4.1被动运输教学设计高一上学期生物人教版必修1
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因此水除了通过渗透作用进出细胞，大多数水分子通过水通道蛋白进出细胞。所以我们的人工肾还需要具备水通道蛋白的功能，加快水的进出。
（二）无机盐进出细胞的方式。
钾、钠、钙在尿液中也存在，这些无机离子带有电荷，不能通过自由扩散穿过磷脂双分子层。这些物质是如何进出细胞的呢？
资料3：20世纪80年代，科学家从蚕豆保卫细胞中检测出钾离子的通道。1998年，美国科学家麦金农解析了钾离子通道蛋白的立体结构。
观察实验结果图片总结：红细胞在等渗溶液中细胞形态不变；在低渗溶液中吸水破裂；在高渗溶液中失水皱缩。
联系生活：
为什么输液用0.9%的生理盐水和5%的葡萄糖溶液？
为什么腌制的咸菜和糖制的果脯能保存更长时间？
总结：通过刚才的学习我们知道水通过渗透作用进出细胞。水分子通过膜上磷脂分子的间隙进出细胞，因此构建人工肾需要有能让水分子通过的渗透装置。
“高中生物学单元教学精品课程”课时教学设计
第*课时教学设计
设计者
***
学校
填写学校全称
年级
高一年级
课题
课时1被动运输
课型
新授课☑ 章/单元复习课□ 专题复习课□
习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
《被动运输》是人教版教材高一生物必修一第四章第一节的内容。本节课主要包括动物细胞的吸水和失水、植物细胞的吸水和失水、质壁分离及其复原实验、自由扩散、协助扩散等内容，知识点紧凑且联系紧密。本节课既可以帮助学生巩固前面所学细胞膜的知识，又可以为学生后面学习主动运输与胞吞、胞吐的内容作好铺垫。
2.水分子通过水通道蛋白进出细胞。
资料1：水分子比较小，人们曾经以为它们可以自由穿过细胞膜的分子间隙而进出细胞。后来，有人发现在动物肾脏内，水分子的跨膜运输速率远大于自由扩散的速率。
1950年，科学家在用氢的同位素标记的水分子进行研究时，发现水分子在通过细胞膜时的速率高于通过人工膜。此后，类似的实验结果一致。
1. 其中不需要转运蛋白的被动运输称为自由扩散；比如小分子物质O2、CO2、尿素。脂溶性物质甘油、脂肪酸等。
2. 需要转运蛋白（通道蛋白或者载体蛋白）的被动运输称为协助扩散。例如葡萄糖通过载体蛋白GLUT1进入红细胞；水或离子通过通道蛋白进出细胞等。
3. 影响自由扩散和协助扩散的因素，分析曲线图。
学生画一画被动运输的条件和分类。
学生阅读资料，思考问题
构建人工肾不仅涉及被动运输，还涉及主动运输，为下节课做好铺垫。
板书设计
特色学习资源分析、技术手段应用说明
（结合教学特色和实际撰写，可无）
教学反思与改进
生物核心素养提出的关键能力是“增强学生在真实情境中解决问题的能力。”本节课结合尿毒症患者的切身处境，提出人工肾的构建。将学生逐渐带入情境人工肾的构建过程中，使其处于很想弄懂，但又无法弄懂的状态。学生在初中已经学习过尿液的形成过程，有所知但并非完全明白其中物质进出细胞的方式，从而激发学生求知探索的内在动机，使学生好奇、好学、想探究。利用自主学习和小组合作分析资料，分析各物质进出细胞的特点，归纳被动运输的特点。培养了学生分析归纳的科学思维。运用手掌操比较记忆两种转运蛋白的异同点，让学生体会结构决定功能的生命观念。
分析现象：液面升高。
分析实验现象：液面升高的原因？水分子能从漏斗经过半透膜出来吗？
液面平衡分析：有没有水分子进出？膜两侧浓度一样吗？为什么水分子不再扩散？
分析渗透作用的条件——3组实验：
1组：清水、半透膜、蔗糖溶液。
2组：清水、纱布、蔗糖溶液。
3组：30%蔗糖溶液、半透膜、30%蔗糖溶液。
学生阅读资料，分析资料
对多个资料分析归纳出被动运输的分类和特点。
任务3：知识延伸
现在我们知道要构建人工肾，需要具备滤过作用，有类似磷脂的结构、葡萄糖的载体蛋白、水通道蛋白、Na+、K+通道蛋白等结构，还需要什么呢？其中肾脏的肾小球滤过量为180L/d，但是尿量为1.5L/d，因为原尿中全部的葡萄糖、大部分水、部分无机盐被重吸收，它们的运输方式也是被动运输吗？我们下节课继续学习，想办法让人工肾更加完善。除此之外，构建人工肾还需要很多其他的技术突破，希望我们一起努力，帮助尿毒症患者拥有健康美好的生活。
