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1、
第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?
●從容說課
本節(jié)利用一些具體例子和資料,介紹了兩方面的內(nèi)容:
1.水分子是順著相對含量的梯度跨膜運輸?shù)摹?
2.一些離子的跨膜運輸并不是順著離子相對含量的梯度來進行的,最后總結(jié)出細胞膜是選擇透過性膜。實例主要突出的是水的跨膜運輸方式——滲透。要讓學(xué)生明確這幾個問題:擴散與滲透的區(qū)別;原生質(zhì)層與原生質(zhì)的區(qū)別;細胞與滲透裝置的共同之處(一個成熟的細胞就是一個滲透系統(tǒng));半透膜與選擇透過性膜的區(qū)別和聯(lián)系;細胞在什么情況下吸水和失水。
本節(jié)實驗是一個“探究實驗”,這也是學(xué)生高中階段第一次接觸“探究實驗”,要逐步教會學(xué)生進行探究的基本方法和步驟。雖然實驗本身
2、很簡單,關(guān)鍵是要引導(dǎo)學(xué)生如何從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題,提出有價值的問題,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何分析問題作出假設(shè),并根據(jù)所做的假設(shè)來設(shè)計實驗,考慮實驗操作的具體細節(jié)(材料、用具、試劑的選擇,操作步驟,結(jié)果預(yù)期,設(shè)計記錄表格等),這才是最重要的。
本節(jié)可以分2課時進行,第一課時著重介紹探究實驗的一般方法和步驟,第二課時則進行實驗,分析實驗結(jié)果,得出結(jié)論。結(jié)合對實驗的分析來介紹滲透裝置和滲透作用,指出一個成熟的細胞就是一個滲透裝置,最后通過書本中的資料分析得出:(1)離子的跨膜運輸并不是順著離子相對含量的梯度來進行的;(2)細胞膜不僅僅是半透膜,還是選擇透過性膜。
●三維目標(biāo)
1.知識與技能
(1)說
3、出細胞在什么情況下吸水和失水。
(2)舉例說明細胞膜是選擇透過性膜。
(3)熟練制作臨時裝片和操作顯微鏡觀察。
2.過程與方法
(1)嘗試從生活現(xiàn)象中提出問題,作出假設(shè)。
(2)學(xué)習(xí)進行探究問題的一般方法和步驟。
3.情感態(tài)度與價值觀
(1)參與課堂討論與交流。
(2)養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣,如及時清洗和擺放實驗用具,愛護實驗室衛(wèi)生等。
●教學(xué)重點
1.如何進行探究實驗,其基本方法和一般過程。
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2.滲透作用;細胞是一個滲透系統(tǒng)。
3.細胞膜不僅僅是半透膜,還是選擇透過性膜。
●教學(xué)難點
1.如何發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。
2.如何設(shè)計實驗過程(材料、實
4、驗用具、試劑的選擇,實驗結(jié)果的預(yù)測,操作的細節(jié))。
3.細胞膜不僅僅是半透膜,還是選擇透過性膜。
●教具準備
1.滲透演示實驗。
2.蘿卜條吸水和失水的演示實驗。
3.滲透原理的多媒體演示課件。
●課時安排
2課時
第一課時 探究細胞的吸水與失水
●教學(xué)過程
[課前準備]
課前老師準備好蘿卜條吸水和失水的演示實驗,取三塊形狀大小相同的蘿卜條,一塊置于盛有清水的燒杯中,一塊置于盛有鹽水的燒杯中,一塊用培養(yǎng)皿盛放以作對照。此實驗一般需要半小時就可以有明顯的結(jié)果。
[情境創(chuàng)設(shè)]
今天我們開始學(xué)習(xí)第4章《細胞的物質(zhì)輸入和輸出》,無論是從個體層次還是細胞層次來看,生命
5、系統(tǒng)并不是一個孤立封閉的系統(tǒng),它要不斷與外界發(fā)生物質(zhì)和能量的交換,包括從外界攝入物質(zhì)(如我們吸入氧氣、吃飯等),同時也包括及時地把代謝產(chǎn)生的廢物排出體外(如呼出二氧化碳,排尿,出汗等)。那么這一章我們著重探討在細胞層次上物質(zhì)是如何輸入和輸出的。
首先我們來看這樣幾個生活中的例子:
(1)你吃比較咸的食物時,例如腌制的咸菜、連續(xù)嗑帶鹽的瓜子等,你的口腔和唇的黏膜會有什么感覺?為什么?
