上好第一節探究實驗課——“物質跨膜運輸的實例”教學設計

展敏芝

（江蘇省梁豐高級中學）

一、教材分析

“物質跨膜運輸的實例”是人教版普通高中新課程生物必修1“分子與細胞”中第4 章第1 節的內容。本節在本章中的地位是通過水和其他物質的跨膜運輸的實例，使學生建立物質跨膜運輸的感性認識，從而理性地認識到細胞膜和其他生物膜是選擇透過性膜，對細胞膜的功能——控制物質進出的功能進行深入理解，為第4 章第2 節“生物膜的流動鑲嵌模型”、第3 節“物質跨膜運輸的方式”的學習奠定基礎。探究“植物細胞的吸水和失水”是必修課中的第一個“探究實驗”，為學習后面的探究性活動奠定基礎。本節分為2 課時進行教學。此教學設計為第1 課時的教學。

二、教學目標

1.知識與技能目標

舉例說出半透膜的特點；分析滲透現象發生的原理；辨別原生質層的組成；解釋細胞發生吸水和失水的條件。

2.過程與方法目標

培養學生從生活現象中發現問題、提出問題、做出假設和解決問題的能力；指出實驗組與對照組，辨別自變量與因變量等實驗設計的基本要素；說出相關的探究性問題，闡明假說與預期，并設計實驗。培養學生實驗操作能力和分析問題的能力。

3.情感、態度與價值觀

通過探究實驗培養學生科學思維的良好品質，培養學生的主人翁意識和責任感。通過討論，培養學生間的合作與交流意識；通過對滲透現象原理的分析和相關的探究活動，認同活細胞與周圍環境可以組成一個滲透系統，并初步養成嚴謹的實驗態度。

三、教學重點和難點

1.教學重點

舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。

2.教學難點

嘗試提出問題，作出假設。

四、教學設計

1.課前準備

（1）利用雞蛋制作簡易滲透裝置

上課的前一個晚上，用鑷子在雞蛋一端開一小孔，倒出蛋液，得到蛋殼。從另一端輕輕地將部分蛋殼去除，漏出雞蛋卵殼膜。在雞蛋里裝滿一定濃度的蔗糖溶液，并且在蔗糖溶液里加幾滴藍墨水，然后把該雞蛋放在盛有清水的小燒杯中。接下來請同學們觀察現象。

設計意圖是想讓學生通過直觀的觀察實驗，知道水分子可以透過卵殼膜，而藍墨水分子不能透過卵殼膜，為接下來學習滲透作用做好鋪墊。

（2）利用材料，做以下三組實驗

2.利用演示實驗，構建滲透作用發生的條件

通過動畫演示必修一第60 頁問題探討的滲透現象，講解半透膜的概念，引導學生討論：（1）漏斗內液面為什么會升高？（2）如果燒杯中也是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會如何？（3）用紗布代替玻璃紙，漏斗內的液面還會升高嗎？

展示甲乙丙三組實驗的實驗結果，引導學生兩兩對比。如甲燒杯液面升高，丙燒杯液面不變，找出導致兩裝置結果不同的原因半透膜的有無，即自變量。引到滲透作用發生條件之一是具有半透膜。通過甲燒杯和丙燒杯結果的比較，可以得出滲透作用發生的第二個條件是半透膜兩側存在濃度差。

介紹滲透作用的概念：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液擴散的過程。水分子是從水分子多的向水分子少的地方擴散。

3.利用類比的思想，探究動物細胞的吸水和失水

展示滲透裝置和放在一定濃度溶液里的紅細胞圖片，通過類比，引導學生提出問題。如紅細胞的細胞膜是不是相當于一層半透膜？提出問題以后，接下來嘗試去解決問題，如何解決問題呢？引導學生思考并討論。第二步是作出假設，如紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜？思考，假設是不是唯一的呢？學生會想到還可以這么作出假設，紅細胞的細胞膜不是相當于一層半透膜。讓學生明白作出的假設，可以是肯定的，也可以是否定的。第三步設計實驗、進行實驗。學生在已有的知識基礎上，經過討論，能知道用低濃度的溶液和高濃度的溶液來處理紅細胞，通過觀察紅細胞的細胞形態來判斷吸水還是失水。這時提出疑問：“用紅細胞來做實驗，最后觀察紅細胞的形態，是用肉眼直接觀察？還是要借助于什么工具才能觀察到？”此時需要利用顯微鏡才能觀察到，為接下來植物細胞的吸水和失水的探究實驗做好鋪墊。第四步分析結果、得出結論，紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜。

