《物质跨膜运输的实例》教学设计.doc

人教版必修一 第4章 第1节

《物质跨膜运输的实例》教学设计

一、教学背景分析
1、教材分析
本模块教材是以细胞是基本的生命系统为主线展开的，依次讲述细胞的物质组成、结构、功能和发展变化。本章重点介绍细胞膜作为细胞大门在控制物质进出中发挥的作用，介绍了两方面的内容：水分子是顺相对含量的梯度跨膜运输的，一些离子的跨膜运输并不是顺着离子的相对含量进行的，最后总结出细胞膜是选择透过性膜。其中，“水分的跨膜运输”具有重要的教学价值，这是一个探究实验，也是学生在高中阶段第一次真正全面接触探究实验，通过对植物细胞失水和吸水的探究，培养学生学会探究问题的一般方法和步骤。
2、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困难。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。
二、三维目标
1、知识与技能：
（1）说出细胞在什么情况下吸水和失水。
（2）举例说出细胞膜是选择透过性膜。
（3）熟练制作临时装片和操作显微镜。
2、过程与方法：
（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和操作。
3、情感态度和价值观：
（1）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。
（2）学生在合作的过程中，学会与人交流，尊重他人。
三、教学重点与难点
教学重点
1、说明探究实验的基本方法和一般过程。
2、让学生知道细胞与外界溶液一起可以构成一个渗透系统。
3、举例说出细胞膜是选择透过性膜。
教学难点
1、如何提出问题，做出假设。
2、如何设计实验过程（材料、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测等）。
3、理解细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。
四、教学方法与课时安排
本节内容采取学生观察、讨论、合作探究与教师讲述和启发引导相结合分两个课时进行。
五、教具准备
多媒体课件，包括渗透作用的相关flash动画、大宝SOD蜜广告视频、红细胞在显微镜下吸水与失水的实拍视频等。
六、教学设计思路
本设计遵循的新课程理念是面向全体学生，提高生物科学素养，倡导探究性学习。依据“自主学习”的原则，以探究式教学方法为主线，以学习小组为单位，首先由“问题探讨”引入，从“扩散”迁移到“渗透”。在生物小组课前完成渗透作用探究实验的基础上，由学生分析实验现象，总结出渗透作用发生的条件，体现“学生是学习的主体”。
然后由渗透装置类比联想到细胞，分析教材给出的“水分进出哺乳动物红细胞的状况”，认识动物细胞的吸水和失水是通过渗透作用完成的。在细胞的吸水和失水问题上，植物细胞和动物细胞相似吗？如果相似，植物细胞又有什么与动物细胞不同之处呢？引出探究活动。探究植物细胞的吸水和失水重在做好引导，训练学生提出问题、作出假设和实验设计的能力，归纳出科学探究的一般步骤，进一步通过动手实验，锻炼学生的操作能力。
通过动植物细胞吸水和失水问题的分析，学生认识到水分子是可以自由进出细胞膜的，并且是顺相对含量的梯度进行的。教材的资料分析提供的素材是无机盐的吸收情况，通过分析讨论，引导学生归纳出：细胞对物质的吸收不一定都是顺相对含量的梯度进行的；细胞吸收物质是有选择的，说明细胞膜具有选择透过性。
七、教学过程

教学进程
教师活动
学生活动
活动意图或说明
创设情境，导入新课
视频播放：大宝SOD蜜广告。
过渡：看完广告后，大家有没有买大宝的冲动？
引入新课：这段资料说明物质可以进入细胞。物质是如何进出细胞的？今天我们来学习第4章细胞的物质输入和输出（投影出题）第一节物质跨膜运输的实例（板书）
看视频
通过创设情境，激发学生的兴趣和求知欲。
问题探讨，渗透作用的实验现象

教学进程
（1）演示实验：一滴红墨水滴入到清水中，会出现什么现象？

（2）提出探究问题：如果两种不同的溶液被一层半透膜隔开，结果又会怎样？
演示：渗透作用的实验现象。并引导学生提出问题

教师活动
（1）学生观察并回答。（扩散），扩散是分子从浓度相对较高的区域向浓度相对较低的区域运动的现象。
(2)观察实验现象，漏斗的液面升高了。提出问题：①为什么漏斗内的液面会上升？②用一层纱布代替半透膜漏斗内的液面会什么变化？
③若漏斗内外均是同浓
学生活动
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。

鼓励学生善于从生活现象中发现新的问题，提高了学生分析问题能力，提出问题。
活动意图或说明

（3）引导学生分析并认识到：
①蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。
②两侧的水分子都在运动。
③由于单位体积内，清水中的水分子数量多，蔗糖溶液中的水分子数量少，所以在单位时间内，由烧杯通过半透膜进入漏斗的水分子数量多于由漏斗通过半透膜进入烧杯的水分子数量。
④总体的扩散方向为水分子由烧杯通过半透膜进入漏斗，因此漏斗管内的液面上升。
⑤总结：水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧扩散，也就是说：水分子是顺着相对浓度梯度跨膜运输的，这种现象称为渗透作用。这个装置叫渗透装置。
度蔗糖溶液，情况又是怎样的？
作出假设：漏斗的液面升高是因为烧杯中的水分子进入了漏斗。如果用纱布代替玻璃纸漏斗中的液面不会升高；如果用蔗糖代替清水则不会出现上述现象。

