2019-2020年高中生物《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗方贪?1 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中生物《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗方贪?1 新人教版必修1 一、教學背景分析 1、教材分析 《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗肥侨私贪姹匦?《分子與細胞》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)?，一些離子的跨膜運輸并不是順著離子的相對含量進行的，最后總結(jié)出細胞膜是選擇透過性膜。其中，“水分的跨膜運輸”具有重要的教學價值，這是一個探究實驗，也是學生在高中階段第一次真正全面接觸探究實驗，通過對植物細胞失水和吸水的探究，培養(yǎng)學生學會探究問題的一般方法和步驟。 2、學情分析 學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)驗對學習本節(jié)內(nèi)容都有幫助。而本節(jié)內(nèi)容需要學生從微觀水平上理解細胞吸水、失水的過程，理解細胞膜是選擇透過性膜，內(nèi)容本身較抽象，難以理解，學生學習起來會有一定困難。另外，學生在初中曾經(jīng)接觸到科學研究的一般步驟，但在如何提出問題、作出假設和設計實驗等環(huán)節(jié)都還缺乏訓練。 二、目標表述 1、知識與技能 （1）說出細胞在什么情況下吸水和失水。 （2）舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。 （3）熟練制作臨時裝片和操作顯微鏡。 2、過程與方法 （1）嘗試從生活現(xiàn)象中提出問題，作出假設。 （2）進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。 3、情感態(tài)度和價值觀 體驗科學探究過程，培養(yǎng)學生質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新的科學態(tài)度和精神。 三、教學重難點 教學重點 1、說明探究實驗的基本方法和一般過程。 2、讓學生知道細胞與外界溶液一起可以構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)。 3、舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。 教學難點 1、如何提出問題，做出假設。 2、如何設計實驗過程（材料、實驗用具、試劑的選擇，實驗結(jié)果的預測等）。 3、理解細胞膜不僅是半透膜，還是選擇透過性膜。 四、教學設計思路 本節(jié)課首先由“問題探討”引入，從“擴散”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上，由學生分析實驗現(xiàn)象，總結(jié)出滲透作用發(fā)生的條件，體現(xiàn)“學生是學習的主體”。 然后由滲透裝置類比聯(lián)想到細胞，分析教材給出的“水分進出哺乳動物紅細胞的狀況”，認識動物細胞的吸水和失水是通過滲透作用完成的。在細胞的吸水和失水問題上，植物細胞和動物細胞相似嗎？如果相似，植物細胞又有什么與動物細胞不同之處呢？引出探究活動。探究植物細胞的吸水和失水重在做好引導，訓練學生提出問題、作出假設和實驗設計的能力，歸納出科學探究的一般步驟，進一步通過動手實驗，鍛煉學生的操作能力。 通過動植物細胞吸水和失水問題的分析，學生認識到水分子是可以自由進出細胞膜的，并且是順相對含量的梯度進行的。教材的資料分析提供的素材是無機鹽的吸收情況，通過分析討論，引導學生歸納出：細胞對物質(zhì)的吸收不一定都是順相對含量的梯度進行的；細胞吸收物質(zhì)是有選擇的，說明細胞膜具有選擇透過性。 本設計遵循的新課程理念是面向全體學生，提高生物科學素養(yǎng)，倡導探究性學習。依據(jù)“自主學習”的原則，以探究式教學方法為主線，以學習小組為單位，利用多種教學資源引導學生自主學習，讓學生在討論、探究、交流中相互啟迪，獲得新知，形成良好的學習習慣和學習方法；在學生自我監(jiān)控、自我評價、自我發(fā)展中培養(yǎng)學生獨立思考習慣和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生的探究能力、分析比較和表達能力以及合作精神。 五、教學過程 教學內(nèi)容、過程安排 設計意圖 第1課時 創(chuàng)設情境，導入新課 。 引言：同學們回憶一下贊美蓮藕的詩句“出淤泥而不染，濯青蓮而不妖”。 蓮藕生長在污濁的泥土中卻能從環(huán)境中獲取蓮藕細胞生命活動需要的營養(yǎng)物質(zhì)，如水、氧氣、礦物質(zhì)等，而蓮藕細胞不需要的物質(zhì)分子則不能進入。到底是什么控制物質(zhì)分子進出細胞？（細胞膜）物質(zhì)分子是如何跨越細胞膜輸入和輸出細胞的？（引出本章課題） 今天，我們先以水分為例，共同探究水分是怎樣通過細胞膜進出細胞的。（引出本節(jié)課題） “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？ 學生觀察并回答。 （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？ 