物質跨膜運輸的實例教學設計

1、我的教學設計?課題： 物質跨膜運輸的實例科目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的特點；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驗

2、，體驗探索的樂趣。二、教學內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組成、結構、功能和發(fā)展變化的。前三章依次學習了細胞的種類、物質組成和結構。接下來本章和第五章的內容屬于細胞的功能，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的，而一些離子的跨膜運輸并不是順著離子相對含量梯度跨膜運

3、輸的，進而理解細胞膜和其他生物膜是選擇透過性膜。本節(jié)內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跨膜運輸的方式的學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。學生在第三章已經知道了植物細胞的與動物細胞在結構上的差別，也知道了植物細胞內的液體主要是細胞液， 這對理解植物細胞的質壁分離現(xiàn)象和原生質層相當于一層半

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果并得出相應的結論來完成。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，歸納總結滲透作用的概念、條件、原理、結果，指出半透膜的特性。2) 通過分析水分進出紅細胞的狀況， 分析植物細胞質壁分離及復原實驗的結果總結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的，而是根據已有的知識和生活經驗來做的一種預測性回答。3) 通過老師的引導，理解原生質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使學生建立起一個大的問題背景，一、 導入即細胞這個生命系通過前三章的學習我們已經知道細統(tǒng)的結構怎樣？功胞內部的

6、各種結構及其各自的基本功能。能怎樣？本章研究而從本章起將進入對細胞內各種生命活動在老師的引導下認識的事那部分內容？的學習。從細胞是生命細胞是一個生命系統(tǒng)，任何一個生命本章與前幾章的關系。系統(tǒng)出發(fā)，引出細胞系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，都與外界有物質的細胞膜與外界物質交換， 順交換。那么在細胞中是誰在發(fā)揮著控制物利進入本章的學習，質進出的重要作用呢？在這節(jié)課我們主要以水分為例，共同探討水分等物質是怎樣同時讓學生初步感通過細胞膜進出細胞的。到細胞膜對物質進出細胞發(fā)揮的重要作用。二、 滲透作用學生觀察并回答： 擴散引導學生回憶1.分析滲透作用的實驗現(xiàn)象， 得出滲透作（在老師引導下得出）擴散的概念，為理解用的概

7、念。擴散是分子從濃度相對較滲透作用鋪墊。1)演示實驗：一滴紅墨水滴入到清水中，高的區(qū)域向濃度相對較低通過這幾個問題的出現(xiàn)什么現(xiàn)象？的區(qū)域運動的現(xiàn)象。討論和回答，引導學怎樣就是擴散？明確實驗條件和現(xiàn)象。生理解滲透作用的2) 提出問題：如果兩種不同的溶液被一層a) 因為在單位時間內， 進 概念和條件。半透膜隔開，結果又會怎樣入半透膜的水分子數理解滲透作用，投影播放滲透作用的 flash 動畫，引導< 滲出半透膜的水分為理解水進出動物學生觀察實驗結果及微觀上分子穿過半透子數細胞和植物細胞的膜的情況。b)不會。因為紗布的孔隙方式。介紹：燒杯中是清水，漏斗內是一定很大，蔗糖分子也可以濃度的蔗糖溶液

8、，兩種不同的溶液被一層自由通過。半透膜隔開，實驗開始時，漏斗內外的液c)液面保持不變。因為此面在同一水平面上，一段時間后，漏斗內時在單位時間內， 進入的液面上升。半透膜的水分子數 =半透膜是一些物質（一般是小分子物滲出半透膜的水分子質）能透過，而另一些物質不能透過的多數?？仔员∧?。師生共同總結：小組討論：a)半透膜a)漏斗內的液面為什么上升？b)半透膜兩側溶液有濃b)如果用一層紗布代替玻璃紙， 漏斗管內度差的液面還會升高嗎？為什么？從B流向 Ac)如果燒杯中不是清水， 而是同樣濃度的從A流向 B蔗糖溶液，結果會怎樣？為什么？處于動態(tài)平衡總結：在本實驗中，水分子通過半透膜從（在老師引導下得出）數

