高中生物《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗方虒W(xué)設(shè)計

1、人教版必修一 第 4 章 第 1 節(jié)高中生物物質(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?#160;1分子與細(xì)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進(jìn)行的，最后總結(jié)出細(xì)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(xì)胞失水和吸水的探究，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會

2、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)容都有幫助。而本節(jié)內(nèi)容需要學(xué)生從微觀水平上理解細(xì)胞吸水、失水的過程，理解細(xì)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)生在初中曾經(jīng)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、教學(xué)目標(biāo)分析1、知識與技能（1）擴(kuò)散的概念和滲透的概念。（2）理解滲透作用發(fā)生的條件。（3）

3、說出細(xì)胞在什么情況下吸水和失水及動物細(xì)胞與植物細(xì)胞吸水和失水的區(qū)別。（4）學(xué)會探究性實驗“植物細(xì)胞吸水和失水”的實驗設(shè)計。（5）掌握細(xì)胞吸水和失水的條件，提高運用生物學(xué)知識解釋生活實際現(xiàn)象的能力。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）進(jìn)行關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的實驗設(shè)計和操作。3、情感態(tài)度和價值觀（1）體驗科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新以及勇于實踐的科學(xué)態(tài)度和精神。（2）體驗探究的一般過程，培養(yǎng)良好的探究性學(xué)習(xí)思維方法，通過提出問題、作出假設(shè)，培養(yǎng)科學(xué)的探究精神。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(xì)胞與外界溶液一起可以構(gòu)成

4、一個滲透系統(tǒng)。3、舉例說出細(xì)胞膜是選擇透過性膜。4、植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原.教學(xué)難點1、細(xì)胞吸水和失水的原理。2、如何提出問題，做出假設(shè)。3、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）。4、理解細(xì)胞膜不僅是半透膜，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(kuò)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(xì)胞，分析教材給出的“水分進(jìn)出哺乳動物紅細(xì)胞的狀況”，認(rèn)識動物細(xì)胞的吸水和失水是通過滲透作用完成的。在細(xì)胞的吸水和失水問題上

5、，植物細(xì)胞和動物細(xì)胞相似嗎？如果相似，植物細(xì)胞又有什么與動物細(xì)胞不同之處呢？引出探究活動。探究植物細(xì)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)計的能力，歸納出科學(xué)探究的一般步驟，進(jìn)一步通過動手實驗，鍛煉學(xué)生的操作能力。通過動植物細(xì)胞吸水和失水問題的分析，學(xué)生認(rèn)識到水分子是可以自由進(jìn)出細(xì)胞膜的，并且是順相對含量的梯度進(jìn)行的。教材的資料分析提供的素材是無機(jī)鹽的吸收情況，通過分析討論，引導(dǎo)學(xué)生歸納出：細(xì)胞對物質(zhì)的吸收不一定都是順相對含量的梯度進(jìn)行的；細(xì)胞吸收物質(zhì)是有選擇的，說明細(xì)胞膜具有選擇透過性。本設(shè)計遵循的新課程理念是面向全體學(xué)生，提高生物科學(xué)素養(yǎng)，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。依據(jù)“自主

6、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)生的探究能力、分析比較和表達(dá)能力以及合作精神。五、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容、過程安排第 1 課時【創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課 】引入：出示荷花圖片教師：同學(xué)們看，這是一池荷花，個個亭亭玉立，清凈高雅，回憶一下，宋代有位哲學(xué)家周敦頤是如何贊美蓮藕的？學(xué)生： “出淤泥而不染，濯青蓮而不妖”。教師：蓮藕生長在污濁的泥土中卻能從環(huán)境中獲取蓮藕

7、細(xì)胞生命活動需要的營養(yǎng)物質(zhì)，如水、氧氣、礦物質(zhì)等，而蓮藕細(xì)胞不需要的物質(zhì)分子則不能進(jìn)入?！咎釂枴磕敲吹降资鞘裁纯刂莆镔|(zhì)分子進(jìn)出細(xì)胞？物質(zhì)分子是如何跨越細(xì)胞膜輸入和輸出細(xì)胞的？今天我們從細(xì)胞層次上來研究-第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入與輸出。（引出本章課題）【板書】第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出教師：進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)很多比如水等（問學(xué)生），不同的物質(zhì)進(jìn)出的方式一樣嗎？我們先以水分為例，共同探究水分是怎樣通過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的。（引出本節(jié)課題）提問學(xué)生：為什么首先研究水的跨膜運輸呢？學(xué)生：水在細(xì)胞中的含量很高?！景鍟康?#160;1 節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗??！境鍪緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1、&#