科学家推测：细胞中存在特殊的输送水分子的通道，但是并没有真正鉴定出水通道到底是由什么物质构成的。
资料2：1988年，美国科学家阿格雷（P.Agre）成功地将构成水通道的蛋白质分离出来，证实了水通道蛋白的存在。目前人们已经从细菌、酵母、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。在拟南芥的细胞中已发现35种水通道蛋白。在人类细胞中已发现了13种水通道蛋白，如肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用，都与水通道蛋白的结构和功能有直接关系。
联系生活，关爱尿毒症病人，提出问题。
任务1：水进出细胞的方式
热水和冷水中，观察扩散现象和扩散速度。
总结扩散的概念：物质从相对含量高的一侧移动到相对含量低的一侧。
（2）实验：渗透现象
总结渗透作用发生的条件：半透膜和浓度差。
（3）水通过渗透作用进出动物细胞。
学生总结导学案上的两种转运蛋白的区别表格。和老师一起做手掌操，记住两种转运蛋白的异同。
提供实验资料，培养学生分析问题、口语表达和团队协作的能力，同时充分体现教师的主导作用和学生的主体作用。
任务2：构建被动运输模型。
刚才讲解物质运输均是从物质多的环境运输到物质少的环境，就像是骑车下坡不需要能量，这些运输过程不消耗能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
总结：载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。而且浓度差越大，运输速度越快。所以载体蛋白和通道蛋白一样都具有特异性，只允许特定的分子或离子通过。
通道蛋白和载体蛋白都是转运蛋白。它们有什么区别？如何更好地记住它们呢？
学生实验
实验材料：玻璃纸/洋葱的内表皮/鱼鳔；红墨水、蔗糖、漏斗，制作渗透装置。
课程最后回扣主题情境构建人工肾，帮助学生初步了解人工肾的功能特点和结构基础。教师接着对下一步尿液的重吸收提出问题，物质进出细胞还有其他方式吗？为下一节课的学习延续情境。同时说明人工肾的建构还需要更多的知识和技术突破，情感升华，让学生认识到学习的应用价值，增强学生的社会责任感。由于时间关系，有一个活动学生利用鱼鳔，鸡蛋设计渗透装置的实验在课上没有达成，这个环节可以设置为课下实践作业。
总结通道蛋白运输特点：分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，运输时通道蛋白的自身构象不改变。通道蛋白只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，所以通道蛋白具有特异性，只允许特定的分子或离子通过。
（三）葡萄糖进出细胞的方式
资料4：结合图片：在肾脏中，葡萄糖出肾小球膜的方式。葡萄糖通过GLUT2出细胞，GLUT是运输葡萄糖的载体蛋白，共有5种。
3.运用物质跨膜运输的知识，解释生活现象。
学习重难点
学习重点：1.分析资料总结被动运输的运输机制和特点。2.水进出细胞的方式。
学习难点：1.渗透作用的原理。2.转运蛋白的种类与作用。
任务实施过程
学习任务
教师活动
学生活动
教学意图
情境导入
肾脏作为人体中第一个可以移植的器官，全世界对合格的肾源需求量非常大，仅在中国患有肾病的人数就达1.2亿人，因为合格的肾源太少远远满足不了需求，对于大多数尿毒症晚期患者主要依靠透析维持生命，一周透析34次，一次34小时，病人的生活质量不高。于是科学家就开始研究“人工肾”。
要想研究人工肾，就要知道肾脏的工作原理。肾脏是泌尿系统重要的器官，血液流经肾小球毛细血管网滤过后形成原尿；原尿流经肾小管和集合管，在这里原尿中99%的水、全部葡萄糖和部分无机盐等被重吸收，剩下少量水和无机盐以及代谢废物（如尿素）形成终尿排出体外。
所以要研究人工肾就要弄清楚水、尿素、无机盐、葡萄糖等物质进出细胞的运输方式。
学情分析
学生在生活中对植物细胞的吸水和失水已经有了基本的认识，也都知道了植物细胞和动物细胞在结构上的差别，为本节课学习做好了铺垫。高一学生具备一定的分析和归纳能力，但分析复杂事物的能力有待提高，需要老师的引导。
学习目标确定
