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        基于前沿科學(xué),設(shè)計“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健?/h1>
        2018-01-19 08:41:50攔生發(fā)馬小明
        中學(xué)生物學(xué) 2018年3期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計教師學(xué)生

        攔生發(fā) 馬小明

        1教材分析及設(shè)計思路

        人教版高中生物《必修1·分子與細(xì)胞》第四章第二節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健眱?nèi)容包括被動運輸(分為自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散)和主動運輸兩部分,此外還介紹了胞吞和胞吐。配套的教師用書中,建議教學(xué)思路為:展示現(xiàn)象一提出問題一解釋原理一總結(jié)概念,采用講授和討論相結(jié)合的方法去完成既定的教學(xué)目標(biāo)。

        認(rèn)真鉆研本節(jié)課的內(nèi)涵和外延,發(fā)現(xiàn)與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的諾貝爾獎項有很多。教師可以這些細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的諾貝爾獎以及結(jié)構(gòu)生物學(xué)發(fā)展史中的熱點問題(如葡萄糖膜轉(zhuǎn)運蛋白等)為題材,來設(shè)計本節(jié)課的教學(xué)。這恰恰切合教育部頒布的《2017年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱·生物》中“關(guān)注對科學(xué)、技術(shù)和社會發(fā)展有重大影響的,與生命科學(xué)相關(guān)的突出成就和熱點問題”的考核目標(biāo)與要求。鑒于此,筆者將相關(guān)諾貝爾獎及其他科學(xué)前沿與常規(guī)教學(xué)的基本思路相整合設(shè)計“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健边@節(jié)課,設(shè)計思路為:課前預(yù)習(xí)(整理相關(guān)諾貝爾獎;觀看顏寧演講)→預(yù)習(xí)成果展示→動畫演示(形成對三種物質(zhì)跨膜運輸?shù)母行哉J(rèn)識)→多彩活動,突破重點(旋轉(zhuǎn)門演示;圖表分析)→模型建構(gòu),深化理解。

        2教學(xué)目標(biāo)

        (1)說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式;進(jìn)行圖表數(shù)據(jù)的解讀。

        (2)培養(yǎng)提出問題的能力;培養(yǎng)解讀圖表數(shù)據(jù)及建立數(shù)學(xué)模型的能力;聯(lián)系生活實際,運用相關(guān)知識解釋生產(chǎn)、生活現(xiàn)象。

        (3)通過課前查閱與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的諾貝爾獎的科學(xué)事件及觀看中國結(jié)構(gòu)生物學(xué)家顏寧在中央一臺《開講啦》欄目上的精彩演講,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度;樹立結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的觀點。

        3教學(xué)重點和難點

        本節(jié)課的教學(xué)重點是物質(zhì)跨膜運輸?shù)膸追N方式的異同比較;教學(xué)難點是主動運輸及其意義。

        4教學(xué)過程

        4.1課前預(yù)習(xí):搜集整理與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的諾貝

        (1)教師要求學(xué)生在上課查閱資料,搜集整理與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的諾貝爾獎科學(xué)發(fā)展史,并完成表1。

        設(shè)計意圖:學(xué)生自己檢索,培養(yǎng)信息檢索查詢能力,同時在檢索與整理過程中發(fā)現(xiàn)有這么多諾貝爾獎項與高中生物相關(guān)聯(lián),提升生物學(xué)在學(xué)生心目中的地位。

        (2)學(xué)生觀看中國結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、著名女科學(xué)家顏寧在《開講啦》第192期中的精彩演講。

        設(shè)計意圖:讓學(xué)生了解科學(xué)前沿,認(rèn)識到高中生物知識并非離前沿科學(xué)非常遙遠(yuǎn);同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的激情和欲望。

        4.2預(yù)習(xí)成果展示,激情步入新課

        教師請幾位學(xué)生列舉他們所搜索到的與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的諾貝爾獎;談?wù)動^看顏寧演講之后的感想。

        教師對于學(xué)生的成果給予積極評價,順勢提出問題:“有關(guān)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能的研究取得如此多的成果,那么細(xì)胞膜在控制物質(zhì)進(jìn)出方面有哪些不同的方式以及與其相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)呢?”

        教師展示脂雙層對不同物質(zhì)的通透性的圖片(圖1),并提出問題.哪些分子能通過脂雙層,哪些不能通過?教師引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞膜在結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的觀點,分析物質(zhì)的跨膜運輸。

        設(shè)計意圖:首先利用預(yù)習(xí)成果展示激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的欲望;同時使學(xué)生認(rèn)識到細(xì)胞膜能夠控制物質(zhì)進(jìn)出肯定有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與之相適應(yīng),從而引入載體蛋白概念,同時樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點。

        4.3動畫演示,形成對三種跨膜轉(zhuǎn)運的感性認(rèn)識

        教師演示物質(zhì)跨膜運輸?shù)娜N方式(自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動運輸)的動畫,要求學(xué)生結(jié)合動畫,以小組為單位討論三種運輸方式的異同點,并完成表2。表2物質(zhì)跨膜運輸方式的比較

        設(shè)計意圖:教師以動畫形式展示三種跨膜運輸方式,使學(xué)生形成對不同運輸方式的感性認(rèn)識。然后,學(xué)生小組討論,深化認(rèn)識,總結(jié)出不同運輸方式之間的異同。

