《物质跨膜运输的实例》实验教学设计

【设计思路】

本节是必修1《分子与细胞》的1个探究性实验，和验证性实验不同，它倡导探究性学习，提高学生的生物科学素养，让学生通过探究活动自主发现原生质层是否相当于一层半透膜，以及水分子进出细胞的条件等问题。所以本快课重在做好引导。

学生能够真正的探究，必需基于一定的背景知识和一定的思维能力，但高中生的思维能力还不够成熟，故在这节课中，要先让学生具备必要知识背景，先利用提前做好的渗透装置进行引导式探究理解渗透原理。然后由渗透装置联想到植物细胞的失水和吸水，在老师的引导下能够进行细胞失水和吸水的基本实验进行自主性探究。最终总结出植物细胞失水和吸水的条件。 【实验内容分析】

1、通过对渗透装置的学习了解渗透原理，理解动植物细胞也符合渗透条件，再结合日常生活中实例设计实验探究植物细胞的失水和吸水，让学生领会设计探究方案和探究活动的一般步骤。

2、所选材料为紫色洋葱外表皮，成熟的植物细胞其原生质层相当于半透膜，，其细胞液和外界溶液有一定的浓度差，所以在一定浓度的溶液中会行成一个渗透系统。由于原生质层与细胞壁的伸缩性不同，当细胞大量失水时，导致原生质层和细胞壁分离。当细胞大量吸水时，原生质层又和细胞壁逐渐贴合。

3、当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。

当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。

【实验目标】 1、知识与技能目标

说出水分子跨膜运输的特点；

通过实例说明植物的原生质层相当于半透膜；

进行植物细胞失水和吸水的探究，观察植物细胞的质壁分离和复原； 通过探究实验说明植物细胞失水和吸水的条件。 2、过程与方法目标

通过对渗透作用现象的观察，阐明渗透作用发生的条件，推导渗透作用的概念；

由创设情境入手，从“扩散”迁移到“渗透”，理解渗透作用发生的条件；通过探究实验了解植物细胞的失水和吸水。 3、情感与价值观目标

尝试提出问题，作出假设，体会探究性实验的一般步骤，感受科学的严谨性； 在讨论和交流中学会合作学习，体验探索的乐趣。 【教学重点及解决办法】

细胞是一个渗透系统，动物细胞膜和植物的原生质层相当于半透膜。 解决方法：

（1）通过渗透作用的演示实验，组织引导学生分析渗透现象。归纳总结渗透作用的概念、条件、原理、结果，指出半透膜的特性。

（2）通过相关探究实验的设计，理解植物的原生质层相当于半透膜。 【教学难点及解决办法】

尝试提出问题，作出假设，进行探究植物细胞吸水和失水的实验设计。 解决方法：

（1）高中学生具备了一定的知识水平，其思维能力也得到了一定发展，但探究思维能力还不够成熟，故在创设情境的基础上，将学生引入已有的知识和生活经验，引导学生对本节所探究现象深入思考，提出相关问题，开展合作学习，利用小组活动讨论确定有价值的问题。

