物质跨膜运输的实例教学设计【物质跨膜运输的实例】

　　1　教材分析 　　 　　本模块教材是以细胞是基本的生命系统为主线展开的，从前到后依次讲述它的物质组成、结构、功能和发展变化的。本章和第五章的内容属于细胞的功能。本节改变了以往教材的呈现方式，没有把水分放在代谢一章里，也没有先讲植物的渗透作用，而是利用一些具体例子和资料，介绍水分子是顺着相对含量的梯度跨膜运输的，水分的跨膜运输含有重要的教学价值，这是一个探究实验，也是学生在高中阶段第一次接触探究实验，通过对植物细胞失水和吸水的实验，培养学生学会探究问题的一般方法和步骤。
　　
　　2　三维目标
　　
　　(1)知识目标：描述半透膜的特征；举例说明动物细胞膜和植物原生质层相当于半透膜；理解水的跨膜运输是顺浓度梯度。
　　(2)能力目标：尝试提出问题，作出假设；进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
　　(3)情感、态度和价值观目标：体验科学探究过程，培养质疑、求实、创新的科学态度和精神；在合作的过程中，学会与人交流，尊重他人。
　　
　　3　教学重点、难点
　　
　　(1)教学重点：探究水分进出细胞是顺相对浓度梯度的。
　　(2)教学难点：细胞吸水和失水的原理；探究“植物细胞的吸水和失水”，尝试提出问题。
　　
　　4　教学设计思路
　　
　　由于本节教学内容十分接近生活，因此采用“过程式的教学”和“学生的研究性学习”相结合的教学模式。通过创设问题情境导入新课，以“问题探讨(渗透作用的实验现象)”为切入点，并通过实验、板图及多媒体手段突破难点之一(漏斗内的液面上升原因)，为学生更好的理解细胞吸水和失水原理做好铺垫；以生活中相关现象，引导学生发现问题及提出有价值的问题；引导学生学会如何分析问题作出假设，并根据所做的假设来设计实验，考虑实验操作的具体细节(材料、试剂、用具的选择，操作步骤，结果预期，设计记录表格等)。
　　
　　
　　5　教学主要手段
　　
　　电脑多媒体、数码投影显微镜。
　　
　　6　教学方法
　　
　　学生实验观察、讨论与教师讲述和启发引导相结合。
　　
　　7　教学时间
　　
　　1课时。
　　
　　8　教学过程
　　
　　8.1学习渗透现象
　　上一章学习的是细胞的基本结构，学生知道了细胞是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位，而细胞膜的存在可以使细胞成为相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。细胞作为一个系统，每时每刻都与环境进行物质交换，也就是说它又是一个相对开放的系统。教师通过提出问题：物质是如何进出细胞的?从而引入课题。
　　一
　　师：新鲜的蔬菜买回来，放置一段时间，将会出现什么现象?然后放在清水中一段时间后，又会出现什么现象?结合我们生活常识，你能否对此现象作出解释?
　　生：放置一段时间蔬菜就不新鲜了。放置一段时间蔬菜就不直立生长了。放置一段时间蔬菜叶萎蔫了。
　　师：萎蔫的软软的蔬菜放置到清水中，又会怎样呢?
　　生：蔬菜又重新硬挺起来。
　　师：对了，那对此你如何解释呢?
　　生：放置一段时间后，蔬菜中的水分失去，所以萎蔫；置于清水中后蔬菜吸水，所以硬挺。
　　师：很有想象力。这实际上是一种渗透系统
　　师：演示“渗透作用实验”――介绍实验装置，指导观察实验结果(并板书装置图)。并边讲解边展示flash课件呈现渗透现象动画提问：
　　师：漏斗管内的液面为什么会升高?
　　生：由于蔗糖溶液浓度高，水会通过半透膜进入漏斗。所以漏斗中的液柱升高。
　　师：漏斗中的水分子能否进入烧杯中的清水中呢?
　　生：也能，不过总体上进入漏斗的水分子更多。
　　师：液面能否无限升高?
