人教版必修1 細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系 教案.doc

探究細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系一、使用教材人教版必修一細胞增殖二、實驗器材瓊脂、碘液、直尺、刀、模具、燒杯、天平、注射器、玻璃棒、濾紙、膠頭滴管三、實驗創(chuàng)新要點實驗創(chuàng)新要點1堅持原材料，瓊脂，改進創(chuàng)新并非就是一味拋棄原教材2實驗原理，物理反應(yīng)較化學(xué)反應(yīng)更簡單，安全3實驗安全系數(shù)更高4通過預(yù)實驗，染色時間精確5用正方體和球體模型分別模擬植物、動物細胞形態(tài)6創(chuàng)新模型的制備方法，獲得標(biāo)準(zhǔn)模型7設(shè)置對照實驗，使實驗更加完備8引入兩種數(shù)學(xué)模型，分析實驗結(jié)果四、實驗原理 簡單的物理反應(yīng)，深棕色碘液能將透明瓊脂染色。五、實驗教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：通過對本實驗的探索，掌握實驗原理，理解相對表面積的意義，理解細胞不能無限長大的原因。能力目標(biāo)：提高學(xué)生科學(xué)探究、嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計、動手操作、跨學(xué)科解決問題的能力。情感態(tài)度價值觀目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新精神，體驗科學(xué)探究的思維過程和方法，以感受漫游科學(xué)的快樂！六、實驗教學(xué)內(nèi)容 掌握教材實驗過程，創(chuàng)新實驗思路。七、實驗教學(xué)過程按照科學(xué)探究的流程，分五個環(huán)節(jié)：提出問題；作出假設(shè)；設(shè)計實驗；進行實驗；得出結(jié)論。1、 提出問題：細胞大小與物質(zhì)運輸兩者是什么關(guān)系？2、 作出假設(shè)，呈正相關(guān)或負相關(guān)。3、 設(shè)計實驗部分，是師生共同交流完成的，主要涉及以下四個問題。問題一：naoh在酚酞中變紅的原理是什么？學(xué)生普遍知道是酚酞已溶解在瓊脂塊中，當(dāng)把瓊脂浸在naoh中時，naoh與瓊脂中的酚酞發(fā)生化學(xué)反應(yīng)呈紫紅色。但naoh有強烈的腐蝕性，所以有些同學(xué)可能會有心理壓力而降低實驗積極性。那么從安全角度考慮，可否換用其他顯色反應(yīng)呢？大部分學(xué)生會搬來剛剛所學(xué)的知識，蛋白質(zhì)遇雙縮脲試劑變紫色，還原糖與斐林試劑呈現(xiàn)磚紅色沉淀等等。但有一個小組同學(xué)說其實可以打破思維定勢，不只利用化學(xué)反應(yīng)，完全可以在物理層面上直接用染色劑染瓊脂，如碘液?？紤]到物理反應(yīng)更加簡單，加之后來實驗效果的明顯，我們采納了這個建議。問題二：可否換用其他材料代替瓊脂？如感溫變色杯材料、豆腐、面包、面團、饅頭等。其他同學(xué)雖然不置可否，但指出材料的內(nèi)部必須是均勻的，才能保證同種物質(zhì)在材料中的擴散均勻。很好的使用了單一變量原則！我們來看一下這些材料，豆腐、面包、饅頭等在制作過程中會產(chǎn)生氣泡形成不同大小的蜂窩，斷然不是均勻介質(zhì)！變色杯表面上有藍色的退卻或呈現(xiàn)，但只有能量傳遞，沒有物質(zhì)運輸。而此時我也適時鏈接結(jié)合瓊脂的制作方法和特性，最后仍然保留教材既定材料瓊脂。