演示：滲透作用的實驗現(xiàn)象。 教師和各實驗小組代表課前做好該實驗，實驗的內(nèi)容設置如下： ①燒杯中是清水，漏斗內(nèi)是30%的蔗糖溶液，兩種不同的溶液被一層玻璃紙（半透膜）隔開，實驗開始時，漏斗內(nèi)外的液面在同一水平面上，靜置2 h后，漏斗內(nèi)的液面有何變化？ ②用一層紗布代替半透膜，其它的均與①相同，漏斗內(nèi)的液面有何變化？ ③用一層塑料布代替半透膜，其它的也與①相同，漏斗內(nèi)的液面會有什么變化？ ④若漏斗內(nèi)外均是同濃度蔗糖溶液，情況又是怎樣的？若漏斗內(nèi)外都是清水呢？ 第1小組學生介紹演示實驗①，展示實驗現(xiàn)象。 （3）提出討論問題 問題： 為什么漏斗內(nèi)的液面會上升？ 多媒體動畫演示，引導學生思考。 師生總結(jié)：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。 第2、3小組學生介紹演示實驗②、③，展示實驗現(xiàn)象。 教師及時引導學生思考：比較①②③組我們可以得出什么結(jié)論？ 第4小組學生介紹演示實驗④，展示實驗現(xiàn)象。 通過比較①④我們又可以得出什么結(jié)論？ 學生總結(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。 互動探究，新課教學。 1、 動物細胞的吸水和失水 類比滲透裝置與細胞，提出問題：細胞是一個滲透系統(tǒng)嗎？ 從生活中的例子入手，例如，當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? 引出動物細胞的吸水和失水。 引導學生作出假設：動物細胞是一個滲透系統(tǒng)。 設計實驗，驗證假設（學生完成）。動物細胞的細胞膜相當于半透膜，動物細胞的細胞質(zhì)是動物細胞內(nèi)的液體環(huán)境。將哺乳動物的紅細胞分別放在濃鹽水、生理鹽水、清水中，觀察紅細胞的形態(tài)。 預期結(jié)果（學生完成）：紅細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：水分進出哺乳動物紅細胞的狀況。 分析結(jié)果，得出結(jié)論（學生完成）： 當細胞內(nèi)溶液濃度 ﹥外界溶液濃度，細胞吸水 當細胞內(nèi)溶液濃度 ﹤外界溶液濃度，細胞失水 當細胞內(nèi)溶液濃度 ＝ 外界溶液濃度，細胞形態(tài)不變 動物細胞是一個滲透系統(tǒng)，水進出細胞是順相對含量的梯度，通過滲透作用進行的。 2、 探究植物細胞的吸水和失水 教師提出：植物細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，說明植物細胞也會吸水和失水。 教師引導：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? ①植物細胞能吸水和失水嗎？ ②植物細胞在什么情況下會吸水和失水？ ③植物細胞是不是一個滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當于半透膜？ 篩選值得探究的問題：植物細胞在什么情況下會吸水和失水？植物細胞是不是一個滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當于半透膜？ 提出了一個有價值的問題后,我們?nèi)绾稳パ芯克? ●作出假設 （以下以“探究植物細胞中哪些結(jié)構(gòu)相當于半透膜”為例） ⑴作出假設：當一個問題提出后，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”。 教師圖片展示：“成熟植物細胞結(jié)構(gòu)圖。” 提供信息：①成熟植物細胞具有中央大液泡，占整個細胞很大比例，因此成熟植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要考慮液泡中的細胞液。 ②原生質(zhì)層：包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。 教師引導，學生作出假設：假設原生質(zhì)層相當于半透膜，也可以假設細胞壁相當于原生質(zhì)層，或者假設原生質(zhì)層、細胞壁兩者都相當于半透膜。 各個小組可能會提出不同的假設，應引導學生講述理由，最后確定一個較合理的假設：原生質(zhì)層相當于半透膜。 ⑵預測實驗結(jié)果： 當細胞液濃度 ﹥外界溶液濃度，細胞吸水； 當細胞液濃度 ﹤外界溶液濃度，細胞失水。 教師可以適當補充：細胞液中的水分流失，使細胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮，但由于原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質(zhì)就會與細胞壁分離開來，也就發(fā)生質(zhì)壁分離。將發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞放入清水中時，會發(fā)生質(zhì)壁分離復原。 作出的假設是否正確呢？就需要通過設計實驗來驗證。 ●設計實驗 教師引導學生考慮實驗設計上的一些細節(jié)問題，例如： ①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，對細胞是沒有傷害的） 實驗用具的選擇：植物細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：洋蔥表皮細胞有紫色液泡，而且表皮容易撕取獲得。