1.分析扩散和渗透作用，联系红细胞的吸水和失水，得出水进出动物细胞的方式。
2.通过水、无机盐、葡萄糖的运输方式，归纳概括被动运输的概念，对比自由扩散、协助扩散特点。
（二）无机盐进出细胞的方式。
钾、钠、钙在尿液中也存在，这些无机离子带有电荷，不能通过自由扩散穿过磷脂双分子层。这些物质是如何进出细胞的呢？
资料3：20世纪80年代，科学家从蚕豆保卫细胞中检测出钾离子的通道。1998年，美国科学家麦金农解析了钾离子通道蛋白的立体结构。
观察实验结果图片总结：红细胞在等渗溶液中细胞形态不变；在低渗溶液中吸水破裂；在高渗溶液中失水皱缩。
联系生活：
为什么输液用0.9%的生理盐水和5%的葡萄糖溶液？
为什么腌制的咸菜和糖制的果脯能保存更长时间？
总结：通过刚才的学习我们知道水通过渗透作用进出细胞。水分子通过膜上磷脂分子的间隙进出细胞，因此构建人工肾需要有能让水分子通过的渗透装置。
“高中生物学单元教学精品课程”课时教学设计
第*课时教学设计
设计者
***
学校
填写学校全称
年级
高一年级
课题
课时1被动运输
课型
新授课☑ 章/单元复习课□ 专题复习课□
习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
《被动运输》是人教版教材高一生物必修一第四章第一节的内容。本节课主要包括动物细胞的吸水和失水、植物细胞的吸水和失水、质壁分离及其复原实验、自由扩散、协助扩散等内容，知识点紧凑且联系紧密。本节课既可以帮助学生巩固前面所学细胞膜的知识，又可以为学生后面学习主动运输与胞吞、胞吐的内容作好铺垫。
2.水分子通过水通道蛋白进出细胞。
资料1：水分子比较小，人们曾经以为它们可以自由穿过细胞膜的分子间隙而进出细胞。后来，有人发现在动物肾脏内，水分子的跨膜运输速率远大于自由扩散的速率。
1950年，科学家在用氢的同位素标记的水分子进行研究时，发现水分子在通过细胞膜时的速率高于通过人工膜。此后，类似的实验结果一致。
1. 其中不需要转运蛋白的被动运输称为自由扩散；比如小分子物质O2、CO2、尿素。脂溶性物质甘油、脂肪酸等。
2. 需要转运蛋白（通道蛋白或者载体蛋白）的被动运输称为协助扩散。例如葡萄糖通过载体蛋白GLUT1进入红细胞；水或离子通过通道蛋白进出细胞等。
3. 影响自由扩散和协助扩散的因素，分析曲线图。
学生画一画被动运输的条件和分类。
学生阅读资料，思考问题
构建人工肾不仅涉及被动运输，还涉及主动运输，为下节课做好铺垫。
板书设计
特色学习资源分析、技术手段应用说明
（结合教学特色和实际撰写，可无）
教学反思与改进
生物核心素养提出的关键能力是“增强学生在真实情境中解决问题的能力。”本节课结合尿毒症患者的切身处境，提出人工肾的构建。将学生逐渐带入情境人工肾的构建过程中，使其处于很想弄懂，但又无法弄懂的状态。学生在初中已经学习过尿液的形成过程，有所知但并非完全明白其中物质进出细胞的方式，从而激发学生求知探索的内在动机，使学生好奇、好学、想探究。利用自主学习和小组合作分析资料，分析各物质进出细胞的特点，归纳被动运输的特点。培养了学生分析归纳的科学思维。运用手掌操比较记忆两种转运蛋白的异同点，让学生体会结构决定功能的生命观念。
分析现象：液面升高。
分析实验现象：液面升高的原因？水分子能从漏斗经过半透膜出来吗？
液面平衡分析：有没有水分子进出？膜两侧浓度一样吗？为什么水分子不再扩散？
分析渗透作用的条件——3组实验：
1组：清水、半透膜、蔗糖溶液。
2组：清水、纱布、蔗糖溶液。
3组：30%蔗糖溶液、半透膜、30%蔗糖溶液。
学生阅读资料，分析资料
对多个资料分析归纳出被动运输的分类和特点。
任务3：知识延伸
现在我们知道要构建人工肾，需要具备滤过作用，有类似磷脂的结构、葡萄糖的载体蛋白、水通道蛋白、Na+、K+通道蛋白等结构，还需要什么呢？其中肾脏的肾小球滤过量为180L/d，但是尿量为1.5L/d，因为原尿中全部的葡萄糖、大部分水、部分无机盐被重吸收，它们的运输方式也是被动运输吗？我们下节课继续学习，想办法让人工肾更加完善。除此之外，构建人工肾还需要很多其他的技术突破，希望我们一起努力，帮助尿毒症患者拥有健康美好的生活。
科学家推测：细胞中存在特殊的输送水分子的通道，但是并没有真正鉴定出水通道到底是由什么物质构成的。
