資源簡介

高中生物《主動運輸和胞吞、胞吐》教學設計
教材分析
本節內容位于人教版新教材第4章第二節內容，是對物質進出細胞方式的補充，包括小分子或離子逆濃度梯度進出細胞的方式和大分子物質進出細胞的方式。本節內容可借助資料、圖像對幾種跨膜運輸方式的探究，培養學生對圖表數據的解讀能力，即信息解讀和知識遷移轉化的能力。同時又是對生物膜具有流動性的一個很好的佐證。對學生理解細胞是基本的生命系統有著重要的意義。
學情分析
本節的授課對象是高一學生，在初中階段，學生對物質交換有了很膚淺的了解，通過前幾章的學習，學生已經具備了一些認知能力，為新知識的學習奠定了基礎。同時經過前階段的新課程學習，他們具備了群體討論，并大膽說出自己的想法和理論依據的能力。對事物的探究有激情，但往往對探究的目的性及過程、結論的形成缺乏科學思維，需要教師的引導。
核心素養目標
1.科學思維：通過對鳳眼蓮根細胞吸收磷酸鹽的實驗數據的分析，歸納概括主動運輸的特點；并通過資料分析歸納胞吞胞吐的特點；
2.生命觀念：通過總結物質跨膜運輸方式與細胞結構的關系，進一步認識生物體結構與功能相適應的特點。
3.科學探究：引導學生比較被動運輸與主動運輸的區別，并能設計實驗判斷物質運輸方式。
4.社會責任：課題通過水體富營養化導入，后面圍繞評價鳳眼蓮對磷酸鹽的吸收情況展開新課教學，讓學生在學習知識的同時體會對生態環境保護的責任
教學重難點
1.重點
（1）主動運輸的特點、過程、意義。
（2）胞吞、胞吐的過程、特點。
（3）不同運輸方式比較。
2.難點：
（1）主動運輸的概念建構。
（2）胞吞、胞吐的特點。
教學過程
學習任務一
資料1：實驗研究發現，在0.01mmol/L的H2PO4-濃度下，鳳眼蓮根細胞中的磷酸鹽濃度為0.04-0.12mmol/L ，此時細胞仍能吸收磷。
思考1：根據資料2可判斷鳳眼蓮根細胞吸收磷有什么特征？
資料2：為開展鳳眼蓮治理水體富營養化的研究，研究者將大蒜的根分別浸入不同濃度的磷酸鹽溶液中，在相同且適宜的條件下培養一段時間，測得下圖所示的磷吸收速率曲線。
思考2：根據圖示信息判斷，鳳眼蓮根細胞吸收磷可能是自由擴散嗎？可能是協助擴散嗎，依據是什么？
設計意圖：在復習自由擴散、協助擴散的過程中，認識到主動運輸的第一個特征：需要轉運蛋白的參與。
資料3：研究發現將鳳眼蓮根細胞浸入含DNP（DNP能抑制線粒體的功能）的磷酸鹽溶液中，細胞吸收磷的速率明顯下降。
思考3：此實驗說明鳳眼蓮根細胞吸收磷還具有什么特征？
學生分析數據，很容易得出是從低濃度向高濃度運輸，即逆濃度梯度的運輸。
設計意圖：形成認知沖突，體會到主動運輸的第二個特征。
師：請結合上述探究歸納主動運輸的特點。
思考4：你能根據主動運輸特點，給出主動運輸的定義嗎？
思考5：這種運輸方式明顯不同于我們學過的自由擴散和協助擴散，它是如何發生的呢？請大家觀看視頻，主動運輸的過程，小組結合動畫討論并分步解析吸收磷酸二氫根的過程。
小組合作：根據動畫，結合學習卡上的任務，合作學習寫出H2PO4-主動運輸的分步驟過程。
設計意圖：這是本節課的難點，學生先看動畫，形成感性認識，再分析圖解，在組內互助的基礎上認識介導主動運輸的載體蛋白具有特異性、在細胞提供能量時發生構象改變等特點。從而在分子機制層面區分協助擴散和主動運輸，以實現難點的突破。