改变部分条件，进行前后对比
随机叫一个学生到讲台进行实验：
1、用纱布取代玻璃纸。
2、把烧杯中的清水换成同等浓度的蔗糖溶液。
认真实验和讨论分析，得出结果。
小组讨论两个问题，总结渗透作用的发生必需的条件有哪些：
一是要有半透膜。
二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。
由传统的教师演示转为学生动手实验，提高了学生的动手能力、学生的归纳能力及友好的合作精神。

教学进程
肯定学生总结出渗透作用发生的两个条件，提出：漏斗的液面会一直升高吗？

教师活动
思考回答：不会，开始时，水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧渗透的趋势（压力），大于水分子从数量少的一侧向水分子数量多的一侧渗透的趋势（压力）当漏斗内的液面逐渐升高，蔗糖溶液中的水分子数量逐渐增多，这是两侧压力几乎相等，水分子的运动达
学生活动
给学生适当的鼓励，有利于提高学生主动参与学习的积极性。

活动意图或说明

到动态平衡，漏斗内液面不再上升

复习细胞膜的功能和类比渗透装置与细胞，提出问题：细胞膜相当于一层半透膜吗？

学生们回顾细胞膜的功能：
1、细胞膜相当于一层半透膜。

温故知新
细胞的吸水和失水
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，像腌制的咸菜、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？
归纳：这些现象说明动物细胞的吸水和失水。那么请问：细胞是一个渗透系统吗？如何验证
学生回答:
1、会有干燥难受的感觉，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。
2、做实验，作出假设： 动物细胞是一个渗透系统。
让学生初步体会科学探究的一般步骤。

1、指导学生观察教材中：图4 -1水分进出哺乳动物红细胞的状况。
2、让学生讨论哺乳动物红细胞什么情况下吸水和失水。

小组代表发言：
A.当细胞质浓度 ﹥外界溶液浓度，细胞吸水
B.当细胞质浓度 ﹤外界溶液浓度，细胞失水
C.当细胞质浓度 ＝ 外界溶液浓度， 细胞形态不变
锻炼学生分析问题，归纳知识和良好的表达能力。
引导： 细胞膜能让水分子通过，而血红蛋白（大分子物质）不能通过，符合半透膜的特性，所以细胞膜相当于一层半透膜。
总结：动物细胞相当于一个渗透装置。

让学生归纳探究实验的一般过程：提出问题→作出假设→设计实验→开展实验→记录结果→分析结果，得出结论→表达与交流。
让学生明白科学探究的过程、成果
探究植物细胞的吸水和失水
回忆植物细胞的结构

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。
回答植物细胞的各种结构。

根据时间安排，先让学生理解成熟植物细胞的结构，然后提出植物细胞的失水和吸水和动物细胞的是否相似？最后布置作业，使学生从始到终扮演科学家的角色，参与到探究性试验中来，从而不但完成了教学任务，更培养了学生的兴趣，能力等。
活动意图或说明
教学进程
教师活动
学生活动
作业布置
布置学生根据探究实验的过程和要求撰写植物细胞吸水和失水的探究实验报告，下节课以小组形式汇报。并指导学生考虑的一些细节：如实验材料、试剂、用具的选择等。

认真听课，作笔记

第2课时

教学进程
教师活动
学生活动
活动意图或说明
复习第一课时
复习渗透作用的条件、红细胞的失水和吸水的情况以及植物细胞的结构。

回忆上节课的知识。

联系生活，创造情景，引入新课
试举例说明植物细胞也会吸水和失水。
回答：在日常生活里, 白菜放置时间长了,以及萝卜条放在盐水中,都会萎蔫；而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水,青菜变得硬挺,
等等
引导学生从生活中善于发现，从而走进生物科学，发现新的问题。

进行探究实验的指导和操作
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。

（师生共同研究哪些问题更具有探究价值）下面我们先以第④个问题为例，来学习探究问题的一般方法和步骤。

展开思考并提出问题： 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。

提出问题：从卖菜的阿姨的做法等现象，我们发现问题──植物细胞也能吸水和失水，那么植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？
与自己的实验方案比较
加强学生对探究性实验的一般过程的理解和运用
作出假设：
①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”。
②预测实验结果：

回答：
1、作出假设：
原生质层相当于一层半透膜。

2、当细胞液浓度 ﹥外界溶液浓度，细胞吸水；当细胞液浓度 ﹤外界溶液浓度，细胞失水。
教学进程
教师活动
学生活动
活动意图或说明

教师追问：植物细胞会不会像动物细胞一样，不断的吸水最后涨破呢？

有学生回答：不会，有细胞壁的保护

进行实验探究
设计实验：
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（a.试剂的选择：糖水、盐水、海水、酒精？b.有颜色的还是没有颜色的，细胞小的还是相对比较大的，为什么？

