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1、高中生物4.1 物质跨膜运输的实例教案 新人教版必修1必修一 第四章 第一节 物质跨膜运输的实例 一、教学内容分析 二、教学目标教学目标知识目标：1能够理解渗透作用概念及条件。2能举例说出细胞膜是选择透过性膜。3能够掌握科学探究的一般步骤。能力目标：1观察渗透现象的演示实验，学会观察、分析、归纳。2能够提出问题，作出假设3能够进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作情感目标：1学会探究学习、合作学习。 2养成良好的实验习惯三、学习者特征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
2、；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。四、教学策略选择与设计本节课首先由“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
3、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。本设计遵循的新课程理念是面向
4、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，利用多种教学资源引导学生自主学习，让学生在讨论、探究、交流中相互启迪，获得新知，形成良好的学习习惯和学习方法；在学生自我监控、自我评价、自我发展中培养学生独立思考习惯和创新意识，培养学生的探究能力、分析比较和表达能力以及合作精神。五、教学重点及难点 六、教学过程教学设计内容教师活动学生活动设计意图课前导入（展示）莲藕同学们回忆一下赞美莲藕的诗句“出淤泥而不染，濯青莲而不妖”。 莲藕生长在污浊的泥土中却能从环境中获取莲藕细胞生命活动需要的营养物质，如水、氧气、矿物质等，而莲藕细胞不需要的
5、物质分子则不能进入。到底是什么控制物质分子进出细胞？（细胞膜）物质分子是如何跨越细胞膜输入和输出细胞的？（引出本章课题）今天，我们先以水分为例，共同探究水分是怎样通过细胞膜进出细胞的。（引出本节课题）学生思考创设情境，激起学生的学习欲望。1、渗透作用“问题探讨”（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半透膜隔开，结果又会怎样？提供信息：渗透装置教师和各实验小组代表课前做好该实验，实验的内容设置如下烧杯中是清水，漏斗内是30%的蔗糖溶液，两种不同的溶液被一层玻璃纸（半透膜）隔开，实验开始时，漏斗内外的液面在同一水平面上，静置一段时间后，漏
6、斗内的液面有何变化？用一层纱布代替半透膜，其它的均与相同，漏斗内的液面有何变化？若漏斗内外均是同浓度蔗糖溶液，情况又是怎样的？若漏斗内外都是清水呢？ （3）提出讨论问题问题： 为什么漏斗内的液面会上升？多媒体动画演示，引导学生思考。 教师及时引导学生思考：比较组我们可以得出什么结论？通过比较我们又可以得出什么结论？学生观察并回答。第1小组学生介绍演示实验，展示实验现象。学生总结：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。第2小组学生介绍演示实验，展示实验现象。第3小组学生介绍演示实验，展示实验现象。学生
7、总结上面两个结论得出渗透作用发生的条件： a要有半透膜；b半透膜两侧的溶液存在浓度差。学生亲自实验，展示实验现象，分析比较实验结果，得出结论，既锻炼了学生的动手操作能力，也提高了学生分析问题能力，更能激发学生学习、探究的积极性，使学生真正感受到课堂属于自己多媒体课件直观演示，利于学生理解抽象的知识。通过引导学生自己得出结论并得出渗透作用发生的条件，将课堂的主动权交给学生。二、动物细胞的吸水和失水从生活中的例子入手，例如，点滴注射为什么一定是生理盐水和5%的葡萄糖，其他浓度可以吗？类比渗透装置与细胞，引导学生提出问题：动物细胞及其周围液体环境是一个渗透系统吗？图片展示：水分进出哺乳动物红细胞的状
8、况。分析结果，得出结论（学生完成）：当细胞内溶液浓度 外界溶液浓度，细胞吸水当细胞内溶液浓度 外界溶液浓度，细胞失水当细胞内溶液浓度 外界溶液浓度，细胞形态不变动物细胞及其周围液体环境是一个渗透系统，细胞膜相当于渗透装置中的半透膜，水进出细胞是顺相对含量的梯度，通过渗透作用进行的。学生思考作出假设（学生完成）：动物细胞及其周围液体环境是一个渗透系统。设计实验，验证假设（学生完成）学生回顾细胞膜获取实验，动物细胞的细胞膜相当于半透膜，动物细胞的细胞质是动物细胞内的液体环境。将哺乳动物的红细胞分别放在浓盐水、生理盐水、清水中，观察红细胞的形态。预期结果（学生完成）：激起学生的学习欲望。教给学生如何