思考6：主動運輸是特例還是普遍存在的，你還能舉出主動運輸的其他實例嗎？
資料4：囊性纖維病主要病因是肺泡上皮細胞表面轉運cl-的轉運蛋白結構改變，功能異常，導致患者支氣管中黏液增多，造成細菌感染。
思考7：這些細胞為什么要消耗能量去運輸這些物質呢？
設計意圖：過渡到主動運輸的意義。
主動運輸的意義：選擇性吸收所需要的物質，排出代謝廢物和有害物質，從而為細胞和個體生命活動提供物質保障。
學習任務二：大分子物質跨膜運輸
過渡：被動運輸和主動運輸針對的是小分子和離子，像胰島素、胃蛋白酶這樣的分泌蛋白，是通過哪種運輸方式分泌到細胞外的呢？
以分泌蛋白出膜和病毒侵染細胞為例播放動畫，引導學生分析胞吐、胞吞的過程及特點。
學習任務三：比較自由擴散、協助擴散和主動運輸
列表比較跨膜運輸的三種方式。說出區分自由擴散與協助擴散，以及區分協助擴散和主動運輸的實驗思路。
設計意圖：通過列表的方式，對兩節課所學核心內容進行總結梳理，給后續的實驗探究奠定知識基礎，做好準備工作。
過渡：植物除了吸收磷這樣的大量元素，還需要一些微量元素。比如洋蔥細胞會吸收鉬。缺鉬會影響植物吸收磷元素等多種生命活動。植物細胞主要以鉬酸根的形式吸收鉬，該過程是哪種運輸方式？
實驗探究：
背景1：用丙二酸鈉（呼吸作用抑制劑）溶液浸泡約2分鐘，可抑制洋蔥細胞的呼吸作用。
背景2：洋蔥鱗片葉外表皮中的花青素是天然酸堿指示劑，鉬酸根會使液泡pH增大，出現綠色，甚至藍色。
小組合作：完成學習卡上的實驗方案設計，選派發言人交流。
選取有代表性的小組進行展示，并明確正確操作流程、注意事項。
設計意圖：逐一引導，給出抑制劑、觀察指標等，降低學生學習的障礙。先設計，再修改，最后實驗，以提高實驗的成功率。
學生實驗，教師巡視全場，進行指導和評價。選取有代表性的實驗現象進行拍照，展示到大屏幕上，作為教學素材。
引導學生基于各自的實驗結果，得出結論。
學習任務四：認識主動運輸的意義
過渡：除了上述實例，主動運輸廣泛存在于植物細胞、動物細胞和微生物細胞中。介紹輪藻細胞吸收鉀離子、人紅細胞吸收鉀離子、甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘等實例，引發學生思考：細胞為什么要消耗能量去運輸這些物質呢？
設計意圖：過渡到主動運輸的意義。
主動運輸的意義：選擇性吸收所需要的物質，排出代謝廢物和有害物質，從而為細胞和個體生命活動提供物質保障。
學習任務五：溫故知新掌握胞吞胞吐的特點
提問：被動運輸和主動運輸針對的是小分子和離子，像胰島素、胃蛋白酶這樣的分泌蛋白，是通過哪種運輸方式分泌到細胞外的呢？
胞吐時，囊泡移動到細胞膜附近，與細胞膜融合，將要運輸的大分子排出細胞。胞吐時則是相反的過程，細胞膜向內凹陷形成小囊。胞吞胞吐都是普遍存在的現象，也需要細胞消耗呼吸作用所釋放的能量。
通過新冠病毒等例子，介紹胞吞、胞吞確實需要多種蛋白質的參與，也需要能量。
設計意圖：歸納概括胞吞胞吐的特點。

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