物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗虒W(xué)設(shè)計

1、物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗虒W(xué)設(shè)計一、教學(xué)背景分析1、教材分析物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗侨私贪姹匦?分子與細胞中第4章第1節(jié)的內(nèi)容。教材利用一些具體例子和資料，介紹了兩方面的內(nèi)容：水分子是順相對含量的梯度跨膜運輸?shù)模恍╇x子的跨膜運輸并不是順著離子的相對含量實行的，最后總結(jié)出細胞膜是選擇透過性膜。其中，“水分的跨膜運輸”具有重要的教學(xué)價值，這是一個探究實驗，也是學(xué)生在高中階段第一次真正全面接觸探究實驗，通過對植物細胞失水和吸水的探究，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會探究問題的一般方法和步驟。2、學(xué)情分析學(xué)生在初中做過或見過這樣的實驗：泡在鹽水中的蘿卜條會軟縮，泡在清水中的蘿卜條會更加硬挺。學(xué)生也有這樣的生活經(jīng)驗：做菜餡時加入一

2、些鹽，蔬菜中的水分會大量滲出；對農(nóng)作物施肥過多會造成“燒苗”現(xiàn)象等，這些生活經(jīng)驗對學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容都有協(xié)助。而本節(jié)內(nèi)容需要學(xué)生從微觀水平上理解細胞吸水、失水的過程，理解細胞膜是選擇透過性膜，內(nèi)容本身較抽象，難以理解，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會有一定困難。另外，學(xué)生在初中以前接觸到科學(xué)研究的一般步驟，但在如何提出問題、作出假設(shè)和設(shè)計實驗等環(huán)節(jié)都還缺乏訓(xùn)練。二、目標表述1、知識與技能（1）說出細胞在什么情況下吸水和失水。（2）舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。（3）熟練制作臨時裝片和操作顯微鏡。2、過程與方法（1）嘗試從生活現(xiàn)象中提出問題，作出假設(shè)。（2）實行關(guān)于植物細胞吸水和失水的實驗設(shè)計和操作。3、情感態(tài)度和價值

3、觀體驗科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和精神。三、教學(xué)重難點教學(xué)重點1、說明探究實驗的基本方法和一般過程。2、讓學(xué)生知道細胞與外界溶液一起能夠構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)。3、舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。教學(xué)難點1、如何提出問題，做出假設(shè)。2、如何設(shè)計實驗過程（材料、實驗用具、試劑的選擇，實驗結(jié)果的預(yù)測等）。3、理解細胞膜不但是半透膜，還是選擇透過性膜。四、教學(xué)設(shè)計思路本節(jié)課首先由“問題探討”引入，從“擴散”遷移到“滲透”。在生物小組課前完成滲透作用探究實驗的基礎(chǔ)上，由學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，總結(jié)出滲透作用發(fā)生的條件，體現(xiàn)“學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體”。然后由滲透裝置類比聯(lián)想到細胞，分析教材給出的“水分

4、進出哺乳動物紅細胞的狀況”，理解動物細胞的吸水和失水是通過滲透作用完成的。在細胞的吸水和失水問題上，植物細胞和動物細胞相似嗎？如果相似，植物細胞又有什么與動物細胞不同之處呢？引出探究活動。探究植物細胞的吸水和失水重在做好引導(dǎo)，訓(xùn)練學(xué)生提出問題、作出假設(shè)和實驗設(shè)計的水平，歸納出科學(xué)探究的一般步驟，進一步通過動手實驗，鍛煉學(xué)生的操作水平。通過動植物細胞吸水和失水問題的分析，學(xué)生理解到水分子是能夠自由進出細胞膜的，并且是順相對含量的梯度實行的。教材的資料分析提供的素材是無機鹽的吸收情況，通過度析討論，引導(dǎo)學(xué)生歸納出：細胞對物質(zhì)的吸收不一定都是順相對含量的梯度實行的；細胞吸收物質(zhì)是有選擇的，說明細胞膜

