人教版必修1 細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系 教案.doc

探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系一、使用教材人教版必修一細(xì)胞增殖二、實(shí)驗(yàn)器材瓊脂、碘液、直尺、刀、模具、燒杯、天平、注射器、玻璃棒、濾紙、膠頭滴管三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)1堅(jiān)持原材料，瓊脂，改進(jìn)創(chuàng)新并非就是一味拋棄原教材2實(shí)驗(yàn)原理，物理反應(yīng)較化學(xué)反應(yīng)更簡(jiǎn)單，安全3實(shí)驗(yàn)安全系數(shù)更高4通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，染色時(shí)間精確5用正方體和球體模型分別模擬植物、動(dòng)物細(xì)胞形態(tài)6創(chuàng)新模型的制備方法，獲得標(biāo)準(zhǔn)模型7設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更加完備8引入兩種數(shù)學(xué)模型，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果四、實(shí)驗(yàn)原理 簡(jiǎn)單的物理反應(yīng)，深棕色碘液能將透明瓊脂染色。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：通過對(duì)本實(shí)驗(yàn)的探索，掌握實(shí)驗(yàn)原理，理解相對(duì)表面積的意義，理解細(xì)胞不能無限長(zhǎng)大的原因。能力目標(biāo)：提高學(xué)生科學(xué)探究、嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作、跨學(xué)科解決問題的能力。情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新精神，體驗(yàn)科學(xué)探究的思維過程和方法，以感受漫游科學(xué)的快樂！六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 掌握教材實(shí)驗(yàn)過程，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)思路。七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程按照科學(xué)探究的流程，分五個(gè)環(huán)節(jié)：提出問題；作出假設(shè)；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；得出結(jié)論。1、 提出問題：細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸兩者是什么關(guān)系？2、 作出假設(shè)，呈正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。3、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分，是師生共同交流完成的，主要涉及以下四個(gè)問題。問題一：naoh在酚酞中變紅的原理是什么？學(xué)生普遍知道是酚酞已溶解在瓊脂塊中，當(dāng)把瓊脂浸在naoh中時(shí)，naoh與瓊脂中的酚酞發(fā)生化學(xué)反應(yīng)呈紫紅色。但naoh有強(qiáng)烈的腐蝕性，所以有些同學(xué)可能會(huì)有心理壓力而降低實(shí)驗(yàn)積極性。那么從安全角度考慮，可否換用其他顯色反應(yīng)呢？大部分學(xué)生會(huì)搬來剛剛所學(xué)的知識(shí)，蛋白質(zhì)遇雙縮脲試劑變紫色，還原糖與斐林試劑呈現(xiàn)磚紅色沉淀等等。但有一個(gè)小組同學(xué)說其實(shí)可以打破思維定勢(shì)，不只利用化學(xué)反應(yīng)，完全可以在物理層面上直接用染色劑染瓊脂，如碘液?？紤]到物理反應(yīng)更加簡(jiǎn)單，加之后來實(shí)驗(yàn)效果的明顯，我們采納了這個(gè)建議。問題二：可否換用其他材料代替瓊脂？如感溫變色杯材料、豆腐、面包、面團(tuán)、饅頭等。其他同學(xué)雖然不置可否，但指出材料的內(nèi)部必須是均勻的，才能保證同種物質(zhì)在材料中的擴(kuò)散均勻。很好的使用了單一變量原則！我們來看一下這些材料，豆腐、面包、饅頭等在制作過程中會(huì)產(chǎn)生氣泡形成不同大小的蜂窩，斷然不是均勻介質(zhì)！變色杯表面上有藍(lán)色的退卻或呈現(xiàn)，但只有能量傳遞，沒有物質(zhì)運(yùn)輸。而此時(shí)我也適時(shí)鏈接結(jié)合瓊脂的制作方法和特性，最后仍然保留教材既定材料瓊脂。問題三：為了避免后期實(shí)驗(yàn)的盲目性，有組學(xué)生提出設(shè)立預(yù)實(shí)驗(yàn)，通過一系列梯度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以下結(jié)果。通過一系列梯度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：0.5g/ml的碘液，在瓊脂中擴(kuò)散10min，擴(kuò)散深度為8mm。