《物质跨膜运输的实例》教学设计

1《物质跨膜运输的实例》教学设计（第一课时）运城中学冯建宇一、教材分析1、本节内容的分析本节是人教版普通高中课程标准实验教科书生物必修1《分子与细胞》中第4章第1节的内容。这一节主要介绍的是以水和无机盐的跨膜运输为例，说明细胞膜是选择透过性膜。其中的“植物细胞的吸水和失水的探究”是全书的第一个“探究”活动，通过这项探究活动，学生可以在提出问题、作出假设、设计实验等环节得到一定的体验和感悟，从而为学习后面的探究活动奠定一定的基础。本节课既与前面学习过的组成细胞的分子和细胞的基本结构等内容相联系，同是又为即将学习的细胞膜的结构和物质跨膜运输的方式奠定了基础，因此具有承上启下的作用。2、教学目标（1）、知识目标①说出渗透作用的概念及发生条件；②说出细胞在什么情况下吸水与失水；③举例说明动物细胞膜和植物原生质层相当于半透膜；④概述水的跨膜运输方向与水浓度的关系。（2）、能力目标①尝试从生活现象中提出问题，作出假设；②进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计。（3）、情感目标①通过参与课堂学习，使学生养成积极思考、主动探究、合作交流的学习态度；②体验科学探究过程，培养学生质疑、求实、创新的科学态度和精神。3、教学重点和难点（1）、重点：①细胞吸水和失水的原理；②尝试提出问题、作出假设。（2）、难点：①尝试提出问题、作出假设；②进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计。4、课时安排本节课教学内容分2课时完成，为了适应教学实际，我把渗透作用、动物细胞的吸水和失水及“植物细胞的吸水和失水”的探究实验方案的设计作为第一课时，探究实验方案的实施及其他物质的跨膜运输实例作为第二课时。二、学情分析学生在初中做过或见过这样的实验：泡在盐水中的萝卜条会软缩，泡在清水中的萝卜条会更加硬挺。学生也有这样的生活经验：做菜馅时加入一些盐，蔬菜中的水分会大量渗出；对农作物施肥过多会造成“烧苗”现象等，这些生活经验对学习本节内容都有帮助。而本节内容需要学生从微观水平上理解细胞吸水、失水的过程，理解细胞膜是选择透过性膜，内容本身较抽象，难以理解，学生学习起来会有一定的困难，2课堂上可以通过多媒体课件的演示，增强直观性，帮助学生理解微观现象。另外，学生在初中曾经接触到科学研究的一般步骤，但在如何提出问题、作出假设和设计实验等环节都还缺乏训练，在本节课中可让学生就生活现象提出探究问题、作出假设并设计实验，通过训练可以让学生得到一定的体验和感悟，从而为学习后面的探究活动奠定一定的基础。三、教学设计思路通过创设问题情境导入新课，由“问题探讨”引入，通过渗透现象的分析，学生自主构建渗透作用的概念及发生的条件；回忆细胞膜制备的实验，分析“水分进出红细胞的情况”认识到红细胞的细胞膜相当于半透膜，吸水或失水取决于细胞内外的浓度差；进而引导学生讨论“植物细胞的吸水和失水”情况，以生活中相关现象和科学家们的故事为背景，引导学生发现问题及提出有价值的问题；引导学生学会如何分析问题作出假设，并根据所做的假设来设计实验，考虑实验操作的具体细节(材料、试剂、用具的选择，操作步骤，结果预期，设计记录表格等)。四、教学方法及教学媒体的设计1.教法：采用启发式及问题驱动法相结合。2.学法：学生利用课本和多媒体课件提供的资源开展自主学习，通过小组讨论、分析、对比等方法达成学习目标。3.教学媒体的设计：利用多媒体展示相关的资料。五、教学过程教学内容教师组织与引导学生活动设计意图新课导入章引言：问题1：细胞是地球上最基本的生命系统，这个系统的边界是什么？由于边界的存在，进而将细胞与外面物质分隔，而细胞进行生命活动需要与外面进行物质交换，那么物质分子是如何跨越细胞膜输入和输出的呢？今天我们就开始学习第四章——细胞的物质输入和输出。节引言：教师简介本章的三节内容及联系，引出学习第一节——物质跨膜运输的实例。问题2：活细胞中含量最多的化合物是什么？下面我们以水为例，共同探讨水分是怎样进出细胞的。学生倾听思考，在脑中建立联系，形成框架。章引言通过创设问题情境，引导学生寻找新旧知识的结合点，使学生主动地参与学习过程。简介本章三节内容及联系，让学生对本章内容有个整体认识，便于形成知识网络。