爱华网《第一节 物质跨膜运输的实例》教学案例
西安市第三十八中学王春婷
（一）、教材分析
这一节主要介绍的是以水和无机盐的跨膜运输为例，说明细胞膜是选择透过性膜。是在学习了第2章《组成细胞的分子》和第3章《细胞的基本结构》的基础上的再学习，也是为进一步学习细胞膜的结构和物质跨膜运输的方式，并从结构与功能相适应的角度来认识生物膜的结构和功能特点打基础。其中的“植物细胞的吸水和失水的探究”是全书的第一个“探究”，通过这项探究活动，学生可以在提出问题、作出假设、设计实验等环节得到一定的体验和感悟，从而为学习后面的探究活动奠定基础。
（二）、学情分析
通过初中阶段以及前几章节的学习，学生对于细胞的分子组成、基本结构和探究的基本步骤已有了一定的认识，能理解细胞膜是系统的边界，此基础上进一步探究物质是怎样进出细胞的，有哪些方式等有关细胞功能方面的知识符合学生认知规律。本节的内容从知识上来看有一定的抽象性，但教学中可以多结合学生的知识基础和实践经验，注重与前面章节的联系，注重理论联系实际，使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中，使学生的知识体系得到丰富和发展，从而使学生在学习中做到融会贯通。
（三）、教学设计思路
由“问题探讨”引入，通过渗透现象的分析，学生自主构建渗透作用的概念及条件；将漏斗置换为红细胞，而引出“水分进出红细胞的情况”，识到红细胞的细胞膜相当于半透膜，吸水或失水取决于细胞内外的浓度差；进而引导学生其他动物细胞与红细胞是相同的，再有生活现象引入讨论“植物细胞的吸水和失水”情况，尝试提出问题，作出假设，指导学生做好探究实验设计；最后适当的拓展与延伸，进行总结性评价。
（四）、教学过程：
一、教学目标：
1、知识与技能：
(1)理解发生渗透作用的条件；
(2)掌握细胞吸水和失水的条件，提高运用生物学知识解释生活实际现象的能力。
(3)学会探究性实验“植物细胞吸水和失水”的实验设计。
2、过程与方法：
(1)尝试从生活现象中提出问题，作出假设；
(2)学习科学探究的一般方法和步骤。
3、情感态度与价值观：
(1)领悟科学探究的思想方法，培养学生质疑、求实、创新以及勇于实践的科学态度和精神；
(2) 体验探究的一般过程，培养良好的探究性学习思维方法
二、教学重点和难点：
重点：细胞吸水和失水的原理；探究问题的一般方法和基本步骤
难点：细胞吸水和失水的原理；如何发现问题提出问题和设计实验的过程。
三、课前准备：
1、回顾动植物细胞结构的异同、植物细胞中央的大液泡有什么作用。
2、回顾制备细胞膜的方法。
3、回顾原生质的概念。
4、查阅目前我国水资源利用情况。
5、做一道凉菜（糖腌西红柿、凉调黄瓜、凉调白萝卜、凉调菠菜等），或腌制一种蔬菜，与家人共享，与此同时对做菜过程出现的现象尝试做出解释。
四、具体教学过程
【预习检测】
教师巡视，并由课代表汇报预习情况。
【创设情境、导入新课】
引入：{出示荷花图片}
教师：同学们看，这是一池荷花，个个亭亭玉立，清净高雅，回忆一下，宋代有位哲学家周敦颐是如何赞美莲藕的？
学生：“出淤泥而不染，濯青莲而不妖”。
教师：莲藕生长在污浊的泥土中却能从环境中获取莲藕细胞生命活动需要的营养物质，如水、氧气、矿物质等，而莲藕不需要的物质则被拒之门外不能进入。
提问：到底是什么控制物质进出细胞？（细胞膜）细胞膜为什么能控制物质的进出细胞呢？它是怎样控制物质进出细胞呢？今天我们从细胞层次上来研究第四章细胞的物质输入与输出。
[板书]第四章 细胞的物质输入和输出
提问：进出细胞的物质很多比如水等（问学生），不同的物质进出的方式一样吗？今天以水为例，来学习物质跨膜运输的奥秘。
提问：为什么首先研究水的跨膜运输呢？
学生：水在细胞中的含量很高。
[板书]第一节物质跨膜运输的实例
【出示学习目标】
1、掌握细胞吸水和失水的条件，提高运用生物学知识解释生活实际现象的能力。
2、独立学习合作探究，学会从生活现象中提出问题，作出假设并进行探究的方法。
3、养成良好的发现问题探究问题的习惯，激情高效做学习的主人。
重点：细胞吸水和失水的原理；探究问题的一般方法和基本步骤。
难点：细胞吸水和失水的原理；如何发现问题提出问题和设计实验的过程。
设计意图：
1、了解学生预习中存在的问题，使后续的教学活动做到有的放矢
2、通过复习旧知识，引导学生寻找新旧知识的结合点，启发思维，产生质疑，激发探索新知的欲望。
3、让学生明确本节课应掌握的知识点。
【演示渗透现象、构建知识】
提问：一滴红墨水滴入到清水中，出现什么现象？
学生回答：扩散
提出探究问题：如果两种不同的溶液被一层半透膜隔开,结果又会怎样？
教师说明半透膜的特性。
在此基础上，由兴趣小组学生展示渗透作用实验成果，其中一位同学代表汇报实验装置及实验结果，另一位同学谈实验改进的地方，其他同学边观看边听汇报：（实验装置）烧杯中是清水，漏斗内是饱和的蔗糖溶液，两种不同的溶液被一层鸡蛋壳膜（半透膜）隔开，实验开始时，漏斗内外的液面在同一水平面上，静置30分钟后，漏斗内的液面上升。（实验改进）铁架台较沉重，可以用试管架夹住玻璃管，直接放在烧杯上，这样搬动非常方便。
对实验改进的地方进行表扬，鼓励学生进行创新。
提问：
（1）漏斗的液面会无限上升吗？为什么？