學(xué)生:會有干燥難受的感覺,因為口腔和唇的細胞失去水分,即水分的輸出。
(2)當(dāng)你把白菜剁碎準備做餡時,常常要放一些鹽,過一段時間后就可見有水分滲出,這些水分是從哪里來的?
學(xué)生:菜餡細胞失去的水分
6、,即水分的輸出。
(3)蔫了的青菜葉放入清水中浸泡一段時間后,會有什么變化?
學(xué)生:菜葉又重新變得硬挺起來了,葉面伸展,即水分的輸入。
(4)老師展示課前準備好的蘿卜條失水和吸水的實驗,介紹實驗過程,展示實驗結(jié)果。問:兩個燒杯中的蘿卜條為什么會出現(xiàn)明顯的不同呢?
學(xué)生:清水中的蘿卜條吸水,即水分的輸入;鹽水中的蘿卜條失水,即水分的輸出。
(5)你還能想到哪些類似的例子呢?
……
[師生互動]
1.提出問題
教師:結(jié)合上面這些例子,特別是蘿卜條吸水和失水的這個演示實驗,如果深入思考的話,你可以提出什么問題?將問題寫下來。
學(xué)生:①細胞會失水嗎?(滲出的水是細胞內(nèi)的水還是間隙的
7、水)
②細胞在什么情況下會失水,什么情況下會吸水呢?
③水分是如何進出細胞的?
……
教師:大家一起來討論一下提的問題哪些是有價值的,值得探究的?
學(xué)生:②和③兩個問題提得好,可以探究。
教師:我們要學(xué)會善于從生活中的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)新的問題,提出問題。許多科學(xué)家發(fā)現(xiàn)也就是在平時看似習(xí)以為常的現(xiàn)象或者一些偶然巧合的現(xiàn)象中提出來的,例如牛頓就從蘋果掉下來的現(xiàn)象中提出地球引力的問題;細菌學(xué)家弗萊明從一個長了青霉的細菌培養(yǎng)皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用,從而提取出青霉素的。當(dāng)然這要求我們要有敏銳的觀察能力和敏捷的思維。愛因斯坦曾經(jīng)說過:“提出一個問題比解決一個問題更重要?!?/p>
8、可以說“提出問題的能力”是人們素質(zhì)的一個重要組成部分,是創(chuàng)造發(fā)明的源泉之一。
好,提出了一個有價值的問題以后,我們?nèi)绾稳パ芯克兀窟@節(jié)課我主要是告訴大家探究問題的一般方法和步驟。
2.作出假設(shè)
當(dāng)一個問題提出來后,首先我們要對現(xiàn)象進行分析,結(jié)合已有的知識(必要時還要查找一些資料)和生活經(jīng)驗,對提出的問題作出一個嘗試性的回答。我們叫“作出假設(shè)”。
比如我們研究“細胞在什么情況下會失水,什么情況下會吸水呢”,綜合分析以上幾個例子——嗑瓜子引起口干,菜餡滲出水,還有鹽水中的蘿卜條失水,它們的共同點是細胞外有一定的鹽分,所以可以推理
“是不是當(dāng)細胞外界溶液的濃度過大或者說大于細胞內(nèi)的
9、濃度時,細胞會失水呢?反之如果細胞外溶液低于細胞內(nèi)溶液的濃度時細胞則會吸水”,作出了一個假設(shè)。
那作出的假設(shè)正確與否呢?就需要通過實驗來驗證,那么接下來我們就要設(shè)計一個實驗,創(chuàng)造我們假設(shè)中所提出的條件,來檢測細胞是否發(fā)生失水或吸水。
3.設(shè)計實驗
教師:那這個實驗的設(shè)計上我們需要考慮哪些細節(jié)呢?
