科学前沿　授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究课堂实录【3】

人教版必修一《分子与细胞》

第四章

细胞的物质输入和输出

科学前沿 授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究

教

学

设

计

中山市龙山中学 谭艳娟

一、教材分析

1教材的地位和内容

“授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究”一节是人教版《必修1分子与细胞》第四章《细胞的物质输入和输出》最后一部分——“科学前沿”。其主题是利用科学史教育素材，通过引导学生分析科学家们的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，体验科技转化为生产力的喜悦。同时也进一步拓展物质跨膜运输的方式，为必修三神经元细胞静息电位和动作电位产生的离子基础作了知识准备，也有利于培养学生在学习过程中逐步发展科学思维。所以，这节的内容安排合理且必要。

2.课程三维目标的确定

（1）知识目标

①通过分析科学家发现通道蛋白的过程，阐述科学发现的一般规律。

②举例说明通道蛋白的种类。

③通道蛋白和载体蛋白的比较。

④总结膜蛋白的种类和功能。

（2）能力目标

①运用类比和对比的方法进行学习，抓住关键，掌握本质

。

②运用表格的方式，从多维角度进行总结。

③发挥空间想象力，利用材料构建生物膜模型。

（3）情感态度与价值观

①通过教师引导和小组分工合作的方式来提高学生的动手能力和分析归纳能力。

②正确认识科学价值观，感受科学的魅力。

③探讨建立生物膜模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。

3.重点、难点的确定

重点：通道蛋白的种类及与载体蛋白的比较。

难点：探讨建立生物膜模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。

4.学情分析

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对高二的学生而言，本节内容的学习相当于高三第一轮复习，因而笔者对课堂内容进行了适度整合，即：增加通道蛋白和载体蛋白的比较和总结常见膜蛋白的种类和功能，以到达对学习内容的拓展和升华。

高二学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性和逻辑性也已初步建立，但又不完善。对新鲜事物充满好奇，但又一知半解。因而通过科学史的学习逐步发展科学思维，通过科技转化为生产力的实例学习，通过分组构建模型的动手尝试等方式，达到培养学生理性思维、科学探究的能力。

5.教学方法

综合运用引导启发、对比归纳、联系实例等方法，配以多媒体辅助教学。尤其在构建生物膜模型活动中，以学生“自主、探究、合作”的学习方式来优化课堂学习，实现课程三维目标。

6.教具准备 多媒体课件、制作生物膜模型的材料（泡沫球、牙签、细铁丝、橡皮泥、剪刀、卡纸等）

7.课时安排 1课时

二、教学设计

1. 设计思想

这节课以教改的新《生物课程标准》所倡导的教学理念：面向全体学生、提高生物科学素养、倡导探究性学习为设计指导思想。把培养会学习的、具有高度科学文化素养和人文素养的人作为最终教学目标。借助多媒体辅助教学，充分进行学生的自主活动，科学地安排教学过程的各个环节和要素，通过教学技巧积极调动学生情绪，以达到教学过程的优化。

2. 设计思路

本节课采用“引出矛盾→解决矛盾→分析比较→学生活动→总结归纳”的教学模式。对课堂内容进行了适度整合，通过学生的构建模型活动，充分体现“自主、探究、合作”的学习方式，积极引导学生运用类比和对比的方法，借助表格，从多维角度对知识进行总结扩展。

3.教学过程

教师活动

[引入] （约3分钟）

红细胞吸水迅速涨破，到底有多快呢？通过相关的实验视频资料来了解。

观看红细胞吸水涨破的实验视频（来源于斯坦福大学的生物实验室）,并估算细胞吸水破裂的时间。

点燃学生的好奇之火，为后面的

“矛盾”埋下伏笔。

学生活动

设计意图

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[转折] 在流动镶嵌模型中，磷脂头部亲水，思考并讨论。

尾部疏水，所以水分子是很艰难地通过磷脂双分子层，这与红细胞吸水迅速涨破相矛盾。因而，科学家猜测，红细胞膜上存在一种特殊的通道能让水分子快速通过。

教师活动

[新课] （约36分钟）

一．水通道蛋白 [释疑] 科学家在红细胞膜上提取出一种能让水分子大量快速通过的蛋白质，称之为水通道蛋白。进一步介绍通道蛋白的种类。

科技转化为生产力：介绍全球首款水通道蛋白膜净水器。

阅读课本资料（P74），小组讨论合作学习：弄清通道蛋白的本质及在膜中的分布情况。

热烈讨论，尤其关注净水器的优点及价格。

学生活动

用“矛盾”吸引学生的注意力，提高课堂效率。

设计意图

引导学生自主学习。

正确认识科学价值观，感受科技的魅力。

介绍肾小管对水分重吸收过程中也有水通道蛋白的参与。

二．离子通道蛋白

[展示资料] 请结合图示思考：

1、图中各段产生的离子基础？

倾听记录。

扩展和延伸相关知识。

回忆并思考神经元细胞产生静息电位和

动作电位的离子基础，并回答老师提问。

温故知新，运用引

从图中获取有效信息，转运蛋白包括通道蛋白和载体蛋白。思考并区别两者参与的物质跨膜运输的具体方式。

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导启发、对比归纳等方法来培养学生获取信息的能力和表达能力，

