上好第一節(jié)探究實(shí)驗(yàn)課——“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”教學(xué)設(shè)計(jì)

展敏芝

（江蘇省梁豐高級(jí)中學(xué)）

一、教材分析

“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”是人教版普通高中新課程生物必修1“分子與細(xì)胞”中第4 章第1 節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)在本章中的地位是通過水和其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例，使學(xué)生建立物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)母行哉J(rèn)識(shí)，從而理性地認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜和其他生物膜是選擇透過性膜，對(duì)細(xì)胞膜的功能——控制物質(zhì)進(jìn)出的功能進(jìn)行深入理解，為第4 章第2 節(jié)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”、第3 節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健钡膶W(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。探究“植物細(xì)胞的吸水和失水”是必修課中的第一個(gè)“探究實(shí)驗(yàn)”，為學(xué)習(xí)后面的探究性活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。本節(jié)分為2 課時(shí)進(jìn)行教學(xué)。此教學(xué)設(shè)計(jì)為第1 課時(shí)的教學(xué)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能目標(biāo)

舉例說出半透膜的特點(diǎn)；分析滲透現(xiàn)象發(fā)生的原理；辨別原生質(zhì)層的組成；解釋細(xì)胞發(fā)生吸水和失水的條件。

2.過程與方法目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、做出假設(shè)和解決問題的能力；指出實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，辨別自變量與因變量等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素；說出相關(guān)的探究性問題，闡明假說與預(yù)期，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和分析問題的能力。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過探究實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的良好品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的主人翁意識(shí)和責(zé)任感。通過討論，培養(yǎng)學(xué)生間的合作與交流意識(shí)；通過對(duì)滲透現(xiàn)象原理的分析和相關(guān)的探究活動(dòng)，認(rèn)同活細(xì)胞與周圍環(huán)境可以組成一個(gè)滲透系統(tǒng)，并初步養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

舉例說出細(xì)胞膜是選擇透過性膜。

2.教學(xué)難點(diǎn)

嘗試提出問題，作出假設(shè)。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)

1.課前準(zhǔn)備

（1）利用雞蛋制作簡(jiǎn)易滲透裝置

上課的前一個(gè)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(lán)墨水，然后把該雞蛋放在盛有清水的小燒杯中。接下來請(qǐng)同學(xué)們觀察現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖是想讓學(xué)生通過直觀的觀察實(shí)驗(yàn)，知道水分子可以透過卵殼膜，而藍(lán)墨水分子不能透過卵殼膜，為接下來學(xué)習(xí)滲透作用做好鋪墊。

（2）利用材料，做以下三組實(shí)驗(yàn)

2.利用演示實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建滲透作用發(fā)生的條件

通過動(dòng)畫演示必修一第60 頁問題探討的滲透現(xiàn)象，講解半透膜的概念，引導(dǎo)學(xué)生討論：（1）漏斗內(nèi)液面為什么會(huì)升高？（2）如果燒杯中也是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會(huì)如何？（3）用紗布代替玻璃紙，漏斗內(nèi)的液面還會(huì)升高嗎？

展示甲乙丙三組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生兩兩對(duì)比。如甲燒杯液面升高，丙燒杯液面不變，找出導(dǎo)致兩裝置結(jié)果不同的原因半透膜的有無，即自變量。引到滲透作用發(fā)生條件之一是具有半透膜。通過甲燒杯和丙燒杯結(jié)果的比較，可以得出滲透作用發(fā)生的第二個(gè)條件是半透膜兩側(cè)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(kuò)散的過程。水分子是從水分子多的向水分子少的地方擴(kuò)散。

3.利用類比的思想，探究動(dòng)物細(xì)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(xì)胞圖片，通過類比，引導(dǎo)學(xué)生提出問題。如紅細(xì)胞的細(xì)胞膜是不是相當(dāng)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(dǎo)學(xué)生思考并討論。第二步是作出假設(shè)，如紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜？思考，假設(shè)是不是唯一的呢？學(xué)生會(huì)想到還可以這么作出假設(shè)，紅細(xì)胞的細(xì)胞膜不是相當(dāng)于一層半透膜。讓學(xué)生明白作出的假設(shè)，可以是肯定的，也可以是否定的。第三步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，經(jīng)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(xì)胞，通過觀察紅細(xì)胞的細(xì)胞形態(tài)來判斷吸水還是失水。這時(shí)提出疑問：“用紅細(xì)胞來做實(shí)驗(yàn)，最后觀察紅細(xì)胞的形態(tài)，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(shí)需要利用顯微鏡才能觀察到，為接下來植物細(xì)胞的吸水和失水的探究實(shí)驗(yàn)做好鋪墊。第四步分析結(jié)果、得出結(jié)論，紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于一層半透膜。

