物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗虒W設計

1、我的教學設計課題： 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗颇?生物教學對象高一學生課時 第1課時提供者逯曉蕓單位臨汾市汾西一中一、教學目標1、知識與技能目標1) 通過對滲透作用現(xiàn)象的觀察和分析，說明滲透作用發(fā)生的條件，推導滲透作用的概念和原理；2) 說出水分子跨膜運輸?shù)奶攸c；3) 說出動植物細胞吸水和失水的方式；4) 舉例說明動物細胞膜和植物的原生質(zhì)層相當于半透膜。2、過程與方法目標1) 通過將動物細胞吸水、失水的過程與滲透裝置相類比，理解動物細胞吸水失水的方式。2) 嘗試提出問題、作出假設，體驗探究實驗的過程。3、情感與價值觀目標1) 嘗試提出問題，作出假設，感受科學的嚴謹性；2) 設計植物細胞吸水和失水的實

2、驗，體驗探索的樂趣。二、教學內(nèi)容及模塊整體分析本課題選自“模塊一 分子與細胞”“第四章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出”第一節(jié)。本模塊教材是以細胞是基本的生命系統(tǒng)為主線展開的，從前到后依次講述它的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)展變化的。前三章依次學習了細胞的種類、物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)。接下來本章和第五章的內(nèi)容屬于細胞的功能，其中本章承接第三章所學的生物膜的功能來學習細胞的物質(zhì)輸入與輸出。本節(jié)利用一些具體例子和資料，依次引導學生理解動物細胞、植物細胞吸水失水的方式是滲透作用，理解動物細胞膜、植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜，并理解水分子是順著相對含量梯度跨膜運輸?shù)模恍╇x子的跨膜運輸并不是順著離子相對含量梯度跨膜

3、運輸?shù)模M而理解細胞膜和其他生物膜是選擇透過性膜。本節(jié)內(nèi)容的落實對于本章后兩節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型和物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞降膶W習都起到了重要的鋪墊作用。由于考慮到學生的理解能力和課程內(nèi)容較多，本節(jié)課用兩課時。三、學情分析通過與學生交流知道，學生在初中時就已經(jīng)知道了分子的熱運動，這使學生很容易理解水分子能夠自由通過半透膜和細胞膜。在第三章第一節(jié)學生體驗了制備細胞膜的過程，是學生容易理解教材中“水分進出哺乳動物紅細胞的狀況”，從而認識動物細胞的吸水和失水。學生在第三章已經(jīng)知道了植物細胞的與動物細胞在結(jié)構(gòu)上的差別，也知道了植物細胞內(nèi)的液體主要是細胞液，這對理解植物細胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象和原生質(zhì)層相當于一層半

4、透膜做了鋪墊。四、教學策略選擇與設計本課題在設計時，主要通過進行實驗、然后教師通過層層遞進、環(huán)環(huán)相扣的問題引導學生分析實驗結(jié)果并得出相應的結(jié)論來完成。重點的解決方法：1) 通過滲透作用的演示實驗，組織引導學生分析滲透現(xiàn)象，歸納總結(jié)滲透作用的概念、條件、原理、結(jié)果，指出半透膜的特性。2) 通過分析水分進出紅細胞的狀況，分析植物細胞質(zhì)壁分離及復原實驗的結(jié)果總結(jié)出細胞膜及其他生物膜相當于半透膜，并且是選擇透過性膜。難點的解決方法：1) 通過學生各抒己見說出“提出問題”對于科學研究的重要性、所謂問題又可以來源于哪兒，使學生認識到提出問題的意義，并知道可以從哪兒去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。2) 通過老師引導，