9、量多的一側向數量少的一側擴散的現(xiàn)象水分子可以通過半透稱為滲透作用。這個裝置叫滲透裝置。一膜進行雙向擴散。個滲透裝置需要包含一個半透膜，以及半從宏觀觀察，水分是透膜兩側的溶液。由低濃度溶液流向高濃度2.要發(fā)生滲透作用，需具備什么條件？溶液，直到達到動態(tài)平衡。3.滲透作用的原理是怎樣的？從微觀上看，水分子a)當溶液濃度 A> B時，水分子流動方向是順著其相對含量梯度而為：流動的。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.滲透作用的結果如何？提示：流動方向？宏觀上的方向？微觀上的俄方向？三、 動物細胞的吸水和失水在老師的引導下得出通過將問題分1.過

10、渡：前面我們學習了滲透裝置， 細胞結論解為層層遞進、環(huán)環(huán)是否具備滲透裝置的條件？細胞如何a)吸水膨脹；失水皺縮；相扣的小問題，能引吸水和失水呢？我們以哺乳動物的紅沒有變化導學生順利思考， 理細胞為例來探究。b)當外界溶液濃度小于解相關問題。2.投影：掃描電鏡下的紅細胞。細胞質的濃度時吸水視頻：紅細胞在顯微鏡下的吸水與失膨脹；水。當外界溶液濃度大于討論分析 :細胞質的濃度時失水皺a)視頻中的紅細胞出現(xiàn)了哪些現(xiàn)象？縮；b)你認為紅細胞在什么條件下吸水或失當外界溶液濃度等于水？細胞質濃度時，細胞既不c)你認為紅細胞吸水或失水的多少取決吸水也不失水。于什么條件？c)取決于細胞內外溶液d)紅細胞內的血紅

11、蛋白等有機物透過細的濃度差，濃度差越胞膜嗎？這說明紅細胞的細胞膜相當大，吸水或失水越多越于什么膜？快，反之亦然。e)紅細胞的吸水膨脹和失水皺縮是滲透d)一般不能。說明紅細胞現(xiàn)象嗎？的細胞膜相當于一層f)其他動物細胞呢？半透膜。3.動物細胞的吸水與失水e)是教師與學生共歸納講述 ：f)其他動物細胞與哺乳（1） 動物細胞相當于一個滲透裝置。動物成熟紅細胞一樣（2） 動物細胞吸水和失水的方式：滲透都有一層細胞膜將細作用胞質與外界溶液相隔（3）動物細胞的吸水與失水原理：開，因此，其吸水失水動物細胞吸水：當外界溶液濃度小于細胞方式應該是一樣的。質的濃度時動物細胞失水：當外界溶液濃度大于細胞質的濃度時動物

12、細胞不吸水也不失水：當外界溶液濃度等于細胞質濃度時（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。四、植物細胞的吸水和失水a)與動物細胞相比， 植物1.過渡：我們了解了動物細胞相當于一個細胞特有的結構有細滲透裝置，細胞膜相當于半透膜。 那么胞壁、液泡、葉綠體。植物細胞能否吸水和失水， 是不是和動b)細胞液，即液泡中的液物細胞的情況一樣呢？體。2.投影：成熟植物細胞模式圖c)原生質層指的是細胞a)說出植物細胞與動物細胞結構上的區(qū)膜、液泡膜以及這兩層別膜之間夾著的細胞質。事先思考這些問題，為之后理解植物細胞的質壁分離和原生質層是一層半透膜鋪墊?？茖W探究

13、能力是通過完成部分探究活動和完整的探b)植物細胞內的液體主要是哪部分液腌菜、用白菜做餃子餡究活動而形成和發(fā)體？兒、“燒苗”現(xiàn)象等展的。本節(jié)課通過老c)閱讀課文，指出植物細胞中的原生質層a)植物細胞會出現(xiàn)失水師層層引導，帶領學3.探究實驗：的情況嗎？生體驗探究的過程，生活中有哪些植物細胞吸水或失水的b)植物細胞在什么情況使學生領悟科學探實例？（家里買菜放置時間長了，拌黃瓜、下會失水？究的思想，培養(yǎng)自己西紅柿、腌菜）c)植物細胞以什么方式進行科學探究所需引導學生： 我們要善于從生活中的現(xiàn)吸水和失水要的能力，增進對科象發(fā)現(xiàn)新的問題，提出問題。許多科學家d)原生質層是否相當于學探究方法與過程的發(fā)現(xiàn)并不