實驗過程中細胞應處于生活狀態(tài)。 ②實驗步驟 教師：實驗材料、試劑、用具選好了，接下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)量分數(shù)為10％、20％、30％、40%、50%）使洋蔥表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離。 教師：如何使它們復原？ 第三步：使洋蔥表皮細胞浸潤于清水中，觀察質(zhì)壁分離的復原。 ③設計結(jié)果記錄表 教師引導學生結(jié)合自己做出的預期，明確在實驗中需要重點觀察的內(nèi)容：細胞壁的位置、原生質(zhì)層的位置、中央液泡的大小、細胞的大小、細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 細胞大小 蔗糖溶液 清水 要求學生針對探究的問題，以小組為單位設計一份實驗方案。 第2課時 教師檢查學生的實驗設計。 學生小組代表展示實驗設計內(nèi)容。 ●進行實驗 學生進行實驗，教師參與其中，對于學生在實驗中出現(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)果進行分析，實驗結(jié)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(jié)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(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。 教師及時引導學生思考實驗中出現(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，但后來加清水怎么也不能使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離復原，能否斷定當外界濃度低的時候細胞不能吸水呢?為什么？ （不能，因為蔗糖濃度過高了，導致細胞失水過快而死亡。） 教師：所以無論實驗成功也好，失敗也好，都要認真分析。根據(jù)實驗結(jié)果得出實驗結(jié)論，最終師生達成共識，植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜。 3、 物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗? 細胞的吸水和失水是水分子順相對含量的梯度跨膜運輸?shù)倪^程。其他物質(zhì)呢？ 資料分析：P64 學生討論 學生：細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出有選擇性。 師生：細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。 及時反饋，愉悅總結(jié)。 練習是使學生掌握知識形成技能發(fā)展智力的重要手段，設計練習時盡量地做到科學、合理，體現(xiàn)出一定的層次性和針對性，難易適中，對所學內(nèi)容進行及時的反饋。 教學內(nèi)容進行完后給學生一定的時間，反思自己思維中的不足，消化所學知識。然后教師指導學生用概念圖的形式進行課堂小結(jié)。 創(chuàng)設情境，激起學生的學習欲望。 學生親自實驗，展示實驗現(xiàn)象，分析比較實驗結(jié)果，得出結(jié)論，既鍛煉了學生的動手操作能力，也提高了學生分析問題能力，更能激發(fā)學生學習、探究的積極性，使學生真正感受到課堂屬于自己。 多媒體課件直觀演示，利于學生理解抽象的知識。 通過引導學生自己得出結(jié)論并得出滲透作用發(fā)生的條件，將課堂的主動權(quán)交給學生。 讓學生初步體會科學探究的一般步驟。 教給學生如何發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，進而篩選出有價值的研究問題。 通過問題的設置，使學生在思考領悟到選擇合適實驗材料、試劑的重要性。 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，使學生體驗實驗設計思路,提高學生的科學思維。 充分發(fā)揮學生的主體地位，學生自己能做的事由學生自己完成，教師不要包辦。 學生小結(jié)有助于知識的條理化、系統(tǒng)化。 六、教學反思 這節(jié)課，通過對學生提出問題、作出假設、設計實驗、實施實驗、分析實驗現(xiàn)象等環(huán)節(jié)的學習訓練，一方面提高了學生的生命科學實驗探究能力；另一方面豐富了學生的學習方式，變單一的個體學習為接受與體驗、研究、發(fā)現(xiàn)相結(jié)合的小組合作式的學習，強調(diào)學生主體參與的同時，更強調(diào)同學之間的相互合作，培養(yǎng)學生的合作互助意識，形成學習與交流的合作技能；更重要的是學生初步感受物質(zhì)進出細胞的具體過程，由宏觀的感性認識上升到微觀的理性的分析過程中，突破了有可能會出現(xiàn)的理解誤區(qū)。其次，使學生體會到根據(jù)實際情景設計出合理模擬實驗來研究問題的思想方法，激發(fā)學生積極研究實際生活中的生物現(xiàn)象的熱情，逐步形成實事求是、鍥而不舍、探索創(chuàng)新的科學態(tài)度，提高了學生的科學素養(yǎng)。 本節(jié)課設計了較多的學生探究活動，時間和效果較難把握。如條件允許用連堂的兩個課時來完成效果更好。