5、具有選擇透過性。本設(shè)計遵循的新課程理念是面向全體學(xué)生，提升生物科學(xué)素養(yǎng)，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。依據(jù)“自主學(xué)習(xí)”的原則，以探究式教學(xué)方法為主線，以學(xué)習(xí)小組為單位，利用多種教學(xué)資源引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在討論、探究、交流中相互啟迪，獲得新知，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法；在學(xué)生自我監(jiān)控、自我評價、自我發(fā)展中培養(yǎng)學(xué)生獨立思考習(xí)慣和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的探究水平、分析比較和表達水平以及合作精神。五、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容、過程安排設(shè)計意圖第1課時創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課 。引言：同學(xué)們回憶一下贊美蓮藕的詩句“出淤泥而不染，濯青蓮而不妖”。 蓮藕生長在污濁的泥土中卻能從環(huán)境中獲取蓮藕細胞生命活動需要的營養(yǎng)物質(zhì)，如水、氧氣

6、、礦物質(zhì)等，而蓮藕細胞不需要的物質(zhì)分子則不能進入。到底是什么控制物質(zhì)分子進出細胞？（細胞膜）物質(zhì)分子是如何跨越細胞膜輸入和輸出細胞的？（引出本章課題）今天，我們先以水分為例，共同探究水分是怎樣通過細胞膜進出細胞的。（引出本節(jié)課題）“問題探討”（1）演示實驗：一滴紅墨水滴入到清水中，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？學(xué)生觀察并回答。（2）提出探究問題：如果兩種不同的溶液被一層半透膜隔開，結(jié)果又會怎樣？演示：滲透作用的實驗現(xiàn)象。教師和各實驗小組代表課前做好該實驗，實驗的內(nèi)容設(shè)置如下：燒杯中是清水，漏斗內(nèi)是30%的蔗糖溶液，兩種不同的溶液被一層玻璃紙（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，靜置2 h

7、后，漏斗內(nèi)的液面有何變化？用一層紗布代替半透膜，其它的均與相同，漏斗內(nèi)的液面有何變化？用一層塑料布代替半透膜，其它的也與相同，漏斗內(nèi)的液面會有什么變化？若漏斗內(nèi)外均是同濃度蔗糖溶液，情況又是怎樣的？若漏斗內(nèi)外都是清水呢？ 第1小組學(xué)生介紹演示實驗，展示實驗現(xiàn)象。（3）提出討論問題問題： 為什么漏斗內(nèi)的液面會上升？多媒體動畫演示，引導(dǎo)學(xué)生思考。 師生總結(jié)：水分子從數(shù)量多的一側(cè)向水分子數(shù)量少的一側(cè)擴散，也就是說：水分子是順著相對濃度梯度跨膜運輸?shù)?，這種現(xiàn)象稱為滲透作用。這個裝置叫滲透裝置。第2、3小組學(xué)生介紹演示實驗、，展示實驗現(xiàn)象。教師及時引導(dǎo)學(xué)生思考：比較組我們可以得出什么結(jié)論？第4小組學(xué)生介

8、紹演示實驗，展示實驗現(xiàn)象。通過比較我們又可以得出什么結(jié)論？學(xué)生總結(jié)上面兩個結(jié)論得出滲透作用發(fā)生的條件： a要有半透膜；b半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差。互動探究，新課教學(xué)。1、 動物細胞的吸水和失水類比滲透裝置與細胞，提出問題：細胞是一個滲透系統(tǒng)嗎？從生活中的例子入手，例如，當我們吃比較咸的食物時，如腌制的咸菜、連續(xù)嗑帶鹽的瓜子等，你的口腔會有什么感覺? 引出動物細胞的吸水和失水。引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)：動物細胞是一個滲透系統(tǒng)。設(shè)計實驗，驗證假設(shè)（學(xué)生完成）。動物細胞的細胞膜相當于半透膜，動物細胞的細胞質(zhì)是動物細胞內(nèi)的液體環(huán)境。將哺乳動物的紅細胞分別放在濃鹽水、生理鹽水、清水中，觀察紅細胞的形態(tài)。預(yù)期結(jié)

