上好第一节探究实验课——“物质跨膜运输的实例”教学设计

展敏芝

（江苏省梁丰高级中学）

一、教材分析

“物质跨膜运输的实例”是人教版普通高中新课程生物必修1“分子与细胞”中第4 章第1 节的内容。本节在本章中的地位是通过水和其他物质的跨膜运输的实例，使学生建立物质跨膜运输的感性认识，从而理性地认识到细胞膜和其他生物膜是选择透过性膜，对细胞膜的功能——控制物质进出的功能进行深入理解，为第4 章第2 节“生物膜的流动镶嵌模型”、第3 节“物质跨膜运输的方式”的学习奠定基础。探究“植物细胞的吸水和失水”是必修课中的第一个“探究实验”，为学习后面的探究性活动奠定基础。本节分为2 课时进行教学。此教学设计为第1 课时的教学。

二、教学目标

1.知识与技能目标

举例说出半透膜的特点；分析渗透现象发生的原理；辨别原生质层的组成；解释细胞发生吸水和失水的条件。

2.过程与方法目标

培养学生从生活现象中发现问题、提出问题、做出假设和解决问题的能力；指出实验组与对照组，辨别自变量与因变量等实验设计的基本要素；说出相关的探究性问题，阐明假说与预期，并设计实验。培养学生实验操作能力和分析问题的能力。

3.情感、态度与价值观

通过探究实验培养学生科学思维的良好品质，培养学生的主人翁意识和责任感。通过讨论，培养学生间的合作与交流意识；通过对渗透现象原理的分析和相关的探究活动，认同活细胞与周围环境可以组成一个渗透系统，并初步养成严谨的实验态度。

三、教学重点和难点

1.教学重点

举例说出细胞膜是选择透过性膜。

2.教学难点

尝试提出问题，作出假设。

四、教学设计

1.课前准备

（1）利用鸡蛋制作简易渗透装置

上课的前一个晚上，用镊子在鸡蛋一端开一小孔，倒出蛋液，得到蛋壳。从另一端轻轻地将部分蛋壳去除，漏出鸡蛋卵壳膜。在鸡蛋里装满一定浓度的蔗糖溶液，并且在蔗糖溶液里加几滴蓝墨水，然后把该鸡蛋放在盛有清水的小烧杯中。接下来请同学们观察现象。

设计意图是想让学生通过直观的观察实验，知道水分子可以透过卵壳膜，而蓝墨水分子不能透过卵壳膜，为接下来学习渗透作用做好铺垫。

（2）利用材料，做以下三组实验

2.利用演示实验，构建渗透作用发生的条件

通过动画演示必修一第60 页问题探讨的渗透现象，讲解半透膜的概念，引导学生讨论：（1）漏斗内液面为什么会升高？（2）如果烧杯中也是同样浓度的蔗糖溶液，结果会如何？（3）用纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗？

展示甲乙丙三组实验的实验结果，引导学生两两对比。如甲烧杯液面升高，丙烧杯液面不变，找出导致两装置结果不同的原因半透膜的有无，即自变量。引到渗透作用发生条件之一是具有半透膜。通过甲烧杯和丙烧杯结果的比较，可以得出渗透作用发生的第二个条件是半透膜两侧存在浓度差。

介绍渗透作用的概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液扩散的过程。水分子是从水分子多的向水分子少的地方扩散。

3.利用类比的思想，探究动物细胞的吸水和失水

展示渗透装置和放在一定浓度溶液里的红细胞图片，通过类比，引导学生提出问题。如红细胞的细胞膜是不是相当于一层半透膜？提出问题以后，接下来尝试去解决问题，如何解决问题呢？引导学生思考并讨论。第二步是作出假设，如红细胞的细胞膜相当于一层半透膜？思考，假设是不是唯一的呢？学生会想到还可以这么作出假设，红细胞的细胞膜不是相当于一层半透膜。让学生明白作出的假设，可以是肯定的，也可以是否定的。第三步设计实验、进行实验。学生在已有的知识基础上，经过讨论，能知道用低浓度的溶液和高浓度的溶液来处理红细胞，通过观察红细胞的细胞形态来判断吸水还是失水。这时提出疑问：“用红细胞来做实验，最后观察红细胞的形态，是用肉眼直接观察？还是要借助于什么工具才能观察到？”此时需要利用显微镜才能观察到，为接下来植物细胞的吸水和失水的探究实验做好铺垫。第四步分析结果、得出结论，红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。

