《物质跨膜运输的实例》教学设计

1《物质跨膜运输的实例》教学设计姓名侣瀚哲学号12345678年级2014级班级教材分析本节课位于人教版高中生物必修一第四章第一节。必修一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，介绍了两方面的内容，水分子是顺着相对含量的梯度跨膜运输的，一些离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度跨膜运输的，最后总结出细胞膜是选择透过性膜。其中，水分的跨膜运输含有重要的教学价值，教材设计了一个探究实验，由于学生在高中阶段第一次接触探究实验，目的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。学情分析授课对象为高一学生，高一学生具备了一定的观察和认知能力；同时，高一学生具有好奇心强，观察能力强等特点。通过与学生交流知道，学生在初中时就已经知道了分子的热运动，这使学生很容易理解水分子能够自由通过半透膜和细胞膜。在第三章第一节学生体验了制备细胞膜的过程，是学生容易理解教材中“水分进出哺乳动物红细胞的状况”，从而认识动物细胞的吸水和失水。学生在第三章已经知道了植物细胞的与动物细胞在结构上的差别，也知道了植物细胞内的液体主要是细胞液，这对理解植物细胞的质壁分离现象和原生质层相当于一层半透膜做了铺垫。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；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。2学习目标1.知识目标：（1）描述半透膜的特征；（2）举例说明动物细胞膜和植物原生质层相当于半透膜；（3）说明水的跨膜运输是顺浓度梯度。2.能力目标：（1）尝试提出问题，作出假设；（2）进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。3.情感态度价值观目标：体验科学探究过程，培养学生质疑、求实、创新的科学态度和精神。教学重点探究水分进出细胞是顺相对含量梯度的。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”；掌握质壁分离及复原的规律。教学方法教法：多媒体展示法；谈话法；探究式教学法学法：观察法；合作学习法教学过程时间教师行为预设学生行为设计意图导入3min一、创设情境，导入新课问题1：细胞是一个基本的生命系统，这个系统的边界是什么？问题2：由于边界的存在，进而将细胞与外界物质分隔，这种分隔是不是意味着细胞需要的物质不能进来，细胞不需要的物质不能出去，为什么？▲在学生回答问题的基础上，教师及时补充：任何一个生命系统都是开根据已有的知识经验回答，在教师的引导下想象细胞膜作为边界的作用。通过创设问题情境，引导学生寻找新旧知识的结合点，使学生主动地参与学习过程。3放的系统，都与外界有物质的交换。前面我们了解到—细胞膜能控制物质进出细胞。那么，细胞膜是怎样控制物质进出细胞的？今天，我们以水分为例，共同探讨水分是怎样通过细胞膜进出细胞的。渗透作用的实验现象8min二、渗透作用的实验现象1.利用动画演示实验：渗透装置。提问：漏斗颈部液面为什么会升高？2.提出探究问题：（1）如果两种不同的溶液没有被一层半透膜隔开,结果会怎样?（2）如果有半透膜但半透膜两侧溶液浓度一样，结果又会是什么样？▲教师总结半透膜的特性：小分子物质可以通过，大分子物质不能通过。3.引导学生分析并认识到：（1）蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。（2）两侧的水分子都在运动。（3）由于单位体积内，水中的水分子数量多，蔗糖溶液中的水分子数量少，所以在单位时间内，由烧杯通过半透膜进入漏斗的水分子数量多于由漏斗通过半透膜进入烧杯的水分子数量。（4）总体的扩散方向为水分子由烧杯通过半透膜进入漏斗，因此漏斗管内的液面上升。1.学生观察并回答因为浓度不同。2.液面不会升高。用动画演示直观生动，利于学生接受，利用问题的正反推导会引起学生强烈的求知欲望。4（5）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。▲引导学生问题思考：漏斗内的液面是否无限升高？▲教师引导：开始时，水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧渗透的趋势，大于水分子从数量少的一侧向水分子数量多的一侧渗透的趋势，当漏斗内的液面逐渐升高，蔗糖溶液中的水分子数量逐渐增多，这是两侧水分子几乎相等，水分子的运动达到动态平衡，漏斗内液面不再上升。4.引导学生共同讨论两个问题，总结渗透作用的发生必需的条件有哪些?（1）如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?（2）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?▲师生共同总结:要有半透膜；半透膜两侧的溶液存在浓度差。学生思考回答：会或者不会无限升高。培养学生的观察、比较、分析的能力；培养学生综合不同学科知识的能力。培养学生的归纳能力及合作精神。5动物细胞的吸水和失水7min三、细胞的吸水和失水1、动物细胞的吸水和失水从生活中的例子引出动物细胞的吸水和失水。例如，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，你的嘴唇口腔会有什么样的感觉?为什么?有什么办法解决？▲教师归纳：这些现象都说明动物细胞的吸水和失水。▲图片展示：哺乳动物红细胞吸水和失水。▲引导学生讨论：什么情况下,哺乳动物红细胞膨胀,皱缩或形态不变?▲师生共同总结:水分进出细胞与细胞质的浓度和外界溶液是否存在浓度差有关。▲教师引导学生思考：细胞膜是否相当于一层半透膜？▲教师引导：细胞膜能让水分子通过，而血红蛋白（大分子物质）不能通过，符合半透膜的特性，所以细胞膜相当于一层半透膜。▲教师总结：动物细胞相当于一个渗透装置。学生回忆生活经历，思考，回答：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。本例子在学习制备细胞膜时学生接触过，所以大家很快就得出：当细胞质浓度﹥外界溶液浓度，细胞吸水；当细胞质浓度﹤外界溶液浓度，细胞失水；当细胞质浓度＝外界溶液浓度，细胞形态不变。表面有很多小气泡。学生思考从生活中来，到生活中去。培养运用所学的生物学知识解释生活中一些实际问题的能力。