5、學生自己針對植物細胞的吸水和失水提出一些問題，并討論哪兒問題比較有探究價值，體現(xiàn)在哪兒；學生嘗試對剛才提出的問題作出假設，體驗假設并不是毫無根據(jù)的，而是根據(jù)已有的知識和生活經(jīng)驗來做的一種預測性回答。3) 通過老師的引導，理解原生質(zhì)層相當于一層半透膜。五、教學重點及難點1. 教學重點：1) 水分進出細胞是順相對濃度梯度的；2) 舉例說出細胞膜或原生質(zhì)層相當于半透膜。2. 教學難點：1) 嘗試提出問題，作出假設；2) 理解原生質(zhì)層相當于一層半透膜。六、教學過程教師活動學生活動設計意圖一、 導入通過前三章的學習我們已經(jīng)知道細胞內(nèi)部的各種結(jié)構(gòu)及其各自的基本功能。而從本章起將進入對細胞內(nèi)各種生命活動的學

6、習。細胞是一個生命系統(tǒng)，任何一個生命系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，都與外界有物質(zhì)的交換。那么在細胞中是誰在發(fā)揮著控制物質(zhì)進出的重要作用呢？在這節(jié)課我們主要以水分為例，共同探討水分等物質(zhì)是怎樣通過細胞膜進出細胞的。在老師的引導下認識本章與前幾章的關(guān)系。細胞膜使學生建立起一個大的問題背景，即細胞這個生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)怎樣？功能怎樣？本章研究的事那部分內(nèi)容？從細胞是生命系統(tǒng)出發(fā)，引出細胞與外界物質(zhì)交換，順利進入本章的學習，同時讓學生初步感到細胞膜對物質(zhì)進出細胞發(fā)揮的重要作用。二、 滲透作用1. 分析滲透作用的實驗現(xiàn)象，得出滲透作用的概念。1) 演示實驗：一滴紅墨水滴入到清水中，出現(xiàn)什么現(xiàn)象？怎樣就是擴散？ 2)

7、提出問題：如果兩種不同的溶液被一層半透膜隔開，結(jié)果又會怎樣?投影播放滲透作用的flash動畫，引導學生觀察實驗結(jié)果及微觀上分子穿過半透膜的情況。介紹：燒杯中是清水，漏斗內(nèi)是一定濃度的蔗糖溶液，兩種不同的溶液被一層半透膜隔開，實驗開始時，漏斗內(nèi)外的液面在同一水平面上，一段時間后，漏斗內(nèi)的液面上升。半透膜是一些物質(zhì)（一般是小分子物質(zhì)）能透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜。小組討論：a) 漏斗內(nèi)的液面為什么上升？b) 如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)的液面還會升高嗎？為什么？c) 如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？為什么？總結(jié)：在本實驗中，水分子通過半透膜從數(shù)量多的一側(cè)向

8、數(shù)量少的一側(cè)擴散的現(xiàn)象稱為滲透作用。這個裝置叫滲透裝置。一個滲透裝置需要包含一個半透膜，以及半透膜兩側(cè)的溶液。2. 要發(fā)生滲透作用，需具備什么條件？3. 滲透作用的原理是怎樣的？a) 當溶液濃度a b時，水分子流動方向為： b) 當溶液濃度a b時，水分子流動方向為： c) 當溶液濃度ab時，則 4. 滲透作用的結(jié)果如何？提示：流動方向？宏觀上的方向？微觀上的俄方向？學生觀察并回答：擴散（在老師引導下得出）擴散是分子從濃度相對較高的區(qū)域向濃度相對較低的區(qū)域運動的現(xiàn)象。明確實驗條件和現(xiàn)象。a) 因為在單位時間內(nèi)，進入半透膜的水分子數(shù) 滲出半透膜的水分子數(shù)b) 不會。因為紗布的孔隙很大，蔗糖分子也

9、可以自由通過。c) 液面保持不變。因為此時在單位時間內(nèi)，進入半透膜的水分子數(shù) = 滲出半透膜的水分子數(shù)。師生共同總結(jié)：a) 半透膜b) 半透膜兩側(cè)溶液有濃度差從b流向 a從a流向 b處于動態(tài)平衡（在老師引導下得出）水分子可以通過半透膜進行雙向擴散。從宏觀觀察，水分是由低濃度溶液流向高濃度溶液，直到達到動態(tài)平衡。從微觀上看，水分子是順著其相對含量梯度而流動的。引導學生回憶擴散的概念，為理解滲透作用鋪墊。通過這幾個問題的討論和回答，引導學生理解滲透作用的概念和條件。理解滲透作用，為理解水進出動物細胞和植物細胞的方式。三、 動物細胞的吸水和失水1. 過渡：前面我們學習了滲透裝置，細胞是否具備滲透裝置

