人教版高中生物必修一物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第四章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例三維目標(biāo)知識(shí)與技能:1.通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性。2.嘗試提出問題、作出假設(shè)，進(jìn)行探究活動(dòng)設(shè)計(jì)。3.進(jìn)行關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作。即觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原過程與方法 ：比較、認(rèn)識(shí)、動(dòng)手實(shí)踐情感態(tài)度與價(jià)值觀: 體驗(yàn)科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和精神。教學(xué)用具： ppt幻燈片重點(diǎn)和難點(diǎn)：滲透作用和觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原課時(shí)安排：2課時(shí)具體過程： 第1節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例引言： 問：與正常蘿卜比較，腌制的蘿卜為什么形態(tài)上會(huì)發(fā)生這樣的變化？（觀看多媒體課件）從而引出教材60頁(yè)課題，進(jìn)而研究問題探討，即滲透作

2、用多媒體展示滲透現(xiàn)象，引導(dǎo)同學(xué)們?cè)跐B透作用探究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)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”。一、滲透作用問：1、漏斗內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？（1）從結(jié)構(gòu)上看，半透膜能否使蔗糖分子和水分子都能通過？（2）兩邊的水分子都在運(yùn)動(dòng)嗎？（3）兩邊水分子通過半透膜的數(shù)量一樣嗎？（4）從整體看，水分子從哪里運(yùn)動(dòng)到哪里？ 學(xué)生相互討論，回答略2、如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)的液面還會(huì)升高嗎？ 學(xué)生回答，并歸納出滲透作用的條件一3、如果燒杯中不是清水，而是相同濃度的蔗糖溶液，漏斗管內(nèi)的液面還會(huì)升高嗎？ 學(xué)生回答，并歸納出滲透作用的條件二歸納并板書：滲透作用原理：1、發(fā)

3、生條件（1）半透膜 （2）膜兩側(cè)溶液的濃度差2、概念：溶劑分子透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散，叫滲透作用二、細(xì)胞的吸水與失水1、動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水：類比滲透裝置與細(xì)胞，提出問題：細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)嗎？從生活中的例子入手，例如，連續(xù)嗑帶鹽的瓜子，你的口腔會(huì)有什么感覺? 引出動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水。作出假設(shè)：動(dòng)物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)（學(xué)生課前自己完成）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(dòng)物紅細(xì)胞的狀況。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

4、 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)不變動(dòng)物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)，水進(jìn)出細(xì)胞是順相對(duì)含量的梯度，通過滲透作用進(jìn)行的。問：1、紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白能穿過細(xì)胞膜嗎？2、紅細(xì)胞的細(xì)胞膜是不是相當(dāng)于半透膜？3、外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞一定會(huì)由于吸水而漲破嗎？4、紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么條件？歸納：動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水1）細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜2）細(xì)胞質(zhì)與外界溶液構(gòu)成濃度差2、植物細(xì)胞的吸水與失水：探究植物細(xì)胞的吸水和失水 對(duì)比教材46頁(yè)動(dòng)植物細(xì)胞圖問：植物細(xì)胞吸水和失水的情況又怎樣呢？從生活中的例子，入手例如夏天家里做涼伴黃瓜時(shí)有水出現(xiàn)，而賣菜的阿姨經(jīng)常向青菜上灑水，

5、青菜變得硬挺，說明植物細(xì)胞也會(huì)吸水和失水。引導(dǎo)：愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要”。提出問題從生活中的現(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？植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)吸水和失水？植物細(xì)胞是不是一個(gè)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(huì)吸水和失水？植物細(xì)胞是不是一個(gè)滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜？提出了一個(gè)有價(jià)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(gè)問題提出后，我們必須結(jié)合已有的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)（必要時(shí)還要查找資料）分析問題，并且作出嘗試性的回答，這種

6、嘗試性的回答稱為“作出假設(shè)”。通過多媒體展示：“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(gè)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)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(gè)小組可能會(huì)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(gè)較合理的假設(shè)：原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)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)

7、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(shí)，原生質(zhì)就會(huì)與細(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(shí)，會(huì)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(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。歸納：一、二、探究實(shí)驗(yàn)：1、提出問題（原生質(zhì)層是一層半透膜嗎？）2、作出假設(shè)（原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜）3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)方案、預(yù)期結(jié)果）4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（按預(yù)定方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）5、分析結(jié)果（分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論：）6、表達(dá)與交流（總結(jié)，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并適當(dāng)交流）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教師引導(dǎo)學(xué)生考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的一些細(xì)節(jié)問題，例如：實(shí)驗(yàn)材料、試劑、用具的選擇材料的選擇：有顏色的還是沒有顏

8、色的，細(xì)胞小的還是相對(duì)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(duì)細(xì)胞是沒有傷害的）實(shí)驗(yàn)用具的選擇：植物細(xì)胞的吸水和失水是一個(gè)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(shí)驗(yàn)過程中細(xì)胞應(yīng)處于生活狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)步驟教師：實(shí)驗(yàn)材料、試劑、用具選好了，接下來要考慮整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要點(diǎn)提示

9、：第一步：用清水制作洋蔥鱗片葉表皮的臨時(shí)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？第三步：使洋蔥表皮細(xì)胞浸潤(rùn)于清水中，觀察質(zhì)壁分離的復(fù)原。設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)中需要重點(diǎn)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(duì)探究的問題，以小組為單位設(shè)計(jì)一份實(shí)驗(yàn)方案。正常狀態(tài) 高濃度狀態(tài) 低濃度狀態(tài)練習(xí)：1、