　　生：不能，水分子进出平衡时液面就不再升高。
　　师：那么此时装置内外浓度是否相等?(难度较大)
　　生：不等。
　　师：哪里浓度大?为什么?
　　生：装置内浓度大，否则就不能维持这样的高度差。
　　师：很好!
　　师：如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗?
　　生：不能。
　　师：如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样?
　　生：溶液的液面不会升高。
　　师：展示渗透实验装置液面上升的高度(可让学生用尺量一下上升的高度)，问如何让液面下降呢?
　　生：把长颈漏斗放在更大浓度的蔗糖溶液中。
　　师：很好，大家再考虑，能使该装置出现液面升高或下降现象需要什么条件?
　　生：需要两种不同浓度的溶液。
　　师：对，也就是需要半透膜两侧存在浓度差，这是第一点；还有其他需要吗?
　　生：半透膜的存在。没有该条件，就不会出现渗透现象，或出现渗透现象也会消失呢?
　　师：对，这就是一个典型渗透装置所必须的两个条件。(板书)
　　动物细胞是否具备构成渗透装置的条件呢?
　　
　　8.2学习动物细胞的吸水和失水
　　师：当我们吃比较咸的食物时，像腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔会有什么感觉?为什么?有什么办法解决?
　　生：会有干燥难受的感觉，因为口腔细胞失去水分，即水分的输出。这时及时的喝水，可以缓解口渴。
　　师：课件中展示人成熟红细胞模式图，讲解红细胞的结构(板画红细胞图)。
　　师：血红蛋白的存在意味什么?
　　生：说明成熟红细胞有条件与外界构成浓度差。
　　师：很好，必备条件具备了一条，那么细胞膜是否相当于半透膜呢?
　　师：展示成熟红细胞在不同溶液浓度下的吸水和失水情况的动画课件。
　　师：请同学们思考并讨论以下问题(课件展示)。
　　(1)红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗?
　　(2)红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜?
　　(3)当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗?
　　(4)红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件?
　　学生讨论总结。
　　教师归纳讲述：
　　(1)动物细胞的吸水：外界溶液浓度小于细胞的浓度，细胞吸水膨胀。
　　动物细胞的失水：外界溶液浓度大于细胞的浓度，细胞失水皱缩。
　　动物细胞既不吸水也不失水：外界溶液浓度等于细胞的浓度，细胞形态不变。
　　(2)动物的细胞膜相当于半透膜，一个动物细胞可以看作一个渗透系统。
　　
　　8.3学习植物细胞的吸水和失水
　　师：刚才，我们讨论了蔬菜吸水和失水现象。
　　师：再展示萝卜条在盐水和清水中的失水和吸水情况的Flash动画课件。
　　师：植物细胞是否就像刚才我们看到的渗透现象呢?或者说植物细胞是否具备构成渗透装置的条件呢?
　　师：课件展示讲解成熟的植物细胞结构动画模式图并板画植物细胞图，特别讲解原生质层的结构。
　　师：(课件展示探究实验的一般过程)
　　观察现象，提出问题－作出假设－设计实验－开展实验－分析结果，得出结论－表达与交流
　　师：原生质层中因有膜的存在相当于一层半透 膜，而植物体内的植物细胞都生活在液体的环境中，生活在可能存在浓度差的环境中，植物细胞可以表现出吸水或失水。
　　再让我们回到刚才提到的蔬菜问题上，当我们知道植物细胞是可以吸水或失水后，我们可以提出什么问题来加以研究呢?或者说结合课前复习和提到的蔬菜问题，对植物细胞的吸水和失水你有兴趣研究什么问题?同桌讨论一下。(学生讨论)
　　生：植物吸水和失水的原因是什么?
　　植物吸水和失水条件是什么?
　　在什么条件下植物吸水和失水?
　　原生质层是否相当于半透膜?
　　植物萎蔫和硬挺是否与吸水和失水有关?
　　师：大家讨论还是很有成果的，提出的问题也很好。现在问题提出来了，比如用刚才同学提出的“原生质层是否相当于半透膜”这一问题我们如何作出尝试性的解释呢?