8、160;滲透作用的概念和原理2、 細(xì)胞失水和吸水的原理3、 植物細(xì)胞吸水和失水的原理及質(zhì)壁分離原理4、 物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗狙菔緷B透現(xiàn)象、構(gòu)建知識】“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：擴(kuò)散（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？接下來老師將播放一個 flash，同學(xué)們仔細(xì)觀察實驗過程中發(fā)生了什么現(xiàn)象，尤其是設(shè)計意圖創(chuàng)設(shè)情境，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。1、了解學(xué)生預(yù)習(xí)中存在的問題，使后續(xù)的教學(xué)活動做到有的放矢2、通過復(fù)習(xí)舊知識，引導(dǎo)學(xué)生尋找新舊知識的結(jié)合點，啟發(fā)思維，產(chǎn)生質(zhì)疑，激發(fā)

9、探索新知的欲望。3、讓學(xué)生明確本節(jié)課應(yīng)掌握的知識點。展示實驗現(xiàn)象，分析比較實驗結(jié)果，得出結(jié)液面的變化。為什么液面會上升？演示：滲透作用的實驗現(xiàn)象。多媒體動畫演示滲透作用過程，同時在相應(yīng)位置暫停并解釋滲透裝置。向?qū)W生說明燒杯內(nèi)裝的是清水，漏斗內(nèi)裝的是 30%蔗糖溶液，漏斗口內(nèi)包裹著一層半透膜，并提問：什么是半透膜？若學(xué)生答不上來，就向?qū)W生解釋：半透膜是允許一些小分子（或離子）透過，而不讓別的一些大分子（或離子）透過的膜。繼續(xù)播放視頻。播放過程中提醒學(xué)生注意觀看實驗現(xiàn)象。播放結(jié)束后，向?qū)W生提問看到了什么現(xiàn)象。（3）提出討論問題教師： 為什么漏斗內(nèi)的液面會上升？（ppt 

10、;展示問題）學(xué)生：水分子進(jìn)入了漏斗。教師：說得非常對。（在 ppt 上展示答案：單位時間內(nèi)，進(jìn)入半透膜的水分子數(shù)>滲出半透膜的水分子數(shù)。）教師：若果我們將視頻中的某個實驗條件改變，會是什么現(xiàn)象呢？那我們一起來探討看看。（ppt 上展示實驗設(shè)計）論，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。A：漏斗外是清水,漏斗內(nèi)是 30%的蔗糖溶液,內(nèi)外之間是完整的半透膜。B：與 A 

11、基本相同,唯一差別就是半透膜用針扎了 20 個小孔,破壞了半透膜的半透性。C：與 A 的差別是漏斗內(nèi)外都是 30%的蔗糖溶液教師：向?qū)W生解釋實驗裝置，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀看后視頻猜想各個實驗裝置的實驗現(xiàn)象，并讓學(xué)生回答可能出現(xiàn)的結(jié)果，與學(xué)生一起討論。學(xué)生：根據(jù)看到的視頻中的現(xiàn)象推測以上實驗可能會出現(xiàn)的結(jié)果。教師：逐個在 ppt 上出示答案：讓學(xué)生初步體會科學(xué)探究的一般步驟。A 裝置漏斗內(nèi)液面上升。B、C 漏斗內(nèi)外液面沒有明顯變化,內(nèi)外相平。A 裝置中漏斗內(nèi)液面上升, 說明漏斗內(nèi)的液體量是_

12、(增多、減少);增多的液體應(yīng)該是來自_ ，即燒杯中的水分子通過半透膜，進(jìn)入了漏斗。教師：既然是這樣，B 裝置中的半透膜被穿破了，為什么就不能出現(xiàn) A 裝置中漏斗管內(nèi)的液面上升的現(xiàn)象了呢？學(xué)生：因為半透膜被穿破了，蔗糖分子可以自由進(jìn)入清水中。教師：非常好。因為半透膜被穿破了，失去了原本的特性，蔗糖分子通過小孔進(jìn)入清水中。好，我們看看裝置 C 的現(xiàn)象，同學(xué)們的猜測是漏斗液面不會上升，為什么你們會這么想呢？學(xué)生：因為半透膜內(nèi)外都是相同濃度的蔗糖溶液。教師：對，大家非常棒?。╬pt 展示問題及其答案）如果燒杯內(nèi)不是清水，而是同等濃度

13、的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？答：液面不會升高,因為單位時間內(nèi)透過滲透膜的水分子數(shù)等于滲出半透膜的水分子數(shù)量，半透膜兩側(cè)的溶液濃度相等，水分子均勻分布。教給學(xué)生如何發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，進(jìn)而篩選出有價值的研究問題。教師：從以上的實驗中，我們可以知道水分子發(fā)生了類似于擴(kuò)散現(xiàn)象的過程，我們把這種現(xiàn)象稱作滲透現(xiàn)象。那么什么是滲透作用呢？接下來我們繼續(xù)學(xué)習(xí)。（ppt 展示滲透作用的概念）以上實驗表明了水分子從數(shù)量多的一側(cè)向水分子數(shù)量少的一側(cè)擴(kuò)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。教師：通過 B 和 C 裝置

