資源簡介

第4章　細胞的物質輸入和輸出
第1節　被動運輸
教學內容解析
《被動運輸》是人教版必修一《分子與細胞》中第四章第1節的內容，第三章的學生已經學習了細胞膜的結構和功能,本節學生將學習動植物細胞的吸水和失水、植物細胞質壁分離及復原的實驗、自由擴散和協助擴散等內容，本節教材首先用一個物理滲透裝置演示水分子通過半透膜的滲透作用，對漏斗管內出現液面高度不同的現象，引導學生展開討論。接著教材分別用動物細胞和植物細胞舉例,歸納出滲透作用的原理、發生滲透作用需要具備的條件等，并解釋了水進出細胞的原理從而引出：自由擴散和協助擴散這兩種被動運輸方式，這為學生學習后面的主動運輸、胞吞胞吐、細胞代謝等內容作好鋪墊。
2.學生認知分析
學生在初中做過或觀察過類似的實驗：泡在鹽水中的蘿卜條會軟縮，泡在清水中的蘿卜條會更加硬挺。學生也有部分生活經驗：做菜餡時加入一些鹽，蔬菜中的水分會大量滲出；對農作物施肥過多會造成“燒苗”現象等，這些生活經驗對學習本節內容都有幫助。與初中不同的是本節內容需要學生從微觀水平上理解細胞吸水、失水的過程，類比滲透裝置理解細胞膜是選擇透過性膜，學生學習起來會有一定的困難，課堂上可以通過多媒體課件或實物的演示，增強直觀性，幫助學生理解微觀現象。另外，學生在初中曾經接觸到科學研究的一般步驟，但在如何提出問題、作出假設和設計實驗等環節都還缺乏訓練，在本節課中可讓學生就生活現象提出探究問題、作出假設并設計實驗，通過訓練可以讓學生得到一定的體驗和感悟，從而為學習后面的探究活動奠定一定的基礎。
3.核心素養目標
生命觀念：說出動、植物細胞失水與吸水的相應細胞結構。
科學思維：理解滲透現象的原理及其發生的條件，并能用此現象解釋動植物細胞的失水與吸水。
科學探究：通過探究實驗，探究植物細胞的原生質是否為一層半透膜。
社會責任：將植物細胞的失水與吸水的原理應用于農業生產方面，做到合理施肥，提高農作物的產量。
【教學重點】
1．闡明滲透作用發生的條件。
2．被動運輸的原理和特點。
3．探究植物細胞的吸水和失水。
【教學難點】
1．探究植物細胞的吸水和失水。
2.轉運蛋白的種類和作用。
4.教學策略分析
本節是將水的跨膜運輸作為一個實例來分析，由物理現象過渡到細胞的生命活動。先通過類比的方式分析動物細胞的水分進出，之后通過一個探究性實驗來說明植物細胞水分的進出情況，最后得出水是順濃度梯度運輸，動物細胞膜、植物細胞原生質層相當于一層半透膜的結論。在類比分析活動和實驗探究活動過程中，通過層層設問引導學生深入思考，從微觀的角度分析細胞吸水和失水過程，形成結構功能觀的學科思想。
5.教學過程
5.1 環節一：生活常識引入新課
（PPT展示相關圖片，引出滲透現象）
問題1：你吃比較咸的食物如菜或連續嗑帶鹽的瓜子時，你的口腔和唇的粘膜會有什么感覺 為什么
問題2：當你把白菜剁碎準備做餡時,常常放一些鹽,過一段時間后就可見有水分溢出。萎焉的青菜放入水中一段時間后會變硬挺。水分是如何進出細胞的？
設計意圖：結合生活實際，在激發學生的學習興趣的同時，有利于提高學生對生物學知識運用的能力和生物科學養素，同時引導學生善于從生活的實例中發現問題、提出問題。
5.2 環節二：講授新課
一、滲透作用的實驗現象
向學生展示墨水滴入水中的實驗，觀察墨水的運動情況，引出擴散的定義：物質從高濃度處向低濃度處運動的現象叫擴散。
接著PPT播放滲透裝置的動畫提出探究問題：
問題1：蔗糖分子和半透膜兩側的水分子是否都能通過半透膜？
問題2：半透膜兩側水分子的通過數量一樣嗎？為什么？
問題3：漏斗的液面會無限上升嗎？為什么？
問題:4：如果用一層紗布代替玻璃紙,漏斗管內的液面還會升高嗎
問題5：如果燒杯中不是清水,而是同樣濃度的蔗糖溶液,結果會怎樣
師生共同歸納總結：
1．滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）經過半透膜由低濃度溶液向高濃度溶液的擴散過程。本質：順著相對濃度梯度的運動。
2．條件：具有半透膜；半透膜兩側的溶液濃度不同
設計意圖：利用動畫演示，增強直觀感；設計“問題串”是為了以問題驅動學習，引導學生自主、探究、合作，最終完成對知識的主動建構。
二、細胞的吸水和失水
引導學生觀察水進出哺乳動物細胞的示意圖，組織學生討論分析：
