科学前沿　授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究10分钟试讲教案

授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究

教学设计 十堰市郧阳中学 何晓慧

【教材分析】

本节内容是新课标人教版高中生物必修一第四章后的“科学前沿”。第四章的内容为《细胞的物质输入与输出》，整章内容讲述了细胞膜的物质运输方式以及与此相适应的细胞膜的结构。在此基础上引入新的科学知识“通道蛋白”，是对教材主干内容的补充和延伸，也是编者的一份希冀，旨在告诉学生“科学过程没有终点，现代科学生机勃勃，学生不应该仅仅了解科学的过去，更重要的是接触现代科学的许多生长点，以此唤起一代新人的努力”（选自教师用书——致教师）。使得他们学习了这一部分的内容后能够更加地感受到现代生命科学不息的脉动，从而把今日的学习融合到促进生命科学未来发展的事业中去。

【学情分析】

学生已经学习了物质跨膜运输的实例和方式，对水分子和无机离子进出细胞的方式有了一个深入的认识，同时也了解了细胞膜的结构及特点，这就为学习膜上的通道蛋白打下了知识基础。

【创新分析】

1、本节内容属于课后的科学前沿部分，老师们鲜有涉及，而此次尝试即是一个大胆的突破。我查阅了大量资料，并吸取了组内老师的一些优良建议，甚至还就相关问题咨询了大学老师，这里还要感谢他们的无私帮助！

2、由于知识内容在学生的教辅资料上没有涉及，学生对此知之甚少，所以为达到良好的预期效果，我在课前安排了资料查阅这一环节，从效果上来看，不仅实现了我的预期还很好地锻炼学生的资料检索能力。

3、课堂上设计学生多次回答问题、合作探究、请学生到讲台进行资料分享以及到黑板演板等，都是学生主体地位的良好体现。在具体实施过程中时刻注意“从学生出发，把学生当成课堂的主人”较好地贯彻落实了新课标精神，也努力地与即将迎来的新课改接轨。

4、为了组织好本次教学，我综合运用了多种新的教学手段，借助微课复习、网页资源等帮助学生实现新旧知识的过渡和新知识的补充扩展，均取得了较好的效果。

【学习目标】

知识目标

1、简述通道蛋白的概念。

2、了解通道蛋白的两种类型及研究意义。

3、比较通道蛋白和（普通）载体蛋白的异同。

能力目标：

1、训练逻辑思维的严密性，提升实验设计能力。

2、通过资料分析，进一步强化学生对关键信息的提取能力。

情感态度价值观：

1、

关注生命科学的新进展，激发对科学的热爱。

2、

通过通道蛋白的学习使学生树立生命现象复杂性的观点。

3、

培养善于思考、大胆推理、勇于实践的科学品质。

【学习重点】

1、

水通道蛋白的发现历程。

2、

通道蛋白和（普通）载体蛋白的异同

【学习难点】

水通道蛋白的发现历程。

【学习过程】

教学环节

教师活动

从熟悉的知识点入手，通过三首小诗和三幅动画形象生动地帮助学生回忆物质跨膜运输的几种方式，然后总结出两条规律：不同物质进/出同种细胞方式可能不同；同种物质进/出不同细胞方式也可能不同。这就是生命现象复杂性的一个体现，具体问题需要具体分析。过渡提问：细胞中最重要的化合物——H2O，它进出细胞的方式唯一吗？

带着疑问放映视频——潘长江5岁患尿崩症曾被医生下死亡通知，引起学生对尿崩症的兴趣，简单介绍尿崩症，点出尿崩症是由于肾小管集合管对水分的重吸收出了问题，导入今天学习的内容：授予诺贝尔化学奖通道蛋白的研究。两位美国科学家正是在通道蛋白的研究方面做出了重大发现因此被授予2003年诺贝尔化学奖。那么，什么是通道蛋白？引导学生看书学习新课。