首先我們要考慮“選擇怎樣的細胞材料來進行實驗”,脫開書本,假如你是第一次碰到這樣的問題,你會考慮選擇怎樣的材料呢?
學(xué)生:樹葉;菜葉;血細胞;花瓣。
……
教師:大家可以打開思維來想,剛才你們提的材料很好,都可以用來嘗試,或許這些材料都能成功,但也可能一些材料不能助你成功。同時你們也想一
10、想這個實驗要用到哪些工具,你如何判斷細胞失水了還是沒有失水?
學(xué)生:用顯微鏡觀察。
教師:很好,當(dāng)你選用了顯微鏡以后,你的選材就應(yīng)注意要盡可能選容易做成裝片的,在顯微鏡下容易觀察到的(如細胞比較大,或細胞有顏色等,如果沒有顏色,能不能染色?染色要注意什么)。比如洋蔥表皮細胞有紫色,也很好撕取做成裝片,就可以考慮,那大家還能不能想到其他什么好材料呢?
學(xué)生:水綿,水綿是綠色的,水綿是單層細胞。
那葫蘆蘚也可以,它的葉是一層細胞的。
美人蕉的花瓣表皮細胞中液泡顏色呈現(xiàn)鮮紅色。
紫鴨跖草表皮容易撕取,紫色液泡大而明顯,很容易找到。
……
教師:大家的思路開始打開了,想得很好,那究竟這
11、些材料好不好,大家也可以做為一個課題來研究,多選幾種材料都試試,進行比較。
好,那接下來我們還要考慮選用怎樣的試劑好呢?
學(xué)生:鹽水。
教師:還有沒有其他的呢?
學(xué)生:糖水;
醋酸;
海水。
……
教師:想得很好,這里我們同樣也考慮這些問題,我們選的試劑會不會對細胞有傷害?能否保證細胞是活的?如醋酸就可能對細胞產(chǎn)生傷害;試劑的濃度我們最好是能控制的,海水的濃度我們不好控制。還有試劑要是容易獲得的。所以這里大家提的鹽水和糖水是比較好的。
材料、用具、試劑都選好了,接下來我們要考慮整個實驗具體的操作步驟該如何。是先把洋蔥泡在鹽水中,10分鐘后取出做成裝片,顯微鏡下檢測;還
12、是先做好裝片,再想辦法往里加入試劑呢?
學(xué)生:先做裝片再加試劑好,這樣可以在顯微鏡下監(jiān)控細胞失水的變化過程。
教師:很好,現(xiàn)在我們還有一個重要的問題,那就是要預(yù)期一下實驗結(jié)果,加了高濃度糖水后細胞會發(fā)生怎樣的變化呢?
學(xué)生:細胞會縮小。
圖4-1-1
1.正常細胞 2、3.發(fā)生了質(zhì)壁分離的細胞
教師:對,細胞液中的水分流失,使細胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質(zhì)層(包括細胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細胞質(zhì)。注意:原生質(zhì)層和原生質(zhì)兩個概念是不同的,原生質(zhì)則指細胞內(nèi)的生命物質(zhì),整個動物細胞都是一團原生質(zhì),而植物細胞除細胞壁外的其他所有物質(zhì)是一團原生質(zhì))比細胞壁的伸縮性
13、大,當(dāng)細胞不斷失水時,原生質(zhì)就會與細胞壁分離開來,也就發(fā)生質(zhì)壁分離。所以觀察到質(zhì)壁分離可以作為細胞失水的表現(xiàn)。
預(yù)測了實驗結(jié)果后,我們可以設(shè)計一個表格來記錄實驗結