14、都是從實驗中得到，更多的是一層半透膜的理解。通過觀察生活中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題的， 例如，液泡和細胞體積、大通過引導學生牛頓從蘋果掉下來的現(xiàn)象中提出地球引力小的變化。思考如何選材、選試的問題；細菌學家弗萊明從一個長了青霉用顯微鏡觀察劑來使學生提高的的細菌培養(yǎng)皿中出現(xiàn)的現(xiàn)象，提出青霉的水綿，水綿是綠色的，分析、實驗能力。分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作水綿是單層細胞。那葫蘆根據對實驗結用，從而提取出青霉素的；愛因斯坦曾經蘚也可以，它的葉是一層果的分析，及時學生說過 : “提出一個問題比解決一個問題更重細胞的。美人蕉的花瓣表得出關于植物細胞要”?？梢?，提出一個有價值的問題，是創(chuàng)皮細胞中液泡顏色呈現(xiàn)紅吸

15、水和失水問題的造發(fā)明的良好開端。色。紫鴨跖草表皮容易撕結論。讓學生體驗通關于植物細胞的吸水和失水問題，你取，紫色液泡大而明顯，過探究來解決問題可以提出哪些問題來探究呢？從中選一個很容易找到。的成就感。有究價值的進行研究。（小組討論）高濃度蔗糖溶液、清通過老師指導，（1）提出問題水使學生認識到真正學生可能提出的問題：先做裝片再加試劑的科學探究不是百篩選值得探究的問題 :好，這樣可以在顯微鏡下發(fā)百中只有成功的，提出了一個有價值的問題后 ,我們如何去研監(jiān)控細胞失水的變化過需要認真分析，全面究它呢程。思考，反復實驗去確（2）作出假設細胞會縮小。認結果，從而形成正當一個問題提出后，我們必須結合已a)說明

16、細胞液失水了確的科學探究思維。有的知識或經驗（必要時還要查找資料）b)水分子從低濃度溶液分析問題，并且作出嘗試性的回答，這種流向高濃度溶液， 是順嘗試性的回答稱為 “作出假設 ”。濃度梯度流動的。例如現(xiàn)在我們選第 2 個問題作探究：c)不會；不會；原生質層細胞什么情況下會失去水，什么情況下會相當于一層半透膜吸水？首先分析現(xiàn)象：嗑瓜子引起口干，滲透作用蘿卜條滲水，鹽水中的蘿卜條失水體積變原生質層小，他們的共同點是細胞外有一定的鹽分，不會，因為有細胞壁所以我們嘗試推理，是不是外界溶液的濃的保護；度大于細胞內的濃度時，細胞會失水呢，反之如果細胞外溶液濃度低于細胞內溶液的濃度時細胞則會吸水。（作這樣一

17、個假設）蔗糖溶液濃度過高會導致植物細胞失水過快過多而死亡，而無法復原再如，教材上提供的參考案例。教師引導，作出假設：原生質層相當于半透膜。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)造我們假設中所提出的條件。（3）設計實驗：如果我們要檢驗 “原生質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

18、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

19、，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，使細胞壁和原生質層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質層比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細胞壁分離開來，也就發(fā)生質壁分離。所以觀察到質壁分離可以作為細胞失水的表現(xiàn)。預測了實驗結果后，我們可以設計一個表格來記錄實驗結果，這個實驗中的表格就較簡單了。中央液原生質層細胞泡的大小 的位置大小0 3g/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

20、案（4）進行實驗：（5）分析結果，得出結論：提供植物細胞質壁分離與復原的實驗結果照片，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) 假設原生質層是全透性結構， 會發(fā)生質壁分離嗎？如果原生質層是不透性結構呢？那么質壁分離的現(xiàn)象說明什么呢？閱讀教材 P63 頁第 1 自然段，師生小結成熟的植物細胞吸水與失水的原理。4. 小結：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？強調實驗設計方案必須要有可重復性和易操作性。做

21、完實驗后，我們要對實驗結果進行分析，實驗結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果的會不會有什么干擾因素呢例如：如果開始使用了0.8g/ml 蔗糖溶液 ,很快就能觀察到質壁分離,但加清水后怎么也觀察不到質壁分離復原,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