9、果（學(xué)生完成）：紅細胞在濃鹽水中失水皺縮，在生理鹽水中保持原有形態(tài)，在清水中吸水膨脹。圖片展示：水分進出哺乳動物紅細胞的狀況。分析結(jié)果，得出結(jié)論（學(xué)生完成）：當細胞內(nèi)溶液濃度 外界溶液濃度，細胞吸水當細胞內(nèi)溶液濃度 外界溶液濃度，細胞失水當細胞內(nèi)溶液濃度 外界溶液濃度，細胞形態(tài)不變動物細胞是一個滲透系統(tǒng)，水進出細胞是順相對含量的梯度，通過滲透作用進行的。2、 探究植物細胞的吸水和失水教師提出：植物細胞吸水和失水的情況又怎樣呢？例如，在日常生活里，夏天家里做涼伴黃瓜時有水出現(xiàn)，腌蘿卜條時灑上一些鹽會出水；而賣菜的阿姨經(jīng)常向青菜上灑水，青菜變得硬挺，說明植物細胞也會吸水和失水。教師引導(dǎo)：我們要善于

10、從生活中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)新的問題，提出問題。許多科學(xué)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。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”。提出問題教師：從生活中的現(xiàn)象，結(jié)合上面這些例子，你可以提出什么問題?植物細胞能吸水和失水嗎？植物細胞在什么情況下會吸水和失水？植物細胞是不是一個滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當于半透膜？篩選值得探究的問題：植物細胞在什么情況下會吸水和失水？植物細胞是不是一個滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當于半透膜？提出了一個有價值的問題后,我們?nèi)绾稳パ芯克?作出假設(shè) （以下以“探究植物細胞中哪些結(jié)構(gòu)相當于半透膜”為例）作出假設(shè)：當一個問題提出后，我們必須結(jié)合

11、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(shè)”。教師圖片展示：“成熟植物細胞結(jié)構(gòu)圖。” 提供信息：成熟植物細胞具有中央大液泡，占整個細胞很大比例，因此成熟植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要考慮液泡中的細胞液。原生質(zhì)層：包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。教師引導(dǎo)，學(xué)生作出假設(shè)：假設(shè)原生質(zhì)層相當于半透膜，也可以假設(shè)細胞壁相當于原生質(zhì)層，或者假設(shè)原生質(zhì)層、細胞壁兩者都相當于半透膜。各個小組可能會提出不同的假設(shè)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生講述理由，最后確定一個較合理的假設(shè)：原生質(zhì)層相當于半透膜。預(yù)測實驗結(jié)果：當細胞液濃度 外界溶液濃度，細胞吸水；當細胞液濃度 外界

12、溶液濃度，細胞失水。教師可以適當補充：細胞液中的水分流失，使細胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮，但由于原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質(zhì)就會與細胞壁分離開來，也就發(fā)生質(zhì)壁分離。將發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞放入清水中時，會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。作出的假設(shè)是否正確呢？就需要通過設(shè)計實驗來驗證。設(shè)計實驗教師引導(dǎo)學(xué)生考慮實驗設(shè)計上的一些細節(jié)問題，例如：實驗材料、試劑、用具的選擇材料的選擇：有顏色的還是沒有顏色的，細胞小的還是相對比較大的，為什么？試劑的選擇：糖水、酒精、醋酸、鹽水？（試劑的濃度必須是好控制的，試劑是容易獲得的，對細胞是沒有傷害的）實驗用具的選擇：植物細胞的吸水和失水是一

13、個微觀的過程，必須通過什么工具來觀察？教師提示：洋蔥表皮細胞有紫色液泡，而且表皮容易撕取獲得。實驗過程中細胞應(yīng)處于生活狀態(tài)。實驗步驟教師：實驗材料、試劑、用具選好了，接下來要考慮整個實驗具體的操作步驟。該如何具體操作? 是先把洋蔥泡在蔗糖溶液中，10 min后取出做成裝片，顯微鏡下觀察；還是先做好裝片，再想辦法往里加入試劑呢?（先做裝片再加試劑好，這樣可以在顯微鏡下觀察細胞失水的變化過程。）實驗要點提示：第一步：用清水制作洋蔥鱗片葉表皮的臨時裝片，先用低倍鏡觀察。教師：如何使洋蔥鱗片葉表皮細胞處于失水狀態(tài)？第二步：嘗試用不同濃度梯度的蔗糖溶液（質(zhì)量分數(shù)為10、20、30、40%、50%）使洋蔥