10、已知魚鰾是一種半透膜。若向魚鰾內(nèi)注入適量的20%蔗糖溶液、排出魚鰾內(nèi)的空氣，扎緊開口，將其浸沒在盛有10%蔗糖溶液的燒杯中，下列能正確表示燒杯內(nèi)蔗糖溶液濃度隨時(shí)間變化趨勢(shì)的示意圖是()分析：溶劑的滲透方向應(yīng)根據(jù)單位體積溶劑分子數(shù)多少判斷，即溶劑分子從單位體積溶劑分子數(shù)多(溶質(zhì)分子數(shù)少)的一側(cè)向單位體積溶劑分子數(shù)少(溶質(zhì)分子數(shù)多)的一側(cè)擴(kuò)散(對(duì)于溶質(zhì)而言，只考慮溶質(zhì)分子數(shù)目而不考慮溶質(zhì)分子的體積)。若半透膜兩側(cè)是同種溶液，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量濃度判定都可以；若半透膜兩側(cè)是不同的溶液，物質(zhì)的量濃度才能體現(xiàn)溶質(zhì)或溶劑的分子數(shù)多少，如半透膜兩側(cè)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，葡萄糖溶液一側(cè)單位

11、體積葡萄糖分子數(shù)多(水分子數(shù)少)，水分子由蔗糖溶液一側(cè)透過半透膜向葡萄糖溶液一側(cè)滲透。變式：2下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是()水分子通過植物細(xì)胞的細(xì)胞壁水分子或其他溶劑分子通過細(xì)胞膜蔗糖分子通過細(xì)胞壁水分子或其他溶劑分子通過液泡膜水分子或其他溶劑分子通過原生質(zhì)層A B C D課后作業(yè)：教材64頁(yè)練習(xí)1、2、3第2課時(shí)（實(shí)驗(yàn)）學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)原理(1)成熟的植物細(xì)胞構(gòu)成滲透系統(tǒng)可發(fā)生滲透作用。(2)當(dāng)細(xì)胞液濃度<外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；當(dāng)細(xì)胞液濃度>外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。2 實(shí)驗(yàn)流程做完實(shí)驗(yàn)后，我們要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與預(yù)期相吻

12、合?是否支持了我們最初的假設(shè)?當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不符時(shí)，我們要多思考，也不要急于認(rèn)定假設(shè)不成立，要考慮會(huì)不會(huì)是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作的不正確導(dǎo)致不能達(dá)到預(yù)期結(jié)果的?會(huì)不會(huì)有什么干擾因素呢?各組展示各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，描述所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題：例如這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，能否斷定當(dāng)外界濃度低的時(shí)候細(xì)胞不能吸水呢?為什么？（不能，因?yàn)檎崽菨舛冗^高了，導(dǎo)致細(xì)胞失水過快而死亡。）教師：所以無論實(shí)驗(yàn)成功也好，失敗也好，都要認(rèn)真分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最終師生達(dá)成共識(shí)，植物細(xì)胞的

13、原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。注意事項(xiàng)：1 用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實(shí)驗(yàn)材料的原因紫色洋蔥外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液中有花青素，使液泡中的細(xì)胞液呈紫色，有利于觀察。2 本實(shí)驗(yàn)選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高或過低對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響是：選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質(zhì)壁分離，又不會(huì)殺死細(xì)胞。若濃度過高，質(zhì)壁分離速度快，細(xì)胞會(huì)因失水過多而死亡，不能再進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原；若濃度過低，不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。3 發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細(xì)胞的原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間的物質(zhì)分析因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的，所以洋蔥表皮細(xì)胞原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間是蔗糖溶液。4 從細(xì)胞角度分析能否發(fā)生質(zhì)壁分

14、離及復(fù)原(1)死細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞(如根尖分生區(qū)細(xì)胞)不能發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。(2)具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。5 從溶液的角度分析：(1)在一定濃度(溶質(zhì)不能透膜)的溶液中只會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能自動(dòng)復(fù)原。(2)在一定濃度(溶質(zhì)可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象。(3)在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。1、 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例細(xì)胞的吸水和失水是水分子順相對(duì)含量的梯度跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程。其他物質(zhì)呢？資料分析：P64討論：細(xì)胞對(duì)于物質(zhì)的輸入和輸出有選擇性。歸納：細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過

15、性膜。總結(jié)。練習(xí)：1 某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中做“植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)時(shí)，在老師的幫助下，進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象如下表所示：實(shí)驗(yàn)組5分鐘后的現(xiàn)象再過5分鐘滴加清水5分鐘后0.3 g/mL的蔗糖溶液x無變化質(zhì)壁分離復(fù)原0.5 g/mL的蔗糖溶液質(zhì)壁分離y無變化1 mol/L的KNO3溶液質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復(fù)原z1 mol/L的醋酸溶液細(xì)胞大小無變化細(xì)胞大小無變化細(xì)胞大小無變化對(duì)上表的推斷或解釋不正確的是()Ax為質(zhì)壁分離，因?yàn)榧?xì)胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層By為質(zhì)壁分離，可能導(dǎo)致細(xì)胞失水過多而死亡Cz為細(xì)胞稍增大，細(xì)胞液顏色逐漸變淺D組無變化是因?yàn)榧?xì)胞吸水量等于失水量答案D2 如圖1所示的甲、乙、丙三個(gè)滲透裝置中，三個(gè)漏斗頸的內(nèi)徑相等，漏斗內(nèi)盛有濃度相同的蔗糖溶液，且漏斗內(nèi)液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一個(gè)水槽的清水中。三個(gè)滲透裝置的半透膜的面積和所盛蔗糖溶液的體積不同，如表所示。裝置編號(hào)甲乙丙半透膜面積SS/2S蔗糖溶液體積TT2T圖2中曲線1、2、3表示漏斗液面高度隨時(shí)間的變化情況。則曲線1、2、3與甲、乙、丙三個(gè)裝置的對(duì)應(yīng)關(guān)系是()