10、的條件？細胞如何吸水和失水呢？我們以哺乳動物的紅細胞為例來探究。2. 投影：掃描電鏡下的紅細胞。視頻：紅細胞在顯微鏡下的吸水與失水。討論分析:a) 視頻中的紅細胞出現(xiàn)了哪些現(xiàn)象？b) 你認為紅細胞在什么條件下吸水或失水？c) 你認為紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？d) 紅細胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物透過細胞膜嗎？這說明紅細胞的細胞膜相當于什么膜？e) 紅細胞的吸水膨脹和失水皺縮是滲透現(xiàn)象嗎？f) 其他動物細胞呢？3. 動物細胞的吸水與失水教師與學生共歸納講述 ：（1） 動物細胞相當于一個滲透裝置。（2） 動物細胞吸水和失水的方式：滲透作用（3）動物細胞的吸水與失水原理：動物細胞吸水：當外界溶

11、液濃度小于細胞質(zhì)的濃度時動物細胞失水：當外界溶液濃度大于細胞質(zhì)的濃度時動物細胞不吸水也不失水：當外界溶液濃度等于細胞質(zhì)濃度時（舉例：靜脈注射生理鹽水）總之，水從低濃度溶液流向高濃度溶液，是順著自身相對含量梯度而流動的。在老師的引導下得出結(jié)論a) 吸水膨脹；失水皺縮；沒有變化b) 當外界溶液濃度小于細胞質(zhì)的濃度時吸水膨脹；當外界溶液濃度大于細胞質(zhì)的濃度時失水皺縮；當外界溶液濃度等于細胞質(zhì)濃度時，細胞既不吸水也不失水。c) 取決于細胞內(nèi)外溶液的濃度差，濃度差越大，吸水或失水越多越快，反之亦然。d) 一般不能。說明紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜。e) 是f) 其他動物細胞與哺乳動物成熟紅細胞一樣都有

12、一層細胞膜將細胞質(zhì)與外界溶液相隔開，因此，其吸水失水方式應該是一樣的。通過將問題分解為層層遞進、環(huán)環(huán)相扣的小問題，能引導學生順利思考，理解相關(guān)問題。四、植物細胞的吸水和失水1. 過渡：我們了解了動物細胞相當于一個滲透裝置，細胞膜相當于半透膜。那么植物細胞能否吸水和失水，是不是和動物細胞的情況一樣呢？2. 投影：成熟植物細胞模式圖a) 說出植物細胞與動物細胞結(jié)構(gòu)上的區(qū)別b) 植物細胞內(nèi)的液體主要是哪部分液體？c) 閱讀課文，指出植物細胞中的原生質(zhì)層3. 探究實驗：生活中有哪些植物細胞吸水或失水的實例？（家里買菜放置時間長了，拌黃瓜、西紅柿、腌菜）引導學生： 我們要善于從生活中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)新的問題，

13、提出問題。許多科學家的發(fā)現(xiàn)并不都是從實驗中得到，更多的是通過觀察生活中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題的，例如，牛頓從蘋果掉下來的現(xiàn)象中提出地球引力的問題；細菌學家弗萊明從一個長了青霉的細菌培養(yǎng)皿中出現(xiàn)的現(xiàn)象，提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用，從而提取出青霉素的；愛因斯坦曾經(jīng)說過:“提出一個問題比解決一個問題更重要”。可見，提出一個有價值的問題，是創(chuàng)造發(fā)明的良好開端。關(guān)于植物細胞的吸水和失水問題，你可以提出哪些問題來探究呢？從中選一個有究價值的進行研究。（小組討論）（1）提出問題學生可能提出的問題：篩選值得探究的問題: 提出了一個有價值的問題后,我們?nèi)绾稳パ芯克?（2）作出假設當一個問題提出后，