师生总结：水分子从数量多的一侧向水分子数量少的一侧扩散，也就是说：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，这种现象称为渗透作用。
(2)如果用一纱布代替半透膜，结果会怎样？原因？
(3)如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？原因？
启发学生自主构建渗透作用的概念和条件并总结：
【板书】(1)渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
(2)条件：①要有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。
(3)方向：高密度低密度
【针对训练】：
1、如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换，液面怎么变化？原因？
2．有两瓶蔗糖溶液，一瓶10%，一瓶20%，可是标签掉了，请用上述装置，
设计实验将它们区分？
3（2009年海南高考）已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20％蔗糖溶液，排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10％蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是（）
20
设计实验将它们区分？
3.（2009年海南高考）已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的）
设计意图：
1、培养学生的实验能力，激发学生的学习兴趣。
2、利用动画演示，增强直观感；设计“问题串”是为了以问题驱动学习,引导学生自主、探究、合作,最终完成对知识的主动建构,为进一步学习“细胞的吸水和失水”打下基础。
3、通过试题训练，使学生进一步理解渗透现象，训练学生的思维能力。
【演示、讨论、分析动物细胞的吸水和失水】
提问：同学们设想一下：若把一些活的红细胞也放入与渗透装置相似的液体环境中，将会出现什么结果呢？在我们的日常的生活及所学的知识中，有类似的情景吗？
学生：外界溶液浓度大于细胞质浓度，细胞皱缩；外界溶液浓度小于细胞质浓度，细胞吸水膨胀：外界溶液浓度大于细胞质浓度，细胞保持原状态。
[课件演示]：“水分进出哺乳动物红细胞的状况”图，
创设问题，组织讨论分析：
1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？
2、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？
3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸 水而涨破吗？
4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
5、由此得出什么结论？
6:当船员在海上遇到海难时,常常会因为缺失淡水而危及生命,在这种情况下,海员能通过饮用海水来补充水分吗？为什么？
7、能举出类似的例子吗？
学生:吃瓜子、喝饮料。其他答案略
[总结并板书]:1、其他的动物细胞吸水和失水的原理和红细胞相同。
2、[外界溶液]>[细胞质],细胞失水
[外界溶液]<[细胞质],细胞吸水
3、动物细胞发生了渗透作用，会通过渗透作用吸水和失水。
【针对训练】：
1、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（）
A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用
B、盐水中的Na＋不利于细菌的生活
C、盐水是中性的，不适于细菌的生活
D、由于渗透作用使细菌
2、某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：
（1）若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水，请你说出做出该假设的理论依据：
（2）最好选用人的做为实验材料。
（3）预期及结论：如果你的假设成立，则实验的预期结果是在滴加蒸馏水的实验中；在9%的食盐溶液的实验中。
设计意图：
1、引导学生怎样把无生命的物理装置与有生命的动细胞联系在一起，并利用新旧知识的结合点，培养学生知识的迁移能力，学会大胆猜想，同时培养学生观察、比较和分析、总结，进而得出科学结论的能力。
2、通过试题训练，使学生进一步巩固所学知识，培养学生的解决问题的能力。
【植物细胞的失水和吸水】
教师：课前要求同学们每人做一道凉菜（糖腌西红柿、凉调黄瓜、凉调白萝卜、凉调菠菜等），或腌制一种蔬菜，与家人共享，与此同时对做菜过程出现的现象尝试做出解释。发现同学们几乎都做了，谁能谈一下自己做的情况。
学生：展示自己做的凉菜，并解释菠菜出水的现象及与家人品尝时家人的感受。
教师：其实父母是很容易被“征服”的。一杯香茶，一盘小菜，都会让父母有幸福的感觉！所以，以后要经常做一些家务，增加父母的幸福指数。
【演示图片】
（1）番茄在蔗糖溶液中渗出水分的现象