9、发现问题，提出问题，进而筛选出有价值的研究问题。三、植物细胞的吸水和失水教师提出：植物细胞又是怎样吸水和失水呢？教师图片展示：“成熟植物细胞结构图。” 提供信息：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。原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质-整个结构。实例：在日常生活里，夏天家里做凉伴黄瓜时有水出现，腌萝卜条时洒上一些盐会出水；而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水，青菜叶变得硬挺，说明植物器官（细胞）也会吸水和失水。教师引导：我们要善于从生活中的现象发现新的问题，提出问题。许多科学家的发现并不都是从实验中得到，更多的是通过观察生活中的
10、现象发现问题的。爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要”。提出问题教师：从生活中的现象，结合上面这些例子，你可以提出什么问题?筛选值得探究的问题：植物细胞在什么溶液中会吸水和失水？植物细胞与外界溶液能不能构成一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？提出了一个有价值的问题后,我们如何去研究它呢?作出假设 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”。各个小组可能会提出不同的假设，应引导学生讲述理由，最后确定一个较合理的假设：原生质层相当于半透膜。植物细胞能吸水和失水吗？植物细胞在什么溶液中
11、会吸水和失水？植物细胞与外界溶液能不能构成一个渗透系统，什么结构相当于半透膜？学生作出假设：假设原生质层相当于半透膜，也可以假设细胞壁相当于原生质层，或者假设原生质层、细胞壁两者都相当于半透膜。教师可以适当补充：细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩，但由于原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大【细胞壁都是弹性小】，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。将发生质壁分离的细胞放入清水中时，会发生质壁分离复原。作出的假设是否正确呢？就需要通过设计实验来验证。设计实验教师引导学生考虑实验设计上的一些细节问题，例如：实验材料、试剂、用具的选择材料的选择：有颜
12、色的还是没有颜色的，细胞小的还是相对比较大的，为什么？试剂的选择：糖水、酒精、醋酸、盐水？实验用具的选择：植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程，必须通过什么工具来观察？教师提示：洋葱表皮细胞有紫色液泡，而且表皮容易撕取获得。实验过程中细胞应处于生活状态。实验步骤教师：实验材料、试剂、用具选好了，接下来要考虑整个实验具体的操作步骤。该如何具体操作? 是先把洋葱泡在蔗糖溶液中，10 min后取出做成装片，显微镜下观察；还是先做好装片，再想办法往里加入试剂呢?预测实验结果：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。（试剂的浓度必须是好控制的，试剂是容易获得的，对细胞
13、是没有伤害的）来源:学+科+网Z+X+X+K先做装片再加试剂好，这样可以在显微镜下观察细胞失水的变化过程。从实验材料,方法的选择，实验过程，结果分析等一系列探究活动，使学生体验实验设计思路,提高学生的科学思维。来源:学科网ZXXK实验要点提示：第一步：用清水制作洋葱鳞片叶表皮的临时装片，先用低倍镜观察。教师：如何使洋葱鳞片叶表皮细胞处于失水状态？第二步：尝试用0.3g/ml的蔗糖溶液处理洋葱表皮细胞使其发生质壁分离。教师：如何使它们复原？第三步：用清水处理洋葱表皮细胞，观察质壁分离的复原。 设计结果记录表教师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。试剂中央液泡的大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水要求学生针对探究的问题，以小组为单位设计一份实验方案。第2课时教师检查学生的实验设计。进行实验学生进行实验，教师参与其中，对于学生在实验中出现的问题及时的发现，及时的解决，真正的融入到学生中间去。分析结果，得出结论根据实验结果得出实验结论，最终师生达成共识，植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。来源:学科网ZXXK学生小组代表展示实