14、表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離。教師：如何使它們復(fù)原？第三步：使洋蔥表皮細胞浸潤于清水中，觀察質(zhì)壁分離的復(fù)原。 設(shè)計結(jié)果記錄表教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己做出的預(yù)期，明確在實驗中需要重點觀察的內(nèi)容：細胞壁的位置、原生質(zhì)層的位置、中央液泡的大小、細胞的大小、細胞液顏色的深淺變化。試劑中央液泡的大小原生質(zhì)層的位置細胞大小蔗糖溶液清水要求學(xué)生針對探究的問題，以小組為單位設(shè)計一份實驗方案。第2課時教師檢查學(xué)生的實驗設(shè)計。學(xué)生小組代表展示實驗設(shè)計內(nèi)容。進行實驗學(xué)生進行實驗，教師參與其中，對于學(xué)生在實驗中出現(xiàn)的問題及時的發(fā)現(xiàn)，及時的解決，真正的融入到學(xué)生中間去。分析結(jié)果，得出結(jié)論做完實驗后，我們要對實驗結(jié)果進行分析，實驗結(jié)

15、果是否與預(yù)期相吻合?是否支持了我們最初的假設(shè)?當實驗結(jié)果與預(yù)期不符時，我們要多思考，也不要急于認定假設(shè)不成立，要考慮會不會是因為實驗操作的不正確導(dǎo)致不能達到預(yù)期結(jié)果的?會不會有什么干擾因素呢?各組展示各自的實驗結(jié)果，描述所觀察到的實驗現(xiàn)象。教師及時引導(dǎo)學(xué)生思考實驗中出現(xiàn)的問題：例如這個實驗中，如果開始使用了0.6 g/ml的蔗糖溶液，很快就觀察到了質(zhì)壁分離，但后來加清水怎么也不能使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，能否斷定當外界濃度低的時候細胞不能吸水呢?為什么？（不能，因為蔗糖濃度過高了，導(dǎo)致細胞失水過快而死亡。）教師：所以無論實驗成功也好，失敗也好，都要認真分析。根據(jù)實驗結(jié)果得出實驗結(jié)論，最終師生達成

16、共識，植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜。3、 物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗毎奈褪撬肿禹樝鄬康奶荻瓤缒み\輸?shù)倪^程。其他物質(zhì)呢？資料分析：p64學(xué)生討論學(xué)生：細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出有選擇性。師生：細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。及時反饋，愉悅總結(jié)。練習(xí)是使學(xué)生掌握知識形成技能發(fā)展智力的重要手段，設(shè)計練習(xí)時盡量地做到科學(xué)、合理，體現(xiàn)出一定的層次性和針對性，難易適中，對所學(xué)內(nèi)容進行及時的反饋。 教學(xué)內(nèi)容進行完后給學(xué)生一定的時間，反思自己思維中的不足，消化所學(xué)知識。然后教師指導(dǎo)學(xué)生用概念圖的形式進行課堂小結(jié)。創(chuàng)設(shè)情境，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。學(xué)生親自實驗，展示實驗現(xiàn)象，分析比較實驗結(jié)果，

17、得出結(jié)論，既鍛煉了學(xué)生的動手操作能力，也提高了學(xué)生分析問題能力，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的積極性，使學(xué)生真正感受到課堂屬于自己。多媒體課件直觀演示，利于學(xué)生理解抽象的知識。通過引導(dǎo)學(xué)生自己得出結(jié)論并得出滲透作用發(fā)生的條件，將課堂的主動權(quán)交給學(xué)生。讓學(xué)生初步體會科學(xué)探究的一般步驟。教給學(xué)生如何發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，進而篩選出有價值的研究問題。通過問題的設(shè)置，使學(xué)生在思考領(lǐng)悟到選擇合適實驗材料、試劑的重要性。從實驗材料,方法的選擇，實驗過程，結(jié)果分析等一系列探究活動，使學(xué)生體驗實驗設(shè)計思路,提高學(xué)生的科學(xué)思維。充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，學(xué)生自己能做的事由學(xué)生自己完成，教師不要包辦。學(xué)生小結(jié)有助于知識的條理化、系統(tǒng)化。六、教學(xué)反思這節(jié)課，通過對學(xué)生提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、實施實驗、分析實驗現(xiàn)象等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，一方面提高了學(xué)生的生命科學(xué)實驗探究能力；另一方面豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，變單一的個體學(xué)習(xí)為接