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1、基于前沿科学，设计“物质跨膜运输的方式”基于前沿科学，设计“物质跨膜运输的方式” 打开文本图片集 1教材分析及设计思路 人教版高中生物必修1分子与细胞第四章第二节“物质跨膜运输的方式”内容包括被动运输（分为自由扩散和协助扩散）和主动运输两部分，此外还介绍了胞吞和胞吐。配套的教师用书中，建议教学思路为：展示现象一提出问题一解释原理一总结概念，采用讲授和讨论相结合的方法去完成既定的教学目标。 认真钻研本节课的内涵和外延，发现与本节课内容相关的诺贝尔奖项有很多。教师可以这些细胞膜结构和功能相关的诺贝尔奖以及结构生物学发展史中的热点问题（如葡萄糖膜转运蛋白等）为题材，来设计本节课的教学。这恰恰切合教育
2、部颁布的20XX年普通高等学校招生全国统一考试大纲生物中“关注对科学、技术和社会发展有重大影响的，与生命科学相关的突出成就和热点问题”的考核目标与要求。鉴于此，笔者将相关诺贝尔奖及其他科学前沿与常规教学的基本思路相整合设计“物质跨膜运输的方式”这节课，设计思路为：课前预习（整理相关诺贝尔奖；观看颜宁演讲）预习成果展示动画演示（形成对三种物质跨膜运输的感性认识）多彩活动，突破重点（旋转门演示；图表分析）模型建构，深化理解。 2教学目标 （1）说明物质进出细胞的方式；进行图表数据的解读。 （2）培养提出问题的能力；培养解读图表数据及建立数学模型的能力；联系生活实际，运用相关知识解释生产、生活现象。
3、 （3）通过课前查阅与细胞膜结构和功能相关的诺贝尔奖的科学事件及观看中国结构生物学家颜宁在中央一台开讲啦栏目上的精彩演讲，激发学习兴趣，培养科学精神和科学态度；树立结构和功能相统一的观点。 3教学重点和难点 本节课的教学重点是物质跨膜运输的几种方式的异同比较；教学难点是主动运输及其意义。 4教学过程 4.1课前预习：搜集整理与本节课内容相关的诺贝 （1）教师要求学生在上课查阅资料，搜集整理与细胞膜结构和功能相关的诺贝尔奖科学发展史，并完成表1。 设计意图：学生自己检索，培养信息检索查询能力，同时在检索与整理过程中发现有这么多诺贝尔奖项与高中生物相关联，提升生物学在学生心目中的地位。 （2）学生
4、观看中国结构生物学家、著名女科学家颜宁在开讲啦第192期中的精彩演讲。 设计意图：让学生了解科学前沿，认识到高中生物知识并非离前沿科学非常遥远；同时激发学生学习本节课的激情和欲望。 4.2预习成果展示，激情步入新课 教师请几位学生列举他们所搜索到的与细胞膜结构和功能相关的诺贝尔奖；谈谈观看颜宁演讲之后的感想。 教师对于学生的成果给予积极评价，顺势提出问题：“有关细胞膜的结构和功能的研究取得如此多的成果，那么细胞膜在控制物质进出方面有哪些不同的方式以及与其相适应的结构呢？” 教师展示脂双层对不同物质的通透性的图片（图1），并提出问题.哪些分子能通过脂双层，哪些不能通过？教师引导学生从细胞膜在结构
5、和功能相统一的观点，分析物质的跨膜运输。 设计意图：首先利用预习成果展示激发学生学习本节课的欲望；同时使学生认识到细胞膜能够控制物质进出肯定有相应的结构与之相适应，从而引入载体蛋白概念，同时树立结构与功能相适应的生物学观点。 4.3动画演示，形成对三种跨膜转运的感性认识 教师演示物质跨膜运输的三种方式（自由扩散、协助扩散和主动运输）的动画，要求学生结合动画，以小组为单位讨论三种运输方式的异同点，并完成表2。表2物质跨膜运输方式的比较 设计意图：教师以动画形式展示三种跨膜运输方式，使学生形成对不同运输方式的感性认识。然后，学生小组讨论，深化认识，总结出不同运输方式之间的异同。 4.4多彩活动，突