問題1：圖中所示的紅細胞出現了什么現象？為什么？
問題2：當外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會由于吸水而漲破嗎？
問題3：紅細胞內的血紅蛋白等有機物能透過細胞膜嗎？這說明紅細胞的細胞膜相當于“滲透裝置”中的什么裝置？
問題4：你認為紅細胞的吸水和失水多少取決于什么條件？
歸納出：紅細胞吸水和失水的條件，紅細胞的細胞膜相當于半透膜，動物細胞相當于一個滲透裝置。
設計意圖：培養學生觀察、比較和分析、總結，進而得出科學結論的能力。閱讀課文中的資料分析，展開討論，分別回答討論題。
三、探究植物細胞的吸水和失水
現象分析：
1、將白菜剁碎做餡時,常常放一些鹽,一會兒后就可看到水分滲出。
2、對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現象。
引發學生思考：植物細胞能不能發生滲透作用？
PPT展示植物細胞的結構：
教師總結：原生質層——細胞膜、液泡膜，以及兩層膜之間的細胞質。
探究實驗：原生質層相當于一層半透膜嗎？
①提出問題：原生質層相當于一層半透膜嗎？
②作出假設：假設原生質層相當于一層半透膜。
③設計實驗
思路：將細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其形態變化；再將細胞浸潤在清水中，觀察其大小變化。
預期結果：
1.在高濃度溶液中植物細胞失水，中央液泡會變小，細胞皺縮。
2.在清水中吸水后的植物細胞吸水，中央液泡會變大，細胞膨脹。
④進行實驗
材料用具：刀片，鑷子，滴管，蓋玻片，吸水紙，顯微鏡。質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液、清水。
方法步驟：
a、制作臨時裝片。
b、用低倍鏡觀察洋蔥鱗片葉處表皮細胞中。
c、引流法，滴入蔗糖溶液，低倍鏡下觀察。
d、引流法，滴入清水，低倍鏡下觀察。
PPT展示實驗的結果：
⑤實驗現象：
問題1： 在未滴加蔗糖溶液之前，洋蔥鱗片葉，外表皮的液泡大小如何？顏色如何？原生質層的位置在哪里？
問題2：第一次滴加蔗糖溶液之后，液泡的大小，顏色以及原生質層出現了哪些變化？
問題3：植物細胞的失水過程是否也是滲透作用？為什么說原生質層相當于一層半透膜？
問題4：與動物細胞的失水過程相比，植物細胞失水時是否也會出現皺縮？為什么？
問題5：滴加清水之后，液泡的大小，顏色以及原生質層出現了哪些變化？這說明了什么？
分析結果，得出結論：
植物細胞的原生質層相當于半透膜。
外界溶液濃度＞細胞液濃度：細胞失水→原生質層的伸縮性＞細胞壁→質壁分離。
外界溶液濃度＜細胞液濃度：細胞吸水→原生質層逐漸恢復→質壁分離復原。
結論：植物細胞原生質層相當于一層半透膜，水分是順著相對含量梯度而進出植物細胞的。
設計意圖：引導學生觀察實驗過程中，洋蔥細胞液泡的大小和顏色以及原生質層和細胞壁的位置關系認同，細胞結構以及功能相適應通過問題驅動進行討論，進行討論，理解植物細胞質壁分離和復原的原理，為進一步構建被動運輸的概念奠定基礎
四、自由擴散
圖片展示，自由擴散和協助擴散示意圖：
問題1：通常哪些物質進出細胞不需要消耗能量？這類物質在細胞外和細胞內的濃度有什么差異？
問題2：除了水分子含有什么物質可以通過自由擴散進出細胞？
問題3：協助擴散和自由擴散主要區別是什么？
問題4：通過載體蛋白進入細胞核，通過通道蛋白進入細胞有什么不同？
設計意圖：在觀察圖片的基礎上，通過歸納與概括，比較與推理等科學思維方法建構被動運輸的概念，理解自由擴散和協助擴散的異同，形成對物質跨膜運輸方式的基本認識。
5.3 環節三：總結提升
知道學生歸納總結動物細胞吸水和失水區別和聯系，梳理質壁分離和復原的概念，并由此歸納得出被動運輸的概念，以及被動運輸對細胞生命活動的意義，指導學生歸納總結動植物細胞吸水和失水的區別和聯系，梳理質壁分離復原的概念，并由此歸納得出被動運輸的概念以及被動運輸對細胞生命活動的意義。
展示鹽堿地，圖片指導學生分析，鹽堿地不利于植物生長的原因

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