（2）针对提出的问题做出相应的假设，并设计实验。 【实验准备】

相关的实验装置，包括提前准备卵壳膜，渗透装置等；多媒体课件. 【教学方法】学生观察、讨论、合作探究与教师讲述和启发引导相结合。 【教学过程】

教学步骤 教师活动 学生活动 设计意图 诱发探究心理，激发学生的兴趣。 创设情境呈现“灰太狼与喜羊羊图片”，叙述;观看幻灯 引入 喜羊羊它们正在青青草原上给草施肥，这时灰太狼来了，小羊们吓得逃跑了。但这次灰太狼并没有去追。相反地，又买了些化肥，施给了牧草。红太郎大怒，灰太狼赶紧拿出了一套装置，开始了实验。 新课导入 呈现提前准备的实验装置 进行讲述：灰太狼的这套装置由 漏斗、烧杯和两种试剂组成。漏斗内 装蔗糖溶液，为了便于观察又给它加 了红墨水；烧杯内装清水。最初漏斗 内的液面和烧杯内的液面是齐平的。学生仔细观察后，回答：15分钟过去了，大家观察出现了什漏斗内的液面上升了。 么现象呢？ 提问：为什么会出现这种现象小组讨论、交流： 呢？请大家分组讨论。 找学生代表进行回答。 引出扩散现象。 复习扩散现因为烧杯内水分子数目象，为渗透现象条件的多，而漏斗内水分子数总结打基目少，因此水分子由烧础。 杯内进入漏斗的要多于由漏斗内进入烧杯的，所以液面上升 予以肯定后，呈现另外三幅图片： 观察并讨论，针对装置为实验设计铺垫 进行分析回答。 论，预期结果并分析原因。 找学生代表回答。 让学生仔细观察，进行分组讨回答老师提出的问题。 进行对比观察，找出四第一套装置与第二套装置的区别 套装置的不在于： ，所以前者液面 同。 上升，后者液面下降。 因为烧杯内和漏斗内所教师引导： 第三套装置中液面为什么没有变装物质完全相同，水分化？ 第四套为什么也没有变化？ 子进出达到了动态平衡。 因为纱布是全透性的。 讲述：说明卵壳膜不是全透性的，它 只允许水分子通过，而不允许蔗糖分子通过，这样的膜我们把它称之为半透膜。除卵壳膜外，玻璃纸。膀胱膜都可以充当半透膜，它们都允许小分子物质通过，而其它孔径大的分子不能通过。 呈现另一套装置: 提问：发生了什么现象？ 回答:这是红墨水的扩总结扩散和渗透的区别。 总结半透膜及其的特性。 引导：这套装置中，红墨水也由水分散作用。前者有半透膜子数多的地方向水分子少的地方移隔开，而后者没有。 动了，它与第1、2套装置有什么区 别呢 由此引出渗透作用： 如果水分子是透过半透膜进行的扩散，就称之为渗透作用。 学会由现象到原理的自我归纳总结 提问：在以上的四套装置中发生总结出两个条件：半透了渗透作用的是哪几个呢？大家能膜和浓度差。 不能总结出发生渗透作用的条件呢？ 创设情境 再让我们一起回到青青草原上 看一看。话说灰太狼再给红太郎演示实验，红太郎还是很生气：“这跟你的施肥有什么关系呢？”“我上网查过了，植物细胞也能进行渗透作用。现在，我给植物施了很多肥，意味着外界土壤溶液浓度高于植物细胞内部的浓度。你想想，植物细胞会怎么样呢？”红太郎毫不吝啬地夸起来：“老公，你太聪明了！” 小羊们知道灰太狼没安好心，第二天一大早就跑到青青草原上，一看牧草全蔫了。它们赶紧去找村长，但不巧村长出差了。这时它们只能靠自己，于是它们制作了萎蔫牧草和新鲜牧草的临时装片进行观察，结果分别看到了下面的植物细胞： 使学生容易开展探究，符合其认知规律 由实验装置联系到植物细胞，由浅入深一步步启发引入本节探究课题。 它们看到两个装片中的细胞发生了明显变化，但是它们一直觉得生物很简单，高考所占分值又少，所以，平时不好好学习生物，结果现在束手无策。现在就让我们一起来帮帮它们度过难关。 结合示意图复习旧知识，标出细胞各 个结构，引导学生总结原生质层：复习旧知原生质层包括细胞膜、识，引出新知识， 细胞质和液泡膜，相当于一层半透膜。正常状态下的细胞，原生质层 利用图示引导学生总结，为什么在图紧贴着细胞壁。 二中看不到细胞膜？ 我们对植物细胞的结构已经了解学生回答：浇水。 了，到底有什么办法帮助小羊们呢？ 但这只是你们的假设，这种措施 是否有效，需要我们进行探究。下面我们从细胞水平上通过一个模拟实验去探究一下你们的假设是否正确。 针对以上情况，我们在细胞水平讨论、交流，提出有探培养学生提出问题的能上能提出什么有探究价值的问题究价值的问题。 力。 呢？ 确定探究的课题：植物细胞在什么情况下吸水？什么情况下失水？ 植物细胞在高浓度溶培养学生做假设 液中失水，在低浓度溶出假设的能力。 液中吸水。 设计如何在细胞水平上模拟植物萎蔫进行分组讨论，得出以引导学生形成实验设计实验 情况进行探究呢？ 下结论： 的科学理念 （1）选取什么材料？怎样获取细利用紫色洋葱外表做出引导学生做出假设。 胞？ （2）怎样模拟施肥过多？ （3）怎样模拟浇水？ 具体观察细胞的什么结构？ 能否先预期出实验结果？ 皮；由内向外掰，借助于镊子撕下小块。 滴加蔗糖模拟施肥过多；滴加清水模拟浇水。 观察细胞的紫色液泡大小变化。 置于30℅蔗糖溶液 中，原生质层与细胞壁分离；滴加清水后，慢将未知引入到现有的生活经验 进提出行问题 探究 慢恢复至正常状态。 进行1、临时装片的制作步骤： 2、先观察正常状态下的细胞： 低倍镜对光→固定临时装片→调节粗准焦螺旋→ 3、再观察高浓度下的细胞： 一侧滴蔗糖，另一侧用吸水纸吸引 4、最后观察低浓度下的细胞： 一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引 实验 取 →滴→撕→展 实验技能练习 分析 观察项目 结果 得出 结论 细胞图像 正常状态 高浓度下的状态 低浓度下的状态 液泡大小 胞壁的位置关系 表达 （1）植物细胞相当于一个渗透系统，植物细胞失去的水来自 和 液泡。 分离复原。 （3）质壁分离的原因：外因是外界溶液浓度高于细胞液浓度；内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 进一步 探究 练一练 请利用今天探究实验中所获得的知识和技能进一步探究动物拓展思维， 巩固实验 细胞的失水和吸水。 请根据图回答以下问题： （1)图中细胞所处的生理状态叫做 ，这种生理状态发生的原因 是 . 巩固新知，培养学生应用知识的能力。 交流 （2）高浓度下失水，发生质壁分离；低浓度下吸水发生质壁 大 变小 分离 逐渐变大 逐渐恢复 直至正常状态 原生质层与细 紧贴 （2)选择图各结构的编号回答： ①从整个细胞来看，可以 把 看成是一层半透膜。 而 的结构是全透性的。 ② 和 之间存在着溶液浓度差。 【板书设计】

