4.1被動(dòng)運(yùn)輸教學(xué)設(shè)計(jì)高一上學(xué)期生物人教版必修1

“高中生物學(xué)單元教學(xué)精品課程”課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)第*課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者***學(xué)校填寫學(xué)校全稱年級(jí)高一年級(jí)課題課時(shí)1被動(dòng)運(yùn)輸課型新授課?章/單元復(fù)習(xí)課□專題復(fù)習(xí)課□習(xí)題/試卷講評(píng)課□學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)課□其他□教學(xué)內(nèi)容分析《被動(dòng)運(yùn)輸》是人教版教材高一生物必修一第四章第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課主要包括動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水、植物細(xì)胞的吸水和失水、質(zhì)壁分離及其復(fù)原實(shí)驗(yàn)、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散等內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)緊湊且聯(lián)系緊密。本節(jié)課既可以幫助學(xué)生鞏固前面所學(xué)細(xì)胞膜的知識(shí)，又可以為學(xué)生后面學(xué)習(xí)主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐的內(nèi)容作好鋪墊。學(xué)情分析學(xué)生在生活中對(duì)植物細(xì)胞的吸水和失水已經(jīng)有了基本的認(rèn)識(shí)，也都知道了植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的差別，為本節(jié)課學(xué)習(xí)做好了鋪墊。高一學(xué)生具備一定的分析和歸納能力，但分析復(fù)雜事物的能力有待提高，需要老師的引導(dǎo)。學(xué)習(xí)目標(biāo)確定1.分析擴(kuò)散和滲透作用，聯(lián)系紅細(xì)胞的吸水和失水，得出水進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的方式。2.通過(guò)水、無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖的運(yùn)輸方式，歸納概括被動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍?，?duì)比自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散特點(diǎn)。3.運(yùn)用物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)闹R(shí)，解釋生活現(xiàn)象。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：1.分析資料總結(jié)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸機(jī)制和特點(diǎn)。2.水進(jìn)出細(xì)胞的方式。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1.滲透作用的原理。2.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類與作用。任務(wù)實(shí)施過(guò)程學(xué)習(xí)任務(wù)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖情境導(dǎo)入腎臟作為人體中第一個(gè)可以移植的器官，全世界對(duì)合格的腎源需求量非常大，僅在中國(guó)患有腎病的人數(shù)就達(dá)1.2億人，因?yàn)楹细竦哪I源太少遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需求，對(duì)于大多數(shù)尿毒癥晚期患者主要依靠透析維持生命，一周透析34次，一次34小時(shí)，病人的生活質(zhì)量不高。于是科學(xué)家就開始研究“人工腎”。要想研究人工腎，就要知道腎臟的工作原理。腎臟是泌尿系統(tǒng)重要的器官，血液流經(jīng)腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)濾過(guò)后形成原尿；原尿流經(jīng)腎小管和集合管，在這里原尿中99%的水、全部葡萄糖和部分無(wú)機(jī)鹽等被重吸收，剩下少量水和無(wú)機(jī)鹽以及代謝廢物（如尿素）形成終尿排出體外。所以要研究人工腎就要弄清楚水、尿素、無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖等物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的運(yùn)輸方式。聯(lián)系生活，關(guān)愛尿毒癥病人，提出問題。任務(wù)1：水進(jìn)出細(xì)胞的方式1.水分子通過(guò)滲透作用進(jìn)出細(xì)胞。（1）實(shí)驗(yàn)：擴(kuò)散現(xiàn)象。紅墨水分別滴入熱水和冷水中，觀察擴(kuò)散現(xiàn)象和擴(kuò)散速度?？偨Y(jié)擴(kuò)散的概念：物質(zhì)從相對(duì)含量高的一側(cè)移動(dòng)到相對(duì)含量低的一側(cè)。（2）實(shí)驗(yàn)：滲透現(xiàn)象總結(jié)滲透作用發(fā)生的條件：半透膜和濃度差。（3）水通過(guò)滲透作用進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖片總結(jié)：紅細(xì)胞在等滲溶液中細(xì)胞形態(tài)不變；在低滲溶液中吸水破裂；在高滲溶液中失水皺縮。聯(lián)系生活：為什么輸液用0.9%的生理鹽水和5%的葡萄糖溶液？