利用學(xué)生較熟悉的紅細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生初步了解探究實(shí)驗(yàn)的基本流程：提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→分析結(jié)果、得出結(jié)論，為接下來探究植物細(xì)胞的吸水和失水，打下基礎(chǔ)，埋下伏筆。

4.利用植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考

展示植物細(xì)胞吸水和失水的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考：植物細(xì)胞內(nèi)的吸水或失水主要是指哪一結(jié)構(gòu)中水分的進(jìn)出？水分進(jìn)出細(xì)胞要經(jīng)過哪些結(jié)構(gòu)？植物細(xì)胞的最外層多了一層細(xì)胞壁，它對(duì)細(xì)胞的吸水或失水有影響嗎？植物細(xì)胞的吸水或失水條件與動(dòng)物細(xì)胞的是否一致呢？接下來介紹成熟的植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，了解原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)，以及告訴學(xué)生細(xì)胞壁是全透性的。

5.再次利用類比的思想，探究植物細(xì)胞的吸水和失水

展示成熟的植物細(xì)胞、放在一定濃度溶液里的紅細(xì)胞以及滲透裝置的圖片，通過類比，按照探究實(shí)驗(yàn)的基本流程，讓學(xué)生討論：通過成熟的植物細(xì)胞與滲透裝置的比較可以提出哪些問題？作出怎樣的假設(shè)？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是個(gè)難點(diǎn)，給出材料用具：紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、質(zhì)量濃度為0.3g/mL 的蔗糖溶液、清水等。結(jié)合學(xué)生的討論，告訴學(xué)生主要設(shè)計(jì)思路：第一步，用清水制作洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的臨時(shí)裝片，先用低倍鏡觀察紫色中央液泡的大小，以及原生質(zhì)層的位置；第二步，滴加0.3g/mL 的蔗糖溶液，觀察細(xì)胞（液泡、原生質(zhì)層、細(xì)胞大小）發(fā)生的變化；第三步，滴加清水，使洋蔥表皮細(xì)胞再次浸潤(rùn)于清水中，觀察細(xì)胞發(fā)生的變化。

利用視頻展示洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請(qǐng)同學(xué)們觀察將細(xì)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(zhì)層的位置以及細(xì)胞的大小。

接下來分析結(jié)果，得出結(jié)論。（1）成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。（2）成熟的植物細(xì)胞可以發(fā)生滲透作用而吸水和失水：當(dāng)細(xì)胞液濃度小于外界溶液濃度時(shí)，植物細(xì)胞滲透失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象；當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時(shí)，植物細(xì)胞滲透吸水，細(xì)胞膨脹。

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

五、教后反思

這一節(jié)課，首先利用演示實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建滲透作用發(fā)生的條件，然后利用類比的思想，探究動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水，最后利用植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考，進(jìn)入探究植物細(xì)胞的吸水和失水的環(huán)節(jié)，即植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原。整節(jié)課下來，學(xué)生學(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)的流程：提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→分析結(jié)果、得出結(jié)論，對(duì)于動(dòng)植物細(xì)胞的吸水和失水都有所了解。

有人說：課堂教學(xué)是一門遺憾的藝術(shù)。本節(jié)課的教學(xué)由于時(shí)間的關(guān)系，在最后的課堂小結(jié)處，處理得很匆忙。有的班級(jí)在講到探究植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)就下課了。曾經(jīng)聽老教師說過一堂課不要求太滿，但一定要把話語權(quán)交還給學(xué)生，給學(xué)生充足的時(shí)間討論。學(xué)生是課堂的主人，課堂上要體現(xiàn)學(xué)生的主體性，但是這又往往和教學(xué)時(shí)間的緊張相矛盾，從另一個(gè)角度思考這矛盾的存在，或許就是要考驗(yàn)教師，如何進(jìn)一步切實(shí)有效提高課堂效率，而我也將不斷思考、不斷創(chuàng)新、不斷努力。