問題三：為了避免后期實驗的盲目性，有組學(xué)生提出設(shè)立預(yù)實驗，通過一系列梯度實驗發(fā)現(xiàn)以下結(jié)果。通過一系列梯度實驗發(fā)現(xiàn)：0.5g/ml的碘液，在瓊脂中擴散10min，擴散深度為8mm。問題四：既然模擬細胞物質(zhì)運輸，實際情況是細胞向內(nèi)向外都有物質(zhì)運輸，可否增加一組擴散方向相反的對照實驗？左圖是原實驗向內(nèi)擴散的示意圖，右圖是對照實驗的示意圖，典型的對照原則！設(shè)計理念不錯，那么實際操作應(yīng)該如何設(shè)計呢？有一組學(xué)生提出可以將不同大小的三塊已浸透碘液的瓊脂塊同時放入盛有洗脫劑乙醇的燒杯中，統(tǒng)計三塊瓊脂洗脫干凈的時間進行比較。很快有人質(zhì)疑，三塊瓊脂，不同體積，不同體積的瓊脂中的碘分子的數(shù)目和擴散起點也不同，違背單一變量原則！由于種種限制因素，所以我們最終轉(zhuǎn)為以半球為研究對象。綜上，我們確立了三處改造：1）顯色反應(yīng)改造：從安全性和簡便性考慮，用物理反應(yīng)代替化學(xué)反應(yīng)。2）細胞模型改造：用球體和正方體模型分別模擬動物植物細胞3）對照實驗改造：設(shè)置對照實驗，模擬物質(zhì)由內(nèi)向外擴散。對照實驗示意圖4、 創(chuàng)新方案落定，我們就可以進行實驗了。首先制備材料瓊脂，制備正方體模型，瓊脂質(zhì)地較軟有彈性，難切割，但我們注意到有一組學(xué)生采用如下方法：刀面與兩直尺垂直，保證直線切下。制備球體模型，我們借用模具，兩個半球，扣在一起即可，但在使用之前我們要烙制小孔，便于注射器將瓊脂溶液緩緩注入，避免產(chǎn)生氣泡。模擬擴散實驗，同時放入同時取出，我們以球體為例（視頻），觀測一下碘液的擴散情況。切半球也是較難的操作，但是我發(fā)現(xiàn)有一位同學(xué)把整個球放入半只模具中，就可完全保證沿直徑切開。大家看一下擴散效果，還是非常明顯的理想的！實驗實物效果圖實驗結(jié)果（以正方體為例）這是實驗數(shù)據(jù)，表格中還有兩個比值、，那么這兩個比值誰能直接反映物質(zhì)運輸效率呢？學(xué)生普遍回答比值，對！但，比值只有做實驗得到這些數(shù)據(jù)才能計算出來，而比值不管做不做實驗，都是存在的一組數(shù)據(jù)，同時我也引導(dǎo)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)比值和的變化趨勢是同步的。所以，完全可以用比值來反映物質(zhì)運輸效率，當(dāng)然還可以建立其他數(shù)學(xué)模型說明問題。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，隨著球體半徑或正方體邊長的增大，相對表面積變小。為了使實驗更加完備，我們進行第三處改造：設(shè)置對照實驗?zāi)M由內(nèi)向外擴散，以半球為研究對象，待瓊脂溶液半凝狀態(tài)時，分別預(yù)埋同體積小球顆粒，凝固后可取出。這是最終的結(jié)果，我們分別以兩個角度觀測，俯視圖和側(cè)視圖。對照實驗結(jié)果實物圖5、得出結(jié)論：細胞大小與物質(zhì)運輸效率呈負相關(guān)！所以細胞不能無限長大。八、我的教學(xué)評價與反思首先，亮點部分我總結(jié)為以下幾點：1堅持原材料，瓊脂，改進創(chuàng)新并非就是一味拋棄原教材2實驗原理，物理反應(yīng)較化學(xué)反應(yīng)更簡單，安全3實驗安全系數(shù)更高4通過預(yù)實驗，染色時間精確5用正方體和球體模型分別模擬植物、動物細胞形態(tài)6創(chuàng)新模型的制備方法，獲得標(biāo)準(zhǔn)模型7設(shè)置對照實驗，使實驗更加完備。8引入兩種數(shù)學(xué)模型，分析