為什么腌制的咸菜和糖制的果脯能保存更長(zhǎng)時(shí)間？總結(jié)：通過(guò)剛才的學(xué)習(xí)我們知道水通過(guò)滲透作用進(jìn)出細(xì)胞。水分子通過(guò)膜上磷脂分子的間隙進(jìn)出細(xì)胞，因此構(gòu)建人工腎需要有能讓水分子通過(guò)的滲透裝置。2.水分子通過(guò)水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞。資料1：水分子比較小，人們?cè)?jīng)以為它們可以自由穿過(guò)細(xì)胞膜的分子間隙而進(jìn)出細(xì)胞。后來(lái)，有人發(fā)現(xiàn)在動(dòng)物腎臟內(nèi)，水分子的跨膜運(yùn)輸速率遠(yuǎn)大于自由擴(kuò)散的速率。1950年，科學(xué)家在用氫的同位素標(biāo)記的水分子進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)水分子在通過(guò)細(xì)胞膜時(shí)的速率高于通過(guò)人工膜。此后，類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致?？茖W(xué)家推測(cè)：細(xì)胞中存在特殊的輸送水分子的通道，但是并沒有真正鑒定出水通道到底是由什么物質(zhì)構(gòu)成的。資料2：1988年，美國(guó)科學(xué)家阿格雷（P.Agre）成功地將構(gòu)成水通道的蛋白質(zhì)分離出來(lái)，證實(shí)了水通道蛋白的存在。目前人們已經(jīng)從細(xì)菌、酵母、植物、動(dòng)物的細(xì)胞中分離出多種水通道蛋白。在擬南芥的細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)35種水通道蛋白。在人類細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)了13種水通道蛋白，如腎小球的濾過(guò)作用和腎小管的重吸收作用，都與水通道蛋白的結(jié)構(gòu)和功能有直接關(guān)系。因此水除了通過(guò)滲透作用進(jìn)出細(xì)胞，大多數(shù)水分子通過(guò)水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞。所以我們的人工腎還需要具備水通道蛋白的功能，加快水的進(jìn)出。（二）無(wú)機(jī)鹽進(jìn)出細(xì)胞的方式。鉀、鈉、鈣在尿液中也存在，這些無(wú)機(jī)離子帶有電荷，不能通過(guò)自由擴(kuò)散穿過(guò)磷脂雙分子層。這些物質(zhì)是如何進(jìn)出細(xì)胞的呢？資料3：20世紀(jì)80年代，科學(xué)家從蠶豆保衛(wèi)細(xì)胞中檢測(cè)出鉀離子的通道。1998年，美國(guó)科學(xué)家麥金農(nóng)解析了鉀離子通道蛋白的立體結(jié)構(gòu)?？偨Y(jié)通道蛋白運(yùn)輸特點(diǎn)：分子或離子通過(guò)通道蛋白時(shí)，不需要與通道蛋白結(jié)合，運(yùn)輸時(shí)通道蛋白的自身構(gòu)象不改變。通道蛋白只容許與自身通道直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過(guò)，所以通道蛋白具有特異性，只允許特定的分子或離子通過(guò)。（三）葡萄糖進(jìn)出細(xì)胞的方式資料4：結(jié)合圖片：在腎臟中，葡萄糖出腎小球膜的方式。葡萄糖通過(guò)GLUT2出細(xì)胞，GLUT是運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白，共有5種?？偨Y(jié)：載體蛋白只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過(guò)，而且每次轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)都會(huì)發(fā)生自身構(gòu)象的改變。而且濃度差越大，運(yùn)輸速度越快。所以載體蛋白和通道蛋白一樣都具有特異性，只允許特定的分子或離子通過(guò)。通道蛋白和載體蛋白都是轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。它們有什么區(qū)別？如何更好地記住它們呢？學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：玻璃紙/洋蔥的內(nèi)表皮/魚鰾；紅墨水、蔗糖、漏斗，制作滲透裝置。分析現(xiàn)象：液面升高。分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：液面升高的原因？水分子能從漏斗經(jīng)過(guò)半透膜出來(lái)嗎？液面平衡分析：有沒有水分子進(jìn)出？膜兩側(cè)濃度一樣嗎？為什么水分子不再擴(kuò)散？分析滲透作用的條件——3組實(shí)驗(yàn)：1組：清水、半透膜、蔗糖溶液。