14、我們必須結(jié)合已有的知識或經(jīng)驗（必要時還要查找資料）分析問題，并且作出嘗試性的回答，這種嘗試性的回答稱為“作出假設”。例如現(xiàn)在我們選第2個問題作探究：細胞什么情況下會失去水，什么情況下會吸水？首先分析現(xiàn)象：嗑瓜子引起口干，蘿卜條滲水，鹽水中的蘿卜條失水體積變小，他們的共同點是細胞外有一定的鹽分，所以我們嘗試推理，是不是外界溶液的濃度大于細胞內(nèi)的濃度時，細胞會失水呢，反之如果細胞外溶液濃度低于細胞內(nèi)溶液的濃度時細胞則會吸水。（作這樣一個假設）再如，教材上提供的參考案例。教師引導，作出假設：原生質(zhì)層相當于半透膜。那么我們作出的假設是否正確呢？需要通過實驗驗證，接下來我們要設計實驗、創(chuàng)造我們假設中所提

15、出的條件。（3）設計實驗：如果我們要檢驗“原生質(zhì)層相當于一層半透膜”這個假設，在實驗的設計上我們需要考慮哪些細節(jié)呢？首先我們要考慮“選擇怎樣的植物細胞材料來進行實驗”，你會考慮選擇怎樣的材料呢？（學生可能一時不能回答，可以引導學生分析：在這個實驗中要觀察的實驗現(xiàn)象是什么？）要想觀察液泡和細胞體積、大小的變化和植物細胞的吸水和失水這樣一個微觀的過程，必須使用什么儀器來觀察？ 很好，當你選用了顯微鏡以后，你的選材就應注意要盡可能選容易做成裝片的，在顯微鏡下容易看到的（如細胞比較大，或細胞有顏色等，如果沒有顏色，能不能染色？）比如洋蔥表皮細胞有紫色，也很好撕取做成裝片，就可以考慮，那大家還能不能想到

16、其他什么好材料呢？ 大家的思路開始打開了，想得很好，剛才你們提的材料很好，都可以用來嘗試，或許這些材料都能成功，但也可能一些材料不能助你成功。那究竟這些材料好不好，大家也可以做為一個課題來研究，多選幾種材料都試試，進行比較。好，那接下來我們還要考慮選用怎樣的試劑好呢？材料、用具、試劑都選好了，接下來我們要考慮整個實驗具體的操作步驟該如何。是先把洋蔥泡在蔗糖溶液中，10分鐘后取出做成裝片，顯微鏡下檢測；還是先做好裝片，再想辦法往里加入試劑呢？很好，現(xiàn)在我們還有一個重要的問題，那就是要預期一下實驗結(jié)果，加了高濃度蔗糖溶液后細胞會發(fā)生怎樣的變化呢？對，細胞液中的水分流失，使細胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定

17、程度的收縮。由于原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質(zhì)層就會與細胞壁分離開來，也就發(fā)生質(zhì)壁分離。所以觀察到質(zhì)壁分離可以作為細胞失水的表現(xiàn)。預測了實驗結(jié)果后，我們可以設計一個表格來記錄實驗結(jié)果，這個實驗中的表格就較簡單了。中央液泡的大小原生質(zhì)層的位置細胞大小03g/ml蔗糖溶液清水教師：大家可參考教材p62頁的參考案例，討論制訂本小組的實驗方案（4）進行實驗：（5）分析結(jié)果，得出結(jié)論：提供植物細胞質(zhì)壁分離與復原的實驗結(jié)果照片，引導學生用演繹推理間接論證的方法得出相應的結(jié)論。設置問題鏈：a) 液泡變小、紫色加深現(xiàn)象說明了什么？b) 水分子的運動方向怎樣？c) 假設原生質(zhì)層是全透性結(jié)構(gòu)