学生活动

学生欣赏小诗回忆知识：自由扩散、协助扩散、主动运输。并总结规律。

设计意图

“诗情画意”引发学生关注，帮助回忆旧知，在新旧知识之间建立一定的联系。

多种教学媒体的辅助，进一步激发学生对新知的渴望。

复习巩固

（诗情画意忆旧识）

新课导入

（津津有味习新知）

兴致勃勃观看视频，学习潘长江的感恩之心，也对“尿崩症”引起兴趣。

找出通道蛋白的概念和分类。

分析前两则资料得出推论：水的跨膜转运除了自由扩散外, 还存在某种特殊的机制。

学生分析资料逐步思考水通道的发现过程，体会科学探索的艰辛和严谨性。

小组内热烈讨论，根据前面的资料科学地设计实验进行验证。

一、发现历程

事实1：人们很早就发现，肾小管具有极强的吸水能力，平均每天吸收水分约150升。而学习新知

自由扩散的吸水效率确实很低的。

水通道蛋白

事实2：某些细胞在低渗溶液中对水的通透

性很高,如将红细胞移入低渗溶液后，很快吸水

膨胀而破裂，用自由扩散却很难解释。

由这两则事实你能得出什么推论？

事实3：1950年，科学家利用同位素氚标记

水分子，测量了不同情况下水通透细胞膜的能

力，结果发现细胞膜对水的通透性远高于人造膜

（脂质体）。于是提出水通道的假说。

事实4：20世纪60年代，随着细胞膜离子

通道蛋白的发现，学者们推测细胞膜上极可能存

在专一性运输水分的蛋白质，即水通道。

但水通道到底是什么20多年来科学家做了

很多尝试，努力在红细胞等分离出水通道蛋白，

但都无功而返。

事实5：20世纪80年代，美国科学家彼得·阿

格雷（P.Agre）研究了不同的细胞膜蛋白，终于

在红细胞膜上发现一种28kD的疏水性跨膜蛋白合作探究式极有可能就是人们寻找已久的水通道！

学习

但如何证明这种膜蛋白就是水通道蛋白呢？

请大家发挥小组合作的智慧，在小组内热烈讨论，设计实验验证这种膜蛋白就是水通道蛋

资料分析环节锻炼学生的资料分析和理解能力，并体会科学探索的一般过程。

小组合作环节培养学生乐于合作，善于交流，大胆进行实验设计的能力。

白？

对学生的回答给与评价然后介绍阿格雷的验证试验，通过结果有力的说明了该种膜蛋白就是水通道蛋白，由此叩开了水通道研究的大门。

二、工作机制

介绍水通道蛋白又叫水孔蛋白，允许水分子成列地“手拉手”快速大量通过。

三、研究意义

学生进行资料分享，老师总结：主要是与人体体液平衡的维持有密切关系，对一些水代谢的相关疾病的研究有着重要的推动作用。

水通道的发现无疑进一步推动了人们对通道蛋白研究的热潮。直到1998年，麦金农博士测出了钾离子通道的立体结构，再一次震惊了所有的科学团体。

请学生自学书本P74相关内容，思考完成学案：1、什么是离子通道？2、离子通道有什么特点？3、研究离子通道的重要意义？

并就之前查阅的资料进行分享。

前后知识注意比较归纳，及时总结。

通过表格总结比较（普通）载体蛋白与通道蛋白的异同点，对知识进行一个升华。

学习伟人的巧妙设计，心生敬佩。

认真学习新知，勇敢地进行资料共享，关注科学前言的发展。

再次引发对离子通道的关注。自学课本离子通道的内容，踊跃发言。

思考完成学案。

讨论得出相同点。

用心体会，学习伟人身上的优良品质。

资料分享锻炼了学生课下主动查阅资料的能力，也引导学生关注最新科学进展，并学会交流。

这个环节采取学生自学的形式，培养学生独立思考自主学习能力。

总结归纳所学知识，培养比较学习的能力。

对学生进行情感态度的教育，启发他们始终保持一颗好奇心，热爱科学并勇于探索和实践。

及时巩固知识。

学习新知

离子通道蛋白

条分缕析辨不同：

通道蛋白与载体蛋白异同

他山之石可攻玉：

为什么成功过的是他们？

反观一下伟人们的探索过程，看看我们能从中得到哪些启示？展示几句阿格雷的名言金句，请学生从中体会伟人身上的闪光点。

“科学研究是我的乐趣，是能令我兴奋的事情，因为有永远无法预期的答案在前面……

”

“你没有必要非得‘A,B,C’,或进哈佛不可，但你必须有进取心，有目标并且身体力行去做。”

最后讲一个关于水通道发现过程的小故事，让学生进一步体会出阿格雷的科学精神。

总结回顾本节所学，精选题目进行练习。

小结和巩固

课堂总结和检测。

【教后反思】

本节课在设计上具有一定的美感，从一开始“诗情画意忆旧识”就深深地吸引了学生（从回忆旧知中构建新知，符合学生的认知规律），再到最后的“他山之石可攻玉”，每个教学环节的设计都是在深思熟虑后才定下来的。

丰富的教学媒体激发了学生强烈的学习兴趣，学生参与度较高，如单独回答和小组合作环节学生都表现出了极高的学习热情。而课下的资料查阅锻炼了学生查找资料并总结归类的能力，课上的资料共享又极大地锻炼了学生的表达交流能力。

这节课还有一个很大的亮点在与最后的情感教育环节，请语文课代表进行角色朗读，很

快将学生带入了科学家的情境，帮助学生能够更好地去体会和感悟伟人的优良品质，相信对每位同学都是一种科学态度的熏陶，进一步激发了他们对科学的热爱和探索之心。

最后，在课程内容的安排上，虽然这类课程“无据可依”，但我还是在广泛查阅资料并做了充分的准备之后精心地设计教学环节，详略适当，重点突出，圆满地完成了本节课的既定目标，也带着学生重走了一遍科学探索之路，体会了科学探索的艰辛并启发他们关注最新的科学进展，培养良好的科学品质。我想，这应该就是一节有“灵魂”的课堂吧。

但美中不足的是最后的“他山之石可攻玉”环节，由于时间有限没能让更多的学生起来交流自己的感想，我将在以后的课堂中不断注重在这方面的投入，让课堂教学更好地实现它的“育人”效果。