問題四：既然模擬細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸，實(shí)際情況是細(xì)胞向內(nèi)向外都有物質(zhì)運(yùn)輸，可否增加一組擴(kuò)散方向相反的對(duì)照實(shí)驗(yàn)？左圖是原實(shí)驗(yàn)向內(nèi)擴(kuò)散的示意圖，右圖是對(duì)照實(shí)驗(yàn)的示意圖，典型的對(duì)照原則！設(shè)計(jì)理念不錯(cuò)，那么實(shí)際操作應(yīng)該如何設(shè)計(jì)呢？有一組學(xué)生提出可以將不同大小的三塊已浸透碘液的瓊脂塊同時(shí)放入盛有洗脫劑乙醇的燒杯中，統(tǒng)計(jì)三塊瓊脂洗脫干凈的時(shí)間進(jìn)行比較。很快有人質(zhì)疑，三塊瓊脂，不同體積，不同體積的瓊脂中的碘分子的數(shù)目和擴(kuò)散起點(diǎn)也不同，違背單一變量原則！由于種種限制因素，所以我們最終轉(zhuǎn)為以半球?yàn)檠芯繉?duì)象。綜上，我們確立了三處改造：1）顯色反應(yīng)改造：從安全性和簡(jiǎn)便性考慮，用物理反應(yīng)代替化學(xué)反應(yīng)。2）細(xì)胞模型改造：用球體和正方體模型分別模擬動(dòng)物植物細(xì)胞3）對(duì)照實(shí)驗(yàn)改造：設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，模擬物質(zhì)由內(nèi)向外擴(kuò)散。對(duì)照實(shí)驗(yàn)示意圖4、 創(chuàng)新方案落定，我們就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。首先制備材料瓊脂，制備正方體模型，瓊脂質(zhì)地較軟有彈性，難切割，但我們注意到有一組學(xué)生采用如下方法：刀面與兩直尺垂直，保證直線切下。制備球體模型，我們借用模具，兩個(gè)半球，扣在一起即可，但在使用之前我們要烙制小孔，便于注射器將瓊脂溶液緩緩注入，避免產(chǎn)生氣泡。模擬擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，同時(shí)放入同時(shí)取出，我們以球體為例（視頻），觀測(cè)一下碘液的擴(kuò)散情況。切半球也是較難的操作，但是我發(fā)現(xiàn)有一位同學(xué)把整個(gè)球放入半只模具中，就可完全保證沿直徑切開。大家看一下擴(kuò)散效果，還是非常明顯的理想的！實(shí)驗(yàn)實(shí)物效果圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果（以正方體為例）這是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表格中還有兩個(gè)比值、，那么這兩個(gè)比值誰能直接反映物質(zhì)運(yùn)輸效率呢？學(xué)生普遍回答比值，對(duì)！但，比值只有做實(shí)驗(yàn)得到這些數(shù)據(jù)才能計(jì)算出來，而比值不管做不做實(shí)驗(yàn)，都是存在的一組數(shù)據(jù)，同時(shí)我也引導(dǎo)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)比值和的變化趨勢(shì)是同步的。所以，完全可以用比值來反映物質(zhì)運(yùn)輸效率，當(dāng)然還可以建立其他數(shù)學(xué)模型說明問題。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，隨著球體半徑或正方體邊長(zhǎng)的增大，相對(duì)表面積變小。為了使實(shí)驗(yàn)更加完備，我們進(jìn)行第三處改造：設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)M由內(nèi)向外擴(kuò)散，以半球?yàn)檠芯繉?duì)象，待瓊脂溶液半凝狀態(tài)時(shí)，分別預(yù)埋同體積小球顆粒，凝固后可取出。這是最終的結(jié)果，我們分別以兩個(gè)角度觀測(cè)，俯視圖和側(cè)視圖。對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)物圖5、得出結(jié)論：細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸效率呈負(fù)相關(guān)！所以細(xì)胞不能無限長(zhǎng)大。八、我的教學(xué)評(píng)價(jià)與反思首先，亮點(diǎn)部分我總結(jié)為以下幾點(diǎn)：1堅(jiān)持原材料，瓊脂，改進(jìn)創(chuàng)新并非就是一味拋棄原教材2實(shí)驗(yàn)原理，物理反應(yīng)較化學(xué)反應(yīng)更簡(jiǎn)單，安全3實(shí)驗(yàn)安全系數(shù)更高4通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，染色時(shí)間精確5用正方體和球體模型分別模擬植物、動(dòng)物細(xì)胞形態(tài)6創(chuàng)新模型的制備方法，獲得標(biāo)準(zhǔn)模型7設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更加完備。8引入兩種數(shù)學(xué)模型，分析