②实验步骤的可行性。
选择的细胞相对较大和具有中央大液泡，方便观察。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。
小组实验方案 （只写其中一个小组的方案） 如下：
第一步：制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片。
第二步：低倍镜观察中央大液泡得大小以及原生质层的位置。
第三步：从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，盖玻片下面的洋葱鳞片叶表皮就浸润在蔗糖溶液中。
第四步：用低倍镜观察，看细胞中央液泡是否逐渐变小，原生质层在什么位置，细胞大小是否变化。
第五步在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。重复几次洋葱鳞片叶表皮就浸润在清水中。
第六步：显微镜观察，看中央液泡是否逐渐变大，原生质层的位置有没变化，细胞的大小有没变化。

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。

培养学生生物实验的科学素养，增进对探究性实验的理解，同时培养学生撰写实验方案的能力。
进行实验探究

教学进程
观察学生进行实验，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。
教师活动
各小组按照自己的实验方案认真实验，并回答出现的问题和气原因：
1、选取了紫色洋葱表皮细胞，但看不到紫色（要选择颜色较深的区域，
学生活动
以问题使学生开动脑筋，学到知识看，由传统的被动接受知识到主动获得知识，体现了新课程理念以学生为主体思想。
活动意图或说明

或者撕取时损伤了表皮细胞；）
2、操作正确，但滴加了蔗糖后看不到细胞.(可能细胞已死亡)

分析结果，得出结论
实验结果：当洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/ml蔗糖溶液中时，液泡变小，紫色加深，原生质层与细胞壁发生分离；当浸润在清水中，液泡变大，紫色逐渐变浅，质壁分离复原。展示
实验结果与假设相符合
做笔记，将自己的实验结果与假设对比，并完成记录：

总结实验，升华知识。

讨论: 为什么会出来质壁分离？
学生讨论：
1、原生质层收缩了，而细胞壁没有变化，所以分离了。
2、细胞壁具全透性且伸缩性小，原生质层具有选择透过性且伸缩性大
3、细胞液与周围溶液存在物质的量浓度差；
4、……

引导学生思考，创设探究情境

引导学生思考，可针对学生提出问题后补充提出如下问题：
①不同浓度蔗糖下的质壁分离速度相同吗？
②如果用0.8g/ml的蔗糖溶液，实验结果会是怎样？
③选用其他溶液，如NaCl溶液、KNO3溶液、酒精等进行质壁分离和复原实验，结果一样吗？
讨论回答:

不同，浓度越大质壁分离速度越快

加清水后不会再复原，因为细胞已死亡

不一样，这些溶液导致的质壁分离可自动复原

以问题使学生开动脑筋，学到知识看，由传统的被动接受知识到主动获得知识，体现了新课程理念以学生为主体思想。
教学进程
教师活动
学生活动
活动意图或说明
物质跨膜运输的其他实例

细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。其他物质呢？ 资料分析：P64。回答讨论的4个问题。

分析资料的表格，数据得出结论:
1.在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。
2.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。
3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。
4.细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。

引导学生如何分析资料，处理数据，抓住信息。
课堂小结
1、综合两节课的实例，物质跨膜运输并不都是顺相对浓度梯度运输的，而是对物质的的输入和输出具有选择性。
2、动物细胞和原生质层都相对一层半透膜。
3、生物膜具有选择透过性，与半透膜的区别。
学生理解记忆物质跨膜运输的方向，生物膜的特点等。
学生对动植物细胞的渗透失水吸水有个连贯的理解。
八、教学反思
本节课采用了探究式教学模式，通过对学生提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析实验现象等环节的学习训练，一方面提高了学生的生命科学实验探究能力；另一方面丰富了学生的学习方式，变单一的个体学习为接受与体验、研究、发现相结合的小组合作式的学习，强调学生主体参与的同时，更强调同学之间的相互合作，培养学生的合作互助意识，形成学习与交流的合作技能，提高了学生的科学素养。
第1课时，教材将“渗透作用的实验现象”以图片形式呈现，我认为更好的设计是转化为学生主动体验实验过程，布鲁纳的“认知──发现学习”理论等一些优秀的学习理论，都含括了一个非常重要的理念，那就是重视“体验”。通过体验，让学生融入其中，才能真正有利于培养学生的生物科学素养，同时也为更好的理解教学重点、难点奠定基础。故本课时教学中通过俗语引入，演示实验，利用幻灯片、多媒体、亲自实验等直观教学手段，刺激学生多种感官活动，取得了良好的效果。
第2课时植物细胞失水和吸水的实验是一个“探究实验”，也是学生高中阶段第一次接触“探究实验”，有其重要的教学价值。这部分内容上一课时布置学生课前预习，撰写实验方案，以科学家的角色完成探究实验的具体步骤，亲身体验真正做到“教是为了不教”，充分尊重学生的主体地位。 不足之处是时间有点紧。
精选范本