用什么原理來解釋？教師演示Flash 動畫，介紹滲透實驗裝置，漏斗半透膜內(nèi)為蔗糖液、外為清水，讓學(xué)生分析液面上升原因：只有當(dāng)半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差時，水才能透過膜，明確滲透作用概念和發(fā)生條件是半透膜和膜兩側(cè)的濃度差。就細(xì)胞滲透吸水的實例和原理基礎(chǔ)上，教師用多媒體播放自由擴(kuò)散動畫，明確自由擴(kuò)散所需條件，概念和特點。針對對比過程中學(xué)生提出的人工膜和細(xì)胞膜能否等同認(rèn)識的疑問，引導(dǎo)學(xué)生分析水分子透過人工膜和細(xì)胞膜的擴(kuò)散情況異同。

第二步，分析問題，作出假說。分析水分子透過人工膜和細(xì)胞膜的擴(kuò)散情況不一致時，引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞膜的選擇透過性與膜上成分有關(guān)，人工膜和細(xì)胞膜組成均含有磷脂成分，不同在于人工膜無蛋白質(zhì)。接著，學(xué)生區(qū)分幾種以自由擴(kuò)散方式通過膜的物質(zhì)特性：氣體體積小能通過磷脂分子間的縫隙;脂溶性和非脂溶性的水分子不能通過磷脂分子間的縫隙，但均能以自由擴(kuò)散方式通過含磷脂的人工膜和細(xì)胞膜。同時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)水分子并沒有全部通過人工膜，但通過了細(xì)胞膜，結(jié)合蛋白質(zhì)親水的功能特點，推理得出水分子跨膜擴(kuò)散的方式還有協(xié)助擴(kuò)散。再者，啟發(fā)學(xué)生從蛋白質(zhì)的角度思考：像葡萄糖、氨基酸等分子質(zhì)量相對較大的物質(zhì)和吸引水分子后體積變大的帶電荷的離子只通過細(xì)胞膜的信息，怎么解釋？學(xué)生回憶蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量決定細(xì)胞膜功能復(fù)雜性的特點，最終確定細(xì)胞膜的選擇性與膜蛋白質(zhì)有關(guān)的假說的合理性。

第三步，依據(jù)假說，演繹推理。假設(shè)細(xì)胞膜具有一定選擇性與膜上蛋白質(zhì)有關(guān)。安排1組同學(xué)匯報，利用水分子進(jìn)出細(xì)胞膜有無蛋白質(zhì)成分的情況下，能否實現(xiàn)過膜情況進(jìn)行推理假說指導(dǎo)學(xué)生對自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)行對比分析，最終推理得出協(xié)助擴(kuò)散的特點，為后續(xù)設(shè)計實驗做鋪墊，

第四步，設(shè)計實施，驗證結(jié)果。本研究由于教學(xué)條件和時間的局限性，安排其他兩組同學(xué)課后查找相關(guān)的實驗事實來證明觀點進(jìn)行假說的實驗論證。

實例：在哺乳動物的紅細(xì)胞移入低滲溶液后，紅細(xì)胞很快就會吸水膨脹而溶血（細(xì)胞膜上存在大量的水通道蛋白，使得水分子很快進(jìn)入了細(xì)胞內(nèi)部 ） ，水生動物的卵母細(xì)胞在低滲溶液中不膨脹（細(xì)胞膜上的水通道蛋白就比較少，單純以自由擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞，明顯較慢 ）。的確，自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的動力雖然都是濃度差，但是由水通道蛋白介導(dǎo)的水分轉(zhuǎn)運具有活化能低、水通透系數(shù)高、選擇性強(qiáng)、無溫度依賴性的特點，所以水分子通過水通道要比通過磷脂分子層的速率快得多。

第五步，分析結(jié)果，得出結(jié)論。教師借助動畫演示“協(xié)助擴(kuò)散”動態(tài)過程，引導(dǎo)學(xué)生描述實例的重要信息，與協(xié)助擴(kuò)散對應(yīng)，分析協(xié)助擴(kuò)散所需要條件，概念和特點。有了上面的鋪墊，協(xié)助擴(kuò)散的概念已經(jīng)呼之欲出。此時，給學(xué)生2分鐘時間閱讀教材“被動運輸”部分內(nèi)容介紹，師生共同完成概念圖，對協(xié)助擴(kuò)散和自由運輸進(jìn)行歸類，突出二者的區(qū)別和聯(lián)系，在展臺請代表展示闡述具體內(nèi)容，對本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，教師給予補充。

五、教學(xué)反思

本節(jié)的重點是物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?，難點是滲透作用原理。利用物質(zhì)跨膜的具體實例來推理探究學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?，結(jié)合動畫，圖表信息解讀等進(jìn)行形象化教學(xué)，化抽象為具體，解決了教學(xué)的重點與難點問題;利用假說-演繹法的科學(xué)探究過程引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組合作探究，培養(yǎng)了善于發(fā)現(xiàn)解決問題的意識和能力。但是限于課時，高中藝術(shù)生自主探究機(jī)會不多，本節(jié)課在既定時間內(nèi)按預(yù)定目標(biāo)完成教學(xué)任務(wù)，但是只有部分學(xué)生在“問題”的引導(dǎo)下，主動參與整個探究過程。

參考文獻(xiàn)

[1]曹燕波.以實驗?zāi)Ｐ蜑檩d體的“滲透作用”教學(xué)設(shè)計[J].生物學(xué)通報，2018，53（6）：21.