节引言从学生很熟悉的也是活细胞中含量最多的化合物——水入手，来探讨物质是如何进出细胞的。1、让学生自主阅读“问题探讨”内容及示意图，描述渗透装置及渗透现象，教师课件演示渗透作用的实验现象。学生自主阅读、口述渗透现象，观察演示。通过演示动画，增强直观感，利于学生理解微观的现象，激发学生3渗透作用（问题探讨）2、设置问题，让学生思考、讨论、回答。(1)渗透作用进行时，蔗糖分子和半透膜两侧的水分子是否都通过半透膜？(2)水分子向哪些方向移动,总体向哪一个方向移动?为什么？(3)漏斗的液面会无限上升吗？为什么？(4)如果用一层纱布(或塑料袋)代替半透膜，结果会怎样？原因？(5)如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？原因？3、构建模型，引导学生分析渗透现象。4、启发学生自主构建渗透作用的概念和条件：(1)概念：水分子或其它溶剂分子通过半透膜从单位体积中多的一侧向少的一侧进行运输。(2)条件：①要有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。学生思考讨论交流得出答案学生倾听思考学生归纳渗透作用的概念及条件学习的兴趣，并调动其思维。设计“问题串”是为了以问题驱动学习,引导学生去思考，层层剖析现象后面的本质建构模型，帮助学生理解难点引导学生完成对知识的主动建构,为进一步学习“细胞的吸水和失水”打下基础，培养学生的归纳能力。动物细胞的吸水与失水1、从生活中的例子引出动物细胞的吸水和失水。例如，当我们吃比较咸的食物时，如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔会有什么感觉?为什么?有什么办法解决？教师归纳：这些现象说明动物细胞的吸水和失水，从而引出动物细胞的吸水和失水。2、动物细胞类比渗透装置思考①：若把渗透装置中的装有蔗糖溶液的长颈漏斗换成哺乳动物的红细胞，结果会怎样？思考②：若把渗透装置中烧杯中的清水换成浓盐水，红细胞形态会发生什么变化？思考③：将动物细胞类比成渗透装置，有哪些相似之处？思考④：细胞膜是否相当于一层半透膜？引导学生总结：生活着的动物细胞就像一个渗透装置，细胞膜相当于一层半透膜，细胞质和外界溶液构成浓度差。3、图片展示：哺乳动物红细胞的吸水和失水。学生回答:会有干燥、口渴的感觉，因为口腔细胞失去水分，即水分的输出。这时及时的喝水，可以缓解口渴。学生思考回答学生思考讨论交流并发言：当细胞质浓度﹥外界溶液浓度，细采用了类比推理的方法，让学生大胆想象将微观事物直观展现，为学生的推理提供依据。引导学生怎样把无生命的物理装置与有生命的动物细胞联系在一起，4小组讨论：什么情况下,哺乳动物红细胞膨胀、皱缩或形态不变?师生共同总结:水分进出细胞与细胞质的浓度和外界溶液是否存在浓度差有关，水是顺浓度梯度运输的。4、师生共同总结：动物细胞是一个渗透系统，水进出细胞是顺相对含量的梯度，通过渗透作用进行的。学生思考：输液为什么要用0.9%的生理盐水？胞吸水膨胀当细胞质浓度﹤外界溶液浓度，细胞失水皱缩当细胞质浓度＝外界溶液浓度，细胞形态不变学生回答并利用新旧知识的结合点，培养学生知识的迁移能力，学会大胆猜想，同时培养学生观察、比较、分析和总结，进而得出科学结论的能力。体验学以致用的快乐。植物细胞的吸水与失水1、教师举例：在日常生活里，夏天家里做凉伴黄瓜时有水出现，腌萝卜条时洒上一些盐会出水；而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水，青菜变得硬挺，说明植物细胞也会吸水和失水。教师提出：植物细胞吸水和失水的情况又怎样呢？2、探究过程（1）提出问题从生活中的现象，结合上面这些例子，你可以提出什么问题?将问题写下来。教师:大家一起来讨论一下提的问题哪些是有价值的，值得探究的。教师引导:我们要善于从生活中的现象发现新的问题，提出问题。许多科学家都善于通过观察生活中的现象提出问题，例如，牛顿从苹果掉下来的现象中提出地球引力的问题；细菌学家弗莱明从一个长了青霉的细菌培养皿中出现的现象，提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用，从而提取出青霉素的；爱因斯坦曾经说过:“提出一个问题比解决一个问题更重要”。可见，提出一个有价值的问题，是创造发明的良好开端。