6植物细胞的吸水与失水18min2.探究植物细胞的吸水和失水例如，在日常生活里,白菜放置时间长了,以及萝卜条放在盐水中,都会萎蔫；而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水,青菜变得硬挺,说明植物细胞也会吸水和失水。（1）提出问题▲从生活中的现象，结合上面这些例子，大家可以提出什么问题?▲大家共同讨论提的问题哪些是有价值的，值得探究的。▲综合得出：②、③和④三个问题提得不错，可以探究。我们如何去研究它呢?▲提出探究问题：植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？（2）作出假设①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”。学生:①细胞会失水吗(渗出的水是细胞内的水还是间隙的水)？②细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢?③水分是如何进出细胞的?④植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？⑤……实验现象分析等一系列探讨活动,使学生体验学以致用,提高学生的科学思维能力。7▲图片展示：成熟植物细胞结构图。▲教师提供信息：①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。②细胞壁的特点：全透性。③细胞膜、液泡膜都是半透膜。④原生质层：包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。（原生质层为一个新概念，在此处重点强调。）▲教师引导，作出假设：原生质层相当于半透膜。（3）质壁分离与质壁分离复原实验动画模拟展示：展示洋葱外表皮细胞发生质壁分离及质壁分离复原实验照片（此照片为学生在实验室操作所得真实照片）：学生观察图片学生观看动画，分析规律，得出结论：当细胞液浓度﹤外界溶液浓度，细胞失水，质壁分离；当细胞液浓度﹥外界溶液浓度，细胞吸水，质壁分离复原。8▲教师补充：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，当细胞不断失水时，原生质就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。▲教师提问：质壁分离与质壁分离复原的外因和内因是什么呢？▲教师追问：植物细胞会不会像动物细胞一样，不断的吸水最后涨破呢？▲学生讨论总结回答：（1）外因：原生质层内外溶液存在浓度差；（2）内因：原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。▲学生思考回答：不会。因为植物细胞有细胞壁的存在，对整个细胞有一个机械支持保护作用，即存在一定的束缚力。9（4）分析现象，得出结论：问题1：这个实验中，如果开始使用了0.8g/mL的蔗糖溶液，很快就观察到了质壁分离，但后来加清水怎么也不能使细胞发生质壁分离复原，这是为什么呢？问题2：植物细胞发生质壁分离及植被分离复原的条件是什么呢？▲学生讨论后，教师补充，共同总结规律：（1）植物细胞是活细胞；（2）要具有大型液泡；（3）细胞内外要有浓度差。（5）规律的应用：提问：我们了解了植物细胞发生质壁分离及质壁分离复原的基本条件后，有哪些实际用途呢？▲教师追问：非常好，除此之外呢？▲教师补充情境：假如现有不同浓度梯度的蔗糖溶液（质量分数为10％、20％、30％、40%、50%、60％…….），我们取同一洋葱外表皮细胞制作若干装片，分别滴加不同浓度蔗糖溶液观察其发生质壁分离的情况，可能会出现什么现象？1.讨论回答：因为蔗糖浓度过高了，导致细胞失水过快而死亡。2.学生讨论学生回答能判断细胞的死活学生思考讨论，答案不一。学生回答：可能有些装片中的洋葱表皮细胞发生质壁分离、有些装片中的洋葱表皮细胞的液泡会增大、有些装片中的洋葱表皮细胞不出现明显变化（即未发生质壁分离）。10▲学生回答后，教师继续追问：这是为什么呢？▲那么现在我们是否能粗略推知此洋葱表皮细胞液的浓度呢？▲教师总结：因此，利用植物细胞发生质壁分离及质壁分离复原现象不光能判断植物细胞的死活，测定植物细胞的细胞液浓度。同样的道理，我们还可以判断几种未知溶液浓度的大小。除此之外，还可以清楚地观察到细胞膜的存在等等。学生回答：当细胞液浓度﹥外界溶液浓度，细胞吸水。表现为洋葱表皮细胞的液泡会增大；当细胞液浓度＝外界溶液浓度，进出细胞的水分子达到动态平衡。表现为洋葱表皮细胞不出现明显变化；当细胞液浓度﹤外界溶液浓度，细胞失水。表现为洋葱表皮细胞发生质壁分离。学生回答：可以，就是洋葱表皮细胞不出现明显变化的那个装片滴加对应的蔗糖溶液的浓度。11物质跨膜运输的其他实例6min四、物质跨膜运输的其他实例过渡：通过前面的学习，我们了解到水分进出细胞的方式是顺着相对含量梯度进行的，其他物质也是这样吗？展示资料，进行分析：▲讨论思考问题：1、水稻培养液里的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗？3、水分子的跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？4、细胞对物质的吸收有选择性吗？如果有，这种选择性普遍吗？▲经过分析讨论，得出一致结论：物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度学生聆听，思考问题学生讨论12的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性，可以说细胞膜和其他生物膜都是选择性透过膜，这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以自由通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过。生物膜这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征。总结归纳3min五、总结归纳，课堂小结本节课通过渗透作用的实验现象，了解渗透作用的原理以及渗透作用发生必需的条件；从生活中的现象我们发现动植物细胞都能吸水和失水，重点学习探讨了植物细胞的质壁分离和质壁分离复原现象，并得出其发生的本质规律。进一步认识到不是所有物质的跨膜运输都和水分运输一样是顺相对含量梯度的，细胞对于物质的输入和输出具有选择性。认真听讲，积极思考。总结归纳整节课的知识，为学生建立