6、破重难点 4.4.1旋转门载体蛋白的最佳比喻 颜宁说：“把葡萄糖膜转运蛋白看作是旋转门是最佳的比喻。”故教师可以旋转门模拟葡萄糖膜转运蛋白突破学生对载体蛋白及其作用方式的感性认识。具体设计是：让两位学生（甲和乙）上讲台，双臂平展开，相互垂直成四个直角，顺时针或逆时针旋转，构成“旋转门”，以模拟葡萄糖膜转运蛋白；学生丙代表葡萄糖分子；学生丁代表木糖分子。活动课时，让学生丙走近“旋转门”并紧贴其中一个学生的手臂随之转到黑板一侧，然后脱离手臂，站到黑板前；丁学生走近“旋转门”后，没有被“转运”到黑板前，而是径直回到自己的座位。针对这个活动，教师可以提出问题：为什么丙学生可以被“转运”，而丁学生没有被
7、“转运”？这体现了载体蛋白的什么特性？ 设计意图：利用课前预习的素材，设计学生活动，激发学生学习兴趣。以旋转门模拟载体蛋白对物质的转运，使得抽象的结构和过程形象化具体化，加深学生认识。 4.4.2图表并用，突破主动运输及其意义 教师要求学生结合图2和表3，讨论以下问题：（1）图2中哪种离子通过主动运输进入细胞？（2）图2中哪种离子通过主动运输排出细胞？（3）结合图2和表3，你是如何作出以上判断的？主动运输对于细胞生命活动而言，又有哪些重要意义？ 设计意图：教师通过图表数据，指明不同离子在细胞内外浓度不同且浓度差很大，以此引导学生分析造成这种浓度差的原因，以及引导学生思考主动运输对于生物体的意义
8、。这样不仅培养学生处理图表信息能力，还有助于提升学生科学探究核心素养。 4.5大分子物质进出细胞胞吞与胞吐 教师提出问题：主动运输能够转运小分子物质或离子，但是面对大分子如蛋白质，载体蛋白无能为力，那么细胞又是怎样将大分子物质运进或运出细胞的呢？ 教师展示分泌蛋白合成及分泌的过程图，指出大分子物质进出细胞通过胞吞和胞吐的方式进行。而后，简单介绍20XX年诺贝尔奖获得者美国科学家詹姆斯罗斯曼、兰迪舒克曼和德国科学家托马斯C苏德霍夫的关于“囊泡运输机制”的研究，深化学生对胞吞胞吐的认识和理解。 设计意图：以设问引发认知冲突，激发学生求知欲；以图片形象展示胞吞胞吐过程；以科学前沿知识深化学生认识。
9、4.6模型建构.深化认识 教师要求学生在给定的坐标上构建物质跨膜运输方式的数学模型，通过数学模型加深对课堂知识的理解及应用（教师在坐标上标注自变量、因變量及相关限制条件）。 设计意图：教师以构建数学模型的方式，加深学生对三种物质跨膜运输的认识，使学生理解不同因素对三种运输方式速率的影响，同时对于培养学生模型构建能力、深度思考能力也有极大帮助。 5课后反思 教师将诺贝尔奖项及其他前沿科学发现融合到课堂教学，使课本知识既有内涵又有外延，课堂教学既饱满又不乏激情。这样既激发了学生学习的兴趣又培养了学生的科学精神和科学态度，尤其是颜宁在开讲啦栏目中的精彩演讲，对培养学生的核心素养起到了推波助澜的作用。教师在课堂上“穿针引线”，成为学生活动的组织者、引导者，鼓励学生大胆创新与探索，培养学生交流与合作和终身学习的理念，使每个学生都得到充分的发展。 4