（2）洒水后的菠菜。
提问：生活中还有这样的例子吗？这些实例都说明了什么？
根据这些实例，你能进一步提出你想探究的问题，并作出对应的假设吗？
设计意图：
1、培养学生搜索资料、结合生活实际，运用生物学知识解决实际问题的科学素养，同时引导学生善于从生活的实例中发现问题、提出问题、作出假设。
2、要求学生每人做一道凉菜，一方面培养学生善于观察善于思考的良好品质，另一方面培养学生孝敬父母的传统美德。
教师：爱因斯坦说，提出一个问题，甚至比解决一个问题更重要。
学生：放盐后的韭菜，有出水现象，说明植物细胞可以失水。
学生：想探究的问题是：植物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水？
提问：如果植物细胞也能通过渗透作用吸水和失水，那么它具备渗透作用的条件吗？
学生：具备，细胞液与外界溶液之间具有浓度差，原生质层相当于半透膜。
提问：如果大家的推测是正确的？那应该有什么现象呢？
学生：当外界溶液浓度大时，细胞失水，出现质壁分离现象；当外界溶液浓度小时，细胞吸水，出现质壁分离复原现象。
提问：什么是质壁分离，为什么会出现质壁分离？
学生：细胞失水时细胞壁和原生质层都会出现一定程度的收缩,但原生质层的伸缩性更大,故原生质层会与细胞壁发生分离
【演示图片】质壁分离及复原现象。
提问：如果要观察到这样的现象，应该选择什么材料？你想到什么材料了？
学生：成熟的(有中央大液泡)；
活细胞（原生质层相当于半透膜）植物细胞(有细胞壁），用洋葱
提问：1、只有洋葱吗？还有没有别的材料？
2、应选择什么试剂？标准是什么？
教师提示：试剂的浓度必须是好控制的，试剂是容易获得的，对细胞是没有伤害的
请同学们四人为一个小组，根据自己的设想，选择材料与试剂，进行实验设计，由一人为代表，将小组的实验设计过程向大家展示，其他组进行评比。
探究植物细胞吸水和失水的实验设计步骤
提出问题 | ||
做出假设 | ||
设计实验 | 实验 材料 | |
实验 操作 步骤 | ||
结果预测及分析 | ||
学生展示并提出疑问。
小组互评。
教师：植物细胞是不是一个渗透装置呢？下一节课做完实验再说。
设计意图：
1、通过探究案例的亲身设计、成果交流、师生点评、案例展示、自我修正，以引导学生逐步领悟探究过程的一般方法与基本思想，培养学生实验设计、语言表达、分析归纳的能力；
2、通过问题的具体讨论，引导学生发散思维，加深对知识的理解和应用，培养学生的求实、质疑、探索的精神
3、通过小组合作，培养学生的合作意识。
[巩固练习]
1、以下可以发生渗透作用的是____.
A.煮熟的马铃薯条放入水中
B.把干种子放在清水中
C.烈日下菠菜叶子下垂
D.放在盐水中的萝卜变软
2、下列选项中，哪组是植物细胞发生质壁分离的原因()
①外界溶液浓度小于细胞液浓度
②细胞液浓度小于外界溶液浓度
③ 细胞壁的伸缩性大于原生质层的伸缩性
④原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
A．②④B．①④
C．②③D．③④
3、在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细 胞正处于如下图所示的状态，a、b表示两处溶液的的浓度，由此推测（ ）
A.此时a>b，细胞渗透吸水 
B.a=b，渗透系统保持动态平衡
C.此时a<b，细胞渗透失水
D.上述三种情况都可能存在
4、【2011.全国卷】将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为0.3g／mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。若在该实验过程中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系:()
A．甲<乙，B.甲>乙，C.甲=乙，
5. 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
（2）选择图细胞中各结构的编号回答：
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
[总结评价]
引导学生对本节内容进行总结，着重指出探究的一般方法和基本步骤，点评学习情况；并谈感受。
【布置作业】
（1）你能否用普通光学显微镜判断植物叶肉细胞是否为活细胞？
（2）你能否通过实验估测出植物细胞细胞液的浓度？
请你根据今天学习的知识设计一种实验方案并预期实验结果及结论。
设计意图：
1、回顾总结，使知识系统化，及时引导自我反馈与评价，促进学生积极主动地参与探究活动。
2、检测学生对本节课掌握情况。
【教学反思】
本节课以“探究式教学”为主线，引导自主、探究与合作，层层引入、推进，学生在答问、质疑、讨论等学习过程中自主构建新概念、新知识，充分体现学生在学习中的主体地位，加深了对重点知识点的理解，培养了学生科学探究能力，而且有效地推动了学生学习方式和教师教学方式的转变。由于本节师生互动场合较多，在教学时间上略为紧迫，所以教师在课前要精心设计好各个环节，课堂上要进行有效地调控，才能确保每一环节都有足够的时间来完成预定的目标。
