科学前沿　授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究教案3

“授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究”教学设计

湖北省宜昌市葛洲坝中学

龙佳

一、教材分析

本节内容是人教版高中生物必修1第4章的科学前沿，是对课文内容的拓展，讲述了两位科学家阿格雷和麦金农分别对水通道蛋白和离子通道蛋白的研究历程，通过学习和了解两位科学家的科研历程，不仅可以培养学生对科学的热爱，增强学生努力奋斗及社会责任意识，同时还可以让学生体验科学探究的思维过程和方法，落实学科核心素养。

二、学情分析

本节内容作为新授课，可以有两种处理方式。其一，完成必修1第4章第4节物质跨膜运输的方式后，即进行本节内容的教学。其二，在一轮复习到本章时进行本节内容的新授课。本文采用后者。原因如下：

首先，一轮复习时的学生一般处于高二下或高三上的学习阶段，此时的学生已经对物质跨膜运输的方式有了比较清晰的了解，不会因为本节内容中对水分子的运输方式的拓展造成知识点上的疑惑。同时，学生还具备了基本的生命观念——结构与功能相适应，通过本节内容的学习可以得到进一步清晰和明确化。另外，更为重要的一点是，此时的学生已比较全面的了解了科学实验中对照实验的基本原则及相关概念，通过本节的教学设计和实施，让对照实验的基础理论顺利转化为实践的过程奠定基础，达成教学目标。

三、教学目标

（一）知识目标：通过水通道蛋白的存在与水分子快速进出细胞的联系，进一步深化结构与功能相适应的生命观念。

（二）能力目标：在“泪如泉涌”的生活现象中，培养学生发现水分子仅以自由扩散方式进出细胞的矛盾，并进行问题分析和解决的理性思维能力，同时，引导学生通过小组合作，尝试运用科学实验及设计，培养学生科学探究精神。

（三）情感态度与价值观目标：感悟获得诺贝尔化学奖的科学家故事，树立青年一代热爱科学，努力奋斗的社会责任意识。

四、教学重难点

（一）教学重点：理解并掌握结构与功能相适应的生命观点，体验并应用理性思维方法对具体生物学问题展开思考，并运用科学探究的方法对问题进行解决。

（二）教学难点：批判性思维的过程，科学探究方法在具体生物学问题中的应用。

五、教学过程

教学基本环节

1.发现问题

具体过程

由视频“哭戏”入手，分析成语“泪如泉涌”中的生物学问题。

对应学科核心素养要求

理性思维

科学探究

2.作出假设

本环节让学生体验的基本思维过程具体来说如下：

理性思维

科学探究

体验科学探究关键环节

思维过程1：认识到水分子在细胞中存在区别于自由扩散的另外的运输方式，那是什么方式呢？

↓

思维过程2：主动回忆必修1第4章核心知识点：物质运输的基本方式（见图2）

图2

物质跨膜运输的方式

思维过程3：小分子物质水分子若存在协助扩散或主动运输的方式，则必定需要某种膜蛋白的帮助。

↓

大胆假设：某些细胞的细胞膜上存在特殊的膜蛋白帮助水分子快速进出细胞。

3.实验验证

3.1 理清方向，找准实验的目的和基本思路

理性思维

本环节对于学生思维能力的要求更高，难度更大，科学探究

因此，进行小组讨论尤为必要。其次，教师可适时给出命题“科学家们研究发现：细胞膜上的某蛋白质A可能与水分子进出有关。想一想，你该如何证明呢？”，帮助学生把思考的方向具体化，适当降低思维难度，为接下来的实验目的的得出及实验基本思路的确立奠定基础。

3.2

调用文献，感受实验材料的选择和利用

教师可以通过查阅原始科研文献，将文献中的实验材料稍作处理后呈现给学生进行选择和使用。

若学生没有提出疑问，此时教师应给出相应问题：

问题1：为什么用蛙卵细胞？（蛙是体外受精的动物，蛙卵细胞在低渗环境中不容易吸水涨破。）

问题2：蛙卵细胞膜上原本有蛋白质A吗？（没有）

问题3：为什么还需要用到50nL蒸馏水，它在实验中起什么作用？（空白对照）

3.3

小组合作，完成实验方案的设计和演绎

首先，进行小组内讨论，完成实验方案的设计和实验结果的预测，讨论时间可以为15分钟左右。接下来，小组展示，小组间进行质疑、补充、评价，最终获得较为合理和完善的方案。

有条件的学校，教师可带领学生完成实验，效果生命观念

更佳。若实验条件有限，教师可以借助多媒体等手段，4.得出结论

将科学家阿格雷当年的实验结果直观的展示给学生，从而帮助学生得出结论“某些细胞的细胞膜上确实存在某种蛋白质帮助水分子快速进出细胞”，并告诉学生，这种特殊的膜蛋白被称为“水通道蛋白”。

通过科学探究之路的探寻，不仅让学生体验科学探究的精神，同时可以进一步深化高中生物学上的重要生命观点“结构与功能相适应”，正是因为水通道蛋白的存在，才使得水分子可以有另一种快速进出细胞的方式，将生命观点无形中得到内化，且印象深刻。

感科学探究之魅力

谈青年学生之畅想

通过介绍美国科学家阿格雷及麦金农在通道蛋白上作出的杰出贡献及获得的成就，及近年来诺贝尔化学的颁发情况，鼓励学生畅通自己的感想。同时播放视频“青年榜样***”，借***的寄语，激励学生在科学的探索之路上孜孜前行，勇于拼搏，敢于奋斗，努力做对社会有用的人，达成学科核心素养的第4个要求“社会责任”意识的培养。

社会责任

六、板书设计

授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究

一、探幽通道蛋白的研究

二、结合诺奖，畅谈理想