第一节 物质跨膜运输的实例 一、渗透作用： 1、概念： 半透膜 2、两个条件 半透膜两侧的溶液要有浓度差 二、植物细胞失水和吸水 细胞膜 1、原生质层： 液泡膜 半透膜 成熟的植物细胞与外 两膜之间的细胞质 界溶液形成渗透系统 2、细胞液具有一定的浓度与外界溶液之间有浓度差 三、探究的一般步骤 【教学流程图】

观察，讨论、交流后回答问教师提问，进行引导 观察，讨论、交流后回答问呈现装置，解释说明 多媒体 创设情境，导入新课 渗透条件 教师归纳、总结

【教学反思】

开始、结束 教师活动 学生活动 结束 呈现习题，复习巩固 学生思考，完成习题 课后作业 表达和交流 多媒体表格呈现 交流讨论，完成实验设计表格 自主探究、合作中进行实验 多媒体 回忆知识，解决问题 幻灯片呈现 创设情境，引入本节探究课题 决策、判断 教学媒体 一般教学内容 1、本节课采用了引导式探究和自主式探究模式，一方面提高了学生的科学探究能力，另一方面丰富了学生的学习方式，加强了小组合作互助意识，从而提高了学生的生物科学素养。

2、创设情境新颖，以学生熟知的动画片引入，极大地调动了学生的积极性，激发起探究兴趣；而且利用幻灯片、、演示实验、亲自实验等直观教学手段，刺激了学生多种感官，很自然地将“宏观”现象和“微观”细胞联系起来，为理解重、难点奠定基础。

3、本节课时间较紧凑，所以四套渗透装置要合理把握时间于课前提前准备好。

4、不足之处：实验中利用紫色洋葱外表皮做为材料，有学生却撕取了内表皮，课中被制止和纠正，这一点处理得不好。应该让学生继续做下去，就其结果进行交流和讨论，让他们从实验中自己找出不同。