2組：清水、紗布、蔗糖溶液。

3組：30%蔗糖溶液、半透膜、30%蔗糖溶液。學(xué)生閱讀資料，分析資料學(xué)生總結(jié)導(dǎo)學(xué)案上的兩種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的區(qū)別表格。和老師一起做手掌操，記住兩種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的異同。提供實(shí)驗(yàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、口語(yǔ)表達(dá)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，同時(shí)充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。任務(wù)2：構(gòu)建被動(dòng)運(yùn)輸模型。剛才講解物質(zhì)運(yùn)輸均是從物質(zhì)多的環(huán)境運(yùn)輸?shù)轿镔|(zhì)少的環(huán)境，就像是騎車下坡不需要能量，這些運(yùn)輸過(guò)程不消耗能量，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。1.其中不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的被動(dòng)運(yùn)輸稱為自由擴(kuò)散；比如小分子物質(zhì)O2、CO2、尿素。脂溶性物質(zhì)甘油、脂肪酸等。2.需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（通道蛋白或者載體蛋白）的被動(dòng)運(yùn)輸稱為協(xié)助擴(kuò)散。例如葡萄糖通過(guò)載體蛋白GLUT1進(jìn)入紅細(xì)胞；水或離子通過(guò)通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞等。3.影響自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的因素，分析曲線圖。學(xué)生畫一畫被動(dòng)運(yùn)輸?shù)臈l件和分類。對(duì)多個(gè)資料分析歸納出被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆诸惡吞攸c(diǎn)。任務(wù)3：知識(shí)延伸現(xiàn)在我們知道要構(gòu)建人工腎，需要具備濾過(guò)作用，有類似磷脂的結(jié)構(gòu)、葡萄糖的載體蛋白、水通道蛋白、Na+、K+通道蛋白等結(jié)構(gòu)，還需要什么呢？其中腎臟的腎小球?yàn)V過(guò)量為180L/d，但是尿量為1.5L/d，因?yàn)樵蛑腥康钠咸烟?、大部分水、部分無(wú)機(jī)鹽被重吸收，它們的運(yùn)輸方式也是被動(dòng)運(yùn)輸嗎？我們下節(jié)課繼續(xù)學(xué)習(xí)，想辦法讓人工腎更加完善。除此之外，構(gòu)建人工腎還需要很多其他的技術(shù)突破，希望我們一起努力，幫助尿毒癥患者擁有健康美好的生活。學(xué)生閱讀資料，思考問題構(gòu)建人工腎不僅涉及被動(dòng)運(yùn)輸，還涉及主動(dòng)運(yùn)輸，為下節(jié)課做好鋪墊。板書設(shè)計(jì)特色學(xué)習(xí)資源分析、技術(shù)手段應(yīng)用說(shuō)明（結(jié)合教學(xué)特色和實(shí)際撰寫，可無(wú)）教學(xué)反思與改進(jìn)生物核心素養(yǎng)提出的關(guān)鍵能力是“增強(qiáng)學(xué)生在真實(shí)情境中解決問題的能力。”本節(jié)課結(jié)合尿毒癥患者的切身處境，提出人工腎的構(gòu)建。將學(xué)生逐漸帶入情境人工腎的構(gòu)建過(guò)程中，使其處于很想弄懂，但又無(wú)法弄懂的狀態(tài)。學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)尿液的形成過(guò)程，有所知但并非完全明白其中物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式，從而激發(fā)學(xué)生求知探索的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，使學(xué)生好奇、好學(xué)、想探究。利用自主學(xué)習(xí)和小組合作分析資料，分析各物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的特點(diǎn)，歸納被動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。培養(yǎng)了學(xué)生分析歸納的科學(xué)思維。運(yùn)用手掌操比較記憶兩種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的異同點(diǎn)，讓學(xué)生體會(huì)結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念。課程最后回扣主題情境構(gòu)建人工腎，幫助學(xué)生