利用学生较熟悉的红细胞的吸水和失水实验，使学生初步了解探究实验的基本流程：提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果、得出结论，为接下来探究植物细胞的吸水和失水，打下基础，埋下伏笔。

4.利用植物细胞吸水和失水的实例，引导学生思考

展示植物细胞吸水和失水的图片，引导学生思考：植物细胞内的吸水或失水主要是指哪一结构中水分的进出？水分进出细胞要经过哪些结构？植物细胞的最外层多了一层细胞壁，它对细胞的吸水或失水有影响吗？植物细胞的吸水或失水条件与动物细胞的是否一致呢？接下来介绍成熟的植物细胞的基本结构，了解原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，以及告诉学生细胞壁是全透性的。

5.再次利用类比的思想，探究植物细胞的吸水和失水

展示成熟的植物细胞、放在一定浓度溶液里的红细胞以及渗透装置的图片，通过类比，按照探究实验的基本流程，让学生讨论：通过成熟的植物细胞与渗透装置的比较可以提出哪些问题？作出怎样的假设？如何设计实验？

设计实验是个难点，给出材料用具：紫色洋葱鳞片叶表皮细胞、显微镜、载玻片、盖玻片、质量浓度为0.3g/mL 的蔗糖溶液、清水等。结合学生的讨论，告诉学生主要设计思路：第一步，用清水制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片，先用低倍镜观察紫色中央液泡的大小，以及原生质层的位置；第二步，滴加0.3g/mL 的蔗糖溶液，观察细胞（液泡、原生质层、细胞大小）发生的变化；第三步，滴加清水，使洋葱表皮细胞再次浸润于清水中，观察细胞发生的变化。

利用视频展示洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和质壁分离复原的实验现象，请同学们观察将细胞置于一定浓度蔗糖溶液里和置于清水里的液泡的大小颜色、原生质层的位置以及细胞的大小。

接下来分析结果，得出结论。（1）成熟植物细胞的原生质层相当于半透膜。（2）成熟的植物细胞可以发生渗透作用而吸水和失水：当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，植物细胞渗透失水，发生质壁分离现象；当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，植物细胞渗透吸水，细胞膨胀。

最后回答：（1）植物细胞内的吸水或失水主要是指哪一结构中水分的进出？水分进出细胞要经过哪些结构？植物细胞的最外层多了一层细胞壁，它对细胞的吸水或失水有影响吗？（2）植物细胞壁和原生质层有什么不同的特性？（3）成熟的植物细胞发生质壁分离的原因有哪些？第1 个问题是之前提过的，前后呼应，完善答案。第2 个问题的设置目的是了解细胞壁是全透的，而原生质层是半透膜，以及细胞壁几乎没有伸缩性，而原生质层的伸缩性比细胞壁大，为解决第3 个问题做铺垫。第3 个问题，知道质壁分离的原因有两点，一是外因，细胞液的浓度小于外界溶液的浓度；二是内因，原生质层的伸缩性大于细胞壁。

五、教后反思

这一节课，首先利用演示实验，构建渗透作用发生的条件，然后利用类比的思想，探究动物细胞的吸水和失水，最后利用植物细胞吸水和失水的实例，引导学生思考，进入探究植物细胞的吸水和失水的环节，即植物细胞的质壁分离和质壁分离复原。整节课下来，学生学习的积极性很高，能够积极参与讨论，通过他们自己的讨论与老师的提醒，能够掌握探究实验的流程：提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果、得出结论，对于动植物细胞的吸水和失水都有所了解。

有人说：课堂教学是一门遗憾的艺术。本节课的教学由于时间的关系，在最后的课堂小结处，处理得很匆忙。有的班级在讲到探究植物细胞吸水和失水的实验设计时就下课了。曾经听老教师说过一堂课不要求太满，但一定要把话语权交还给学生，给学生充足的时间讨论。学生是课堂的主人，课堂上要体现学生的主体性，但是这又往往和教学时间的紧张相矛盾，从另一个角度思考这矛盾的存在，或许就是要考验教师，如何进一步切实有效提高课堂效率，而我也将不断思考、不断创新、不断努力。