18、，會發(fā)生質(zhì)壁分離嗎？如果原生質(zhì)層是不透性結(jié)構(gòu)呢？那么質(zhì)壁分離的現(xiàn)象說明什么呢？閱讀教材p63頁第1自然段，師生小結(jié)成熟的植物細胞吸水與失水的原理。4. 小結(jié)：a) 植物細胞吸水和失水的方式是：b) 在此過程中相當于一層半透膜的是：問題：有的結(jié)果與你的預期不吻合，說明你的假設不成立嗎？應當如何解釋？強調(diào)實驗設計方案必須要有可重復性和易操作性。做完實驗后，我們要對實驗結(jié)果進行分析，實驗結(jié)果是否與預期相吻合?是否支持了我們最初的假設?當實驗結(jié)果與預期不符時，我們要多思考，也不要急于認定假設不成立，要考慮會不會是因為實驗操作的不正確導致不能達到預期結(jié)果的?會不會有什么干擾因素呢?例如：如果開始使用了0

19、.8g/ml蔗糖溶液,很快就能觀察到質(zhì)壁分離,但加清水后怎么也觀察不到質(zhì)壁分離復原,能否斷定當外界濃度低時細胞不能吸水呢？（）教師：所以無論實驗成功也好，失敗也好，都要認真分析。如果確實找不到實驗設計上的原因也找不到實驗操作上的原因，始終也未能得預期的結(jié)果，這就要認定假設是錯的了。這時又要重新回頭做新的假設，然后設計別的實驗了。失敗不要緊，很多偉大的發(fā)現(xiàn)都不可能一次就成功的，都是要經(jīng)過多次，有的甚至千百次的失敗后才成功的，失敗是成功之母嘛。（6）表達和交流小組討論：植物細胞會由于過多吸水而漲破嗎？蔗糖溶液的濃度是否越高效果越好？ 小結(jié)：進行科學探究的方式是多種多樣的。一般來說，其基本過程具有六

20、個要素：提出科學問題；進行猜想和假設；制定計劃，設計實驗；觀察與實驗，獲取事實與證據(jù)；檢驗與評價；表達與交流。某些探究過程只包含其中的幾個要素，而且也不一定按上面呈現(xiàn)的順序進行。我們進行科學探究是領悟科學探究的思想，培養(yǎng)自己進行科學探究所需要的能力，增進對科學探究方法與過程的理解?？茖W探究能力是通過完成部分探究活動和完整的探究活動而形成和發(fā)展的。a) 與動物細胞相比，植物細胞特有的結(jié)構(gòu)有細胞壁、液泡、葉綠體。b) 細胞液，即液泡中的液體。c) 原生質(zhì)層指的是細胞膜、液泡膜以及這兩層膜之間夾著的細胞質(zhì)。腌菜、用白菜做餃子餡兒、“燒苗”現(xiàn)象等a) 植物細胞會出現(xiàn)失水的情況嗎？b) 植物細胞在什么情

21、況下會失水？c) 植物細胞以什么方式吸水和失水?d) 原生質(zhì)層是否相當于一層半透膜?液泡和細胞體積、大小的變化。用顯微鏡觀察水綿，水綿是綠色的，水綿是單層細胞。那葫蘆蘚也可以，它的葉是一層細胞的。美人蕉的花瓣表皮細胞中液泡顏色呈現(xiàn)紅色。紫鴨跖草表皮容易撕取，紫色液泡大而明顯，很容易找到。高濃度蔗糖溶液、清水先做裝片再加試劑好，這樣可以在顯微鏡下監(jiān)控細胞失水的變化過程。細胞會縮小。a) 說明細胞液失水了b) 水分子從低濃度溶液流向高濃度溶液，是順濃度梯度流動的。c) 不會；不會；原生質(zhì)層相當于一層半透膜滲透作用原生質(zhì)層不會，因為有細胞壁的保護；蔗糖溶液濃度過高會導致植物細胞失水過快過多而死亡，而無法復原事先思考這些問題，為之后理解植物細胞的質(zhì)壁分離和原生質(zhì)層是一層半透膜