资料2：1988年，美国科学家阿格雷（P.Agre）成功地将构成水通道的蛋白质分离出来，证实了水通道蛋白的存在。目前人们已经从细菌、酵母、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。在拟南芥的细胞中已发现35种水通道蛋白。在人类细胞中已发现了13种水通道蛋白，如肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用，都与水通道蛋白的结构和功能有直接关系。
联系生活，关爱尿毒症病人，提出问题。
任务1：水进出细胞的方式
热水和冷水中，观察扩散现象和扩散速度。
总结扩散的概念：物质从相对含量高的一侧移动到相对含量低的一侧。
（2）实验：渗透现象
总结渗透作用发生的条件：半透膜和浓度差。
（3）水通过渗透作用进出动物细胞。
学生总结导学案上的两种转运蛋白的区别表格。和老师一起做手掌操，记住两种转运蛋白的异同。
提供实验资料，培养学生分析问题、口语表达和团队协作的能力，同时充分体现教师的主导作用和学生的主体作用。
任务2：构建被动运输模型。
刚才讲解物质运输均是从物质多的环境运输到物质少的环境，就像是骑车下坡不需要能量，这些运输过程不消耗能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
总结：载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。而且浓度差越大，运输速度越快。所以载体蛋白和通道蛋白一样都具有特异性，只允许特定的分子或离子通过。
通道蛋白和载体蛋白都是转运蛋白。它们有什么区别？如何更好地记住它们呢？
学生实验
实验材料：玻璃纸/洋葱的内表皮/鱼鳔；红墨水、蔗糖、漏斗，制作渗透装置。
课程最后回扣主题情境构建人工肾，帮助学生初步了解人工肾的功能特点和结构基础。教师接着对下一步尿液的重吸收提出问题，物质进出细胞还有其他方式吗？为下一节课的学习延续情境。同时说明人工肾的建构还需要更多的知识和技术突破，情感升华，让学生认识到学习的应用价值，增强学生的社会责任感。由于时间关系，有一个活动学生利用鱼鳔，鸡蛋设计渗透装置的实验在课上没有达成，这个环节可以设置为课下实践作业。
总结通道蛋白运输特点：分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，运输时通道蛋白的自身构象不改变。通道蛋白只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，所以通道蛋白具有特异性，只允许特定的分子或离子通过。
（三）葡萄糖进出细胞的方式
资料4：结合图片：在肾脏中，葡萄糖出肾小球膜的方式。葡萄糖通过GLUT2出细胞，GLUT是运输葡萄糖的载体蛋白，共有5种。
3.运用物质跨膜运输的知识，解释生活现象。
学习重难点
学习重点：1.分析资料总结被动运输的运输机制和特点。2.水进出细胞的方式。
学习难点：1.渗透作用的原理。2.转运蛋白的种类与作用。
任务实施过程
学习任务
教师活动
学生活动
教学意图
情境导入
肾脏作为人体中第一个可以移植的器官，全世界对合格的肾源需求量非常大，仅在中国患有肾病的人数就达1.2亿人，因为合格的肾源太少远远满足不了需求，对于大多数尿毒症晚期患者主要依靠透析维持生命，一周透析34次，一次34小时，病人的生活质量不高。于是科学家就开始研究“人工肾”。
要想研究人工肾，就要知道肾脏的工作原理。肾脏是泌尿系统重要的器官，血液流经肾小球毛细血管网滤过后形成原尿；原尿流经肾小管和集合管，在这里原尿中99%的水、全部葡萄糖和部分无机盐等被重吸收，剩下少量水和无机盐以及代谢废物（如尿素）形成终尿排出体外。
所以要研究人工肾就要弄清楚水、尿素、无机盐、葡萄糖等物质进出细胞的运输方式。
学情分析
学生在生活中对植物细胞的吸水和失水已经有了基本的认识，也都知道了植物细胞和动物细胞在结构上的差别，为本节课学习做好了铺垫。高一学生具备一定的分析和归纳能力，但分析复杂事物的能力有待提高，需要老师的引导。
学习目标确定
1.分析扩散和渗透作用，联系红细胞的吸水和失水，得出水进出动物细胞的方式。
2.通过水、无机盐、葡萄糖的运输方式，归纳概括被动运输的概念，对比自由扩散、协助扩散特点。