利用學生較熟悉的紅細胞的吸水和失水實驗，使學生初步了解探究實驗的基本流程：提出問題→作出假設→設計實驗→進行實驗→分析結果、得出結論，為接下來探究植物細胞的吸水和失水，打下基礎，埋下伏筆。

4.利用植物細胞吸水和失水的實例，引導學生思考

展示植物細胞吸水和失水的圖片，引導學生思考：植物細胞內的吸水或失水主要是指哪一結構中水分的進出？水分進出細胞要經過哪些結構？植物細胞的最外層多了一層細胞壁，它對細胞的吸水或失水有影響嗎？植物細胞的吸水或失水條件與動物細胞的是否一致呢？接下來介紹成熟的植物細胞的基本結構，了解原生質層包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，以及告訴學生細胞壁是全透性的。

5.再次利用類比的思想，探究植物細胞的吸水和失水

展示成熟的植物細胞、放在一定濃度溶液里的紅細胞以及滲透裝置的圖片，通過類比，按照探究實驗的基本流程，讓學生討論：通過成熟的植物細胞與滲透裝置的比較可以提出哪些問題？作出怎樣的假設？如何設計實驗？

設計實驗是個難點，給出材料用具：紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、質量濃度為0.3g/mL 的蔗糖溶液、清水等。結合學生的討論，告訴學生主要設計思路：第一步，用清水制作洋蔥鱗片葉表皮細胞的臨時裝片，先用低倍鏡觀察紫色中央液泡的大小，以及原生質層的位置；第二步，滴加0.3g/mL 的蔗糖溶液，觀察細胞（液泡、原生質層、細胞大?。┌l生的變化；第三步，滴加清水，使洋蔥表皮細胞再次浸潤于清水中，觀察細胞發生的變化。

利用視頻展示洋蔥鱗片葉表皮細胞質壁分離和質壁分離復原的實驗現象，請同學們觀察將細胞置于一定濃度蔗糖溶液里和置于清水里的液泡的大小顏色、原生質層的位置以及細胞的大小。

接下來分析結果，得出結論。（1）成熟植物細胞的原生質層相當于半透膜。（2）成熟的植物細胞可以發生滲透作用而吸水和失水：當細胞液濃度小于外界溶液濃度時，植物細胞滲透失水，發生質壁分離現象；當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，植物細胞滲透吸水，細胞膨脹。

最后回答：（1）植物細胞內的吸水或失水主要是指哪一結構中水分的進出？水分進出細胞要經過哪些結構？植物細胞的最外層多了一層細胞壁，它對細胞的吸水或失水有影響嗎？（2）植物細胞壁和原生質層有什么不同的特性？（3）成熟的植物細胞發生質壁分離的原因有哪些？第1 個問題是之前提過的，前后呼應，完善答案。第2 個問題的設置目的是了解細胞壁是全透的，而原生質層是半透膜，以及細胞壁幾乎沒有伸縮性，而原生質層的伸縮性比細胞壁大，為解決第3 個問題做鋪墊。第3 個問題，知道質壁分離的原因有兩點，一是外因，細胞液的濃度小于外界溶液的濃度；二是內因，原生質層的伸縮性大于細胞壁。

五、教后反思

這一節課，首先利用演示實驗，構建滲透作用發生的條件，然后利用類比的思想，探究動物細胞的吸水和失水，最后利用植物細胞吸水和失水的實例，引導學生思考，進入探究植物細胞的吸水和失水的環節，即植物細胞的質壁分離和質壁分離復原。整節課下來，學生學習的積極性很高，能夠積極參與討論，通過他們自己的討論與老師的提醒，能夠掌握探究實驗的流程：提出問題→作出假設→設計實驗→進行實驗→分析結果、得出結論，對于動植物細胞的吸水和失水都有所了解。

有人說：課堂教學是一門遺憾的藝術。本節課的教學由于時間的關系，在最后的課堂小結處，處理得很匆忙。有的班級在講到探究植物細胞吸水和失水的實驗設計時就下課了。曾經聽老教師說過一堂課不要求太滿，但一定要把話語權交還給學生，給學生充足的時間討論。學生是課堂的主人，課堂上要體現學生的主體性，但是這又往往和教學時間的緊張相矛盾，從另一個角度思考這矛盾的存在，或許就是要考驗教師，如何進一步切實有效提高課堂效率，而我也將不斷思考、不斷創新、不斷努力。