　　生：因为细胞液有一定浓度，有条件构成浓度差，而原生质层相当于半透膜，因此可以在有外界溶液的条件下，发生如渗透装置一样的吸水或失水。
　　师：这些都对，对于问题的探讨仅凭理论是不够的，下面还需我们开动脑筋用实验来证明一下，前后桌四个同学讨论一下，如何设计实验来验证植物细胞的吸水和失水，说出你们的大体设计思路。(学生讨论)
　　生：我们让植物细胞处于不同的蔗糖溶液中，看看液泡大小的变化。
　　我们让一个植物细胞放在清水和蔗糖溶液中，观察其变化。
　　师：基本思路都可以，大家比较一下，这些设计有没有不足
　　生：……
　　师：取一个植物细胞这种操作加大了实验的复杂性，不符合简单性原则，所以我们一般取植物一定部位的一块组织来做实验。
　　有了基本思路，我们再考虑一下实验的内容，首先是选用什么材料和用具呢(课件给出几种材料)，你选择什么材料?
　　生：紫色洋葱。
　　师：为什么?
　　生：因为有紫色液泡便于观察
　　师：因为我们要看液泡的失水和吸水变化，因此我们还需要什么用具?
　　生：显微镜、载玻片、盖玻片、蔗糖溶液、清水。
　　师：怎样制作临时装片呢?
　　生：先在载玻片上滴一滴清水，撕取一片洋葱表皮，盖上盖玻片。
　　师：我们一般撕取的是洋葱鳞片叶的外表皮，而且要把它在清水中展平，不要重叠。
　　师：和学生边交流边做洋葱鳞片叶的外表皮临时装片，并把制作好的临时装片放在数码显微镜调好(学生观看投影)。
　　师：为什么不直接在载玻片上滴加蔗糖溶液?
　　生：应该先观察正常的植物细胞，以便与失水的细胞比较。
　　师：在盖玻片一侧滴蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，这样重复2-3次，那我们在屏幕上能看到什么结果?
　　生：(3min左右)看到液泡缩小了，原生质层和细胞壁分离。看到液泡颜色加深了。
　　师：由此我们可以得出的结论是什么?
　　生：当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，液泡中的水会通过原生质层出细胞，出现失水现象，即质壁分离。
　　师：吸水呢?
　　生：在盖玻片一侧再滴清水并用吸水纸在另一侧吸引，这样重复2-3次，细胞就处于水环境中，可观察到细胞又会恢复到原来的状态，出现质壁分离复原现象。
　　师：请一位同学上来操作一下。(1min后观察到细胞又会恢复到原来的状态)
　　师：结论是什么?
　　生：当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时，液泡中的水会通过原生质层进入细胞。
　　师：课件动画展示植物的质壁分离和质壁分离复原过程。
　　师：实验证明原生质层相当于半透膜，植物细胞可以看作是一个渗透系统。
　　师：质壁分离复原实验能说明哪些问题呢?(师和学生一起分析总结，并展示课件)
　　生：①植物细胞是一个渗透系统；②细胞壁具有全透性；③原生质层相当于半透膜；④原生质层的伸缩性大于细胞壁；⑤可判断细胞的死活；⑥可间接测定细胞液的浓度。
　　师：同学们，现实中很多的科学发现就是沿着这样一个思路来完成的，希望同学们也能在掌握这种方法后，勤于发现、敢于思索，并能通过实验，不断探索出自然的奥秘。
　　师：用线条把板书的内容分开，并比较总结这节课的主要内容。
　　板书设计见表1。
　　教学反思：这是一节探讨式教学课，需要老师借助生活观察，学生已有的知识，并结合课件、演示实验的展示来设计完成教学内容。以学生可见的生活现象人手，逐渐过度到对实验的设计和对实验探究一般步骤的了解，达到了教学的目的。如果能让每一个学生亲自动手做质壁分离复原实验效果会更好，但由于时间有限，只做了演示实验。