教师可简介“什么是一个有价值的可探究的问题”。下面我们以第④个问题为例，来学习探究问题的一般方法和步骤。提出探究问题：植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？学生提出问题：①细胞会失水吗?(渗出的水是细胞内的水还是间隙的水)②细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢?③水分是如何进出细胞的?④植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？⑤……学生:②、③和④三个问题提得好，可以探究。通过联系生活实例，有利于提高学生的科学素养和运用生物学知识的能力，同时可以引导学生善于从生活实例中发现问题、提出问题、作出假设。5植物细胞的吸水与失水教师:好，提出了一个有价值的问题以后，我们如何去研究它呢?（2）作出假设（以下以“探究植物细胞中哪些结构相当于半透膜”为例）作出假设：当一个问题提出后，我们必须结合已有的知识或经验（必要时还要查找资料）分析问题，并且作出尝试性的回答，这种尝试性的回答称为“作出假设”。教师图片展示：“成熟植物细胞结构图。”提供信息：①成熟植物细胞具有中央大液泡，占整个细胞很大比例，因此成熟植物细胞内的液体环境主要考虑液泡中的细胞液。②原生质层：包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。教师引导学生作出假设，各个小组可能会提出不同的假设，应引导学生讲述理由，最后确定一个较合理的假设：原生质层相当于半透膜。（3）设计实验教师：怎样才能够知道我们的假设是否正确呢？教师：怎么去做实验，做实验之前我们要做哪些准备工作呢？基本思路：类似于哺乳动物红细胞的吸水和失水，先把植物细胞放在浓度较高的溶液中，观察细胞的大小变化；再将细胞放在清水中，观察细胞的大小变化。教师可以适当补充：细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩，但由于原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离开来，也就发生了质壁分离。将发生了质壁分离的细胞放入清水中时，会发生质壁分离复原。引导学生预测实验结果。教师引导学生考虑这个实验设计上的一些细节问题，例如：①实验材料、试剂、用具的选择材料的选择：有颜色的还是没有颜色的，学生尝试根据提出的问题，作出假设：假设原生质层相当于半透膜；假设细胞壁相当于原生质层；假设原生质层、细胞壁两者都相当于半透膜。学生：做实验。学生：先应该设计实验方案。学生预测结果：当细胞液浓度﹤外界溶液浓度，细胞失水——质壁分离使学生掌握科学探究的一般方法和步骤6细胞小的还是相对比较大的，为什么？教师补充：洋葱表皮细胞有紫色液泡，而且表皮容易撕取获得，我们可以考虑。试剂的选择：糖水、盐水、醋酸、酒精？实验用具的选择：植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程，必须通过什么工具来观察？②实验步骤教师：实验材料、试剂、用具选好了，接下来我们要考虑整个实验具体的操作步骤。是先把洋葱泡在蔗糖溶液中，10min后取出做成装片，显微镜下观察;还是先做好装片，再想办法往里加入试剂呢?实验要点提示：第一步：制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片，先用低倍镜观察。设问：如何使洋葱鳞片叶表皮细胞处于失水状态？第二步：尝试用不同浓度梯度的蔗糖溶液（质量分数为10％、20％、30％、40%、50%、60％、）使洋葱表皮细胞发生质壁分离。设问：如何使它们复原？第三步：使洋葱表皮细胞浸润于清水中，观察质壁分离的复原。③设计结果记录表格教师引导学生结合自己做出的预期，明确在实验中需要重点观察的内容：细胞壁的位置、原生质层的位置、中央液泡的大小、细胞的大小、细胞液颜色的深浅变化，设计成记录表格。当细胞液浓度﹥外界溶液浓度，细胞吸水——质壁分离的复原学生:用显微镜观察。学生回答:先做装片再加试剂好，这样可以在显微镜下观察细胞失水的变化过程。学生思考感悟通过问题的设置，使学生在思考领悟到选择合适实验材料、试剂的重要性。使学