实现“情感、态度与价值观”课程目标。

2、图中各段通过哪种转运蛋白？

展示2道选择题练习

例1．下列关于物质进出细胞的叙述正确的是 A. 膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程

B. 氧气浓度不会影响哺乳动物成熟红细胞对K的主动吸收

C. 胞吞与胞吐均是大分子物质进出细胞的方式

D. Na进出神经细胞均需要消耗ATP 例2．（2018年全国Ⅱ卷）下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是

++学生思考讨论，逐个分析选项，最终获得正确答案。

例1. 选 B A.错，载体蛋白参与协助扩散

B.正确，哺乳动物红细胞只能无氧呼吸。C.错，递质排出是胞吐，但递质不一定是大分子，如乙酰胆碱、氨基酸类的都是小分子。

D. Na进入神经细胞是协助扩散，不需要能量。

例2 选C A.错，该过程属于胞吞。

+讲练结合，提高学习效果。

A．巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散 B.错，该过程属于自由扩散。

B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输 C．神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输

D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输

三．通道蛋白和载体蛋白的比较

利用图片和表格，引导从多维角度比较通道蛋白和载体蛋白。

学生认真思考，根据已学知识，并从图片中获取信息，完成表格填空。

运用类比和对比的方法，借助表格，从多维角度对知识进行总结扩展。

C.正确。

D.错，甘油吸入细胞属于自由扩散。

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比较项目

是否结合

转运速率

转运方式

通道蛋白

载体蛋白

是

否

快

慢

协助扩散

协助扩散或主动运输

①通过“构建生物课堂探究1 蛋白质在磷脂双分子层的分布情况

学生思考讨论，并派代表在多媒体课件上演示——拖动蛋白质，突出“镶”、“嵌”、膜流动镶嵌模型”“贯穿”三种形式。

的活动，体现学生“自主、探究、合作”的学习方式。②通过教师引导和小组分工合作

的方式来提高学

课堂探究2 制作生物膜模型（耗时约15分钟）

教师随堂指导，积极参与学生讨论，总结出可行性意见，允许存在合理的差异等。

学生分组活动：由组长安排分工，利用提供的材料制作生物膜模型。

用圆形泡沫球做磷脂分子的头部。用牙签（一分为二）做磷脂分子的尾部。用较长的细铁丝把泡沫球穿起来，并在泡沫球上插上2只短牙签，这就做好了“磷脂单分子层”。用同样的方法再做一个“磷脂单分子层”，这样就做成了“磷脂双分子层”。用橡皮泥做蛋白质。一些“蛋白质”可以“漂浮”在膜的两侧，另一些可以“嵌入”或“贯穿”膜。可以用贯穿膜的“蛋白质”来帮助固定磷脂双分子层，穿铁丝的时候把它们穿上就是了。用绿色第5页

生的动手能力和分析归纳能力。

卡纸制作多糖借助透明胶和铁丝固定。各小组间存在差异。

成果展示：

四．常见膜蛋白的种类及其对应的（膜）功能

总结：6分钟

教师活动

利用图片，引导学生总结常见膜蛋白的种类及其对应的（膜）功能（列表比较）。学生活动

观察图片，认真思考，在教师引导下总结总结常见膜蛋白的种类，并举例说明对应的（膜）功能。

设计意图

①运用类比和对比的方法，借助表格，从多维角度对知识进种类

↓

转运蛋白

功能

行总结扩展。②控制物质进出细胞

利用结构与功能相适应的观进行细胞间信息交流

点解决问题。

受体蛋白

连接蛋白

酶

三、教学反思

维持细胞间黏着性

催化相关化学反应

本节课的教学设计是本着

“以学生为主体，教师为主导”的原则，通过教学资源和信息技术的整合，创建动手实践的教学情境，使学生自主探究、合作交流，去发现知识、理解知识和运用知识，让学生愿学、第6页

乐学、会学，发展成“终身学”。

本设计在教学时，根据学生已有的细胞膜成分和物质扩膜运输的基础，通过视频资料，设置矛盾，顺利引出主体（通道蛋白）；从学生的生活实际出发，让学生直观感受科技的魅力；本设计着重于学生活动——构建生物膜模型，通过小组分工合作的方式来提高学生的动手能力和分析归纳能力；授课班级是理科重点班，配合度极高。因此，从整体上很好的完成了三维课程目标。但还是有些“遗憾”。尤其是在分组构建模型时，部分小组无法在有限的时间内完成作品；部分模型制作还不够精致和准确。在小组讨论教学环节，少数学生还显得腼腆，不够热情大方；在回答问题时，声音不够洪亮，表达不够清晰准确等等。

前苏联教育学家苏霍姆林斯基在《给教师的建议》一文中指出：请你努力做到，使学生的知识不要成为最终目的，而要成为手段；不要让知识变成不动的、死的“行装”，而要使它们在学生的脑力劳动中、在集体的精神生活中、在学生的相互关系中、在精神财富交流的生动的、不断的过程中活起来，没有这种交流，就不可能设想有完满的智力的、道德的、情绪的、审美的发展。

共勉！

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