        4.4多彩活動,突破重難點

        4.4.1旋轉(zhuǎn)門——載體蛋白的最佳比喻

        顏寧說:“把葡萄糖膜轉(zhuǎn)運蛋白看作是旋轉(zhuǎn)門是最佳的比喻?!惫式處熆梢孕D(zhuǎn)門模擬葡萄糖膜轉(zhuǎn)運蛋白突破學(xué)生對載體蛋白及其作用方式的感性認(rèn)識。具體設(shè)計是:讓兩位學(xué)生(甲和乙)上講臺,雙臂平展開,相互垂直成四個直角,順時針或逆時針旋轉(zhuǎn),構(gòu)成“旋轉(zhuǎn)門”,以模擬葡萄糖膜轉(zhuǎn)運蛋白;學(xué)生丙代表葡萄糖分子;學(xué)生丁代表木糖分子?;顒诱n時,讓學(xué)生丙走近“旋轉(zhuǎn)門”并緊貼其中一個學(xué)生的手臂隨之轉(zhuǎn)到黑板一側(cè),然后脫離手臂,站到黑板前;丁學(xué)生走近“旋轉(zhuǎn)門”后,沒有被“轉(zhuǎn)運”到黑板前,而是徑直回到自己的座位。針對這個活動,教師可以提出問題:為什么丙學(xué)生可以被“轉(zhuǎn)運”,而丁學(xué)生沒有被“轉(zhuǎn)運”?這體現(xiàn)了載體蛋白的什么特性?

        設(shè)計意圖:利用課前預(yù)習(xí)的素材,設(shè)計學(xué)生活動,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。以旋轉(zhuǎn)門模擬載體蛋白對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運,使得抽象的結(jié)構(gòu)和過程形象化具體化,加深學(xué)生認(rèn)識。

        4.4.2圖表并用,突破主動運輸及其意義

        教師要求學(xué)生結(jié)合圖2和表3,討論以下問題:(1)圖2中哪種離子通過主動運輸進(jìn)入細(xì)胞?(2)圖2中哪種離子通過主動運輸排出細(xì)胞?(3)結(jié)合圖2和表3,你是如何作出以上判斷的?主動運輸對于細(xì)胞生命活動而言,又有哪些重要意義?

        設(shè)計意圖:教師通過圖表數(shù)據(jù),指明不同離子在細(xì)胞內(nèi)外濃度不同且濃度差很大,以此引導(dǎo)學(xué)生分析造成這種濃度差的原因,以及引導(dǎo)學(xué)生思考主動運輸對于生物體的意義。這樣不僅培養(yǎng)學(xué)生處理圖表信息能力,還有助于提升學(xué)生科學(xué)探究核心素養(yǎng)。

        4.5大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞——胞吞與胞吐

        教師提出問題:主動運輸能夠轉(zhuǎn)運小分子物質(zhì)或離子,但是面對大分子如蛋白質(zhì),載體蛋白無能為力,那么細(xì)胞又是怎樣將大分子物質(zhì)運進(jìn)或運出細(xì)胞的呢?

        教師展示分泌蛋白合成及分泌的過程圖,指出大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞通過胞吞和胞吐的方式進(jìn)行。而后,簡單介紹2013年諾貝爾獎獲得者美國科學(xué)家詹姆斯·羅斯曼、蘭迪·舒克曼和德國科學(xué)家托馬斯·C·蘇德霍夫的關(guān)于“囊泡運輸機(jī)制”的研究,深化學(xué)生對胞吞胞吐的認(rèn)識和理解。

        設(shè)計意圖:以設(shè)問引發(fā)認(rèn)知沖突,激發(fā)學(xué)生求知欲;以圖片形象展示胞吞胞吐過程;以科學(xué)前沿知識深化學(xué)生認(rèn)識。

        4.6模型建構(gòu).深化認(rèn)識

        教師要求學(xué)生在給定的坐標(biāo)上構(gòu)建物質(zhì)跨膜運輸方式的數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)學(xué)模型加深對課堂知識的理解及應(yīng)用(教師在坐標(biāo)上標(biāo)注自變量、因變量及相關(guān)限制條件)。

        設(shè)計意圖:教師以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方式,加深學(xué)生對三種物質(zhì)跨膜運輸?shù)恼J(rèn)識,使學(xué)生理解不同因素對三種運輸方式速率的影響,同時對于培養(yǎng)學(xué)生模型構(gòu)建能力、深度思考能力也有極大幫助。

        5課后反思

        教師將諾貝爾獎項及其他前沿科學(xué)發(fā)現(xiàn)融合到課堂教學(xué),使課本知識既有內(nèi)涵又有外延,課堂教學(xué)既飽滿又不乏激情。這樣既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣又培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度,尤其是顏寧在《開講啦》欄目中的精彩演講,對培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)起到了推波助瀾的作用。教師在課堂上“穿針引線”,成為學(xué)生活動的組織者、引導(dǎo)者,鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新與探索,培養(yǎng)學(xué)生交流與合作和終身學(xué)習(xí)的理念,使每個學(xué)生都得到充分的發(fā)展。

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