14、的實驗現(xiàn)象，同學(xué)們可以得出什么結(jié)論呢？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。教師：沒錯，發(fā)生滲透作用是有條件的，根據(jù)實驗，證明了發(fā)生滲透作用要同時具備兩個條件，那就是（1）具有半透膜（2）半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差（并在 ppt 上展示）教師：既然我們知道了發(fā)生滲透作用的條件，那么滲透作用是如何發(fā)生的呢？它的原理是什么呢？我們來學(xué)習(xí)一下。（Ppt 展示滲透作用的原理，并向?qū)W生解釋要點）師生總結(jié)：滲透作用的原理：（1）宏觀：由低濃度溶液向高濃度溶液擴(kuò)散即：溶液 A 濃度&g

15、t;溶液 B 濃度，水分子從 BA 移動溶液 A 濃度<溶液 B 濃度，水分子從 AB 移動（2）微觀：單位體積的水分子由多向少擴(kuò)散互動探究，新課教學(xué)。1、 動物細(xì)胞的吸水和失水類比滲透裝置與細(xì)胞，提出問題：細(xì)胞是一個滲透系統(tǒng)嗎？從生活中的例子入手，例如，當(dāng)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(xì)胞的吸水和失水。引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)：動物細(xì)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(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜，動物細(xì)

16、胞的細(xì)胞質(zhì)是動物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境。將哺乳動物的紅細(xì)胞分別放在濃鹽水、生理鹽水、清水中，觀察紅細(xì)胞的形態(tài)。預(yù)期結(jié)果（學(xué)生完成）：紅細(xì)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(jìn)出哺乳動物紅細(xì)胞的狀況。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。分析結(jié)果，得出結(jié)論（學(xué)生完成）：當(dāng)細(xì)胞內(nèi)溶液濃度 外界溶液濃度，細(xì)胞吸水當(dāng)細(xì)胞內(nèi)溶液濃度 外界溶液濃度，細(xì)胞失水當(dāng)細(xì)胞內(nèi)溶液濃度  外界溶液濃度，細(xì)胞形態(tài)不變從實驗材料,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

17、維。動物細(xì)胞是一個滲透系統(tǒng)，水進(jìn)出細(xì)胞是順相對含量的梯度，通過滲透作用進(jìn)行的。2、 探究植物細(xì)胞的吸水和失水教師提出：植物細(xì)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(xì)胞也會吸水和失水。教師引導(dǎo)：我們要善于從生活中的現(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(xì)胞能吸水和失水嗎？植物

18、細(xì)胞在什么情況下會吸水和失水？植物細(xì)胞是不是一個滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜？篩選值得探究的問題：植物細(xì)胞在什么情況下會吸水和失水？植物細(xì)胞是不是一個滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當(dāng)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(xì)胞中哪些結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜”為例）作出假設(shè)：當(dāng)一個問題提出后，我們必須結(jié)合已有的知識或經(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(xì)胞結(jié)構(gòu)圖?！碧峁┬畔ⅲ撼墒熘参锛?xì)胞具有中央大液泡，占整個細(xì)胞很大比例，因此成熟植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要考慮液泡中的細(xì)胞液。原生質(zhì)

19、層：包括細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)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(dāng)于半透膜，也可以假設(shè)細(xì)胞壁充分發(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。相當(dāng)于原生質(zhì)層，或者假設(shè)原生質(zhì)層、細(xì)胞壁兩者都相當(dāng)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(dāng)于半透膜。預(yù)測實驗結(jié)果：當(dāng)細(xì)胞液濃度 外界溶液濃度，細(xì)胞吸水；當(dāng)細(xì)胞液濃度 外界溶液濃度，細(xì)胞失水。教師可以適當(dāng)補(bǔ)充：細(xì)胞液中的水分流失，使細(xì)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(xì)胞壁的伸縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時，原生質(zhì)就會與

20、細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞是沒有傷害的）實驗用具的選擇：植物細(xì)胞的吸水和失水是一個微觀的過程，必須通過什么工具來觀察？教師提示：洋蔥表皮細(xì)胞有紫色液泡，而且表皮容易撕取獲得。實驗過程中細(xì)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

21、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(xì)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(xì)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?jǐn)?shù)為 10、20、30、40%、50%）使洋蔥表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。教師：如何使它們復(fù)原？學(xué)生小結(jié)有助于知識的條理化、系統(tǒng)化。第三步：使洋蔥表皮細(xì)胞浸潤于清水中，觀察質(zhì)壁分

22、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(xì)胞壁的位置、原生質(zhì)層的位置、中央液泡的大小、細(xì)胞的大小、細(xì)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(xì)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(jìn)行實驗學(xué)生進(jìn)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(jìn)行分析，實驗結(jié)果是否與預(yù)期相吻合?是否支持了我們最初的假設(shè)?當(dāng)實驗結(jié)果與預(yù)期不符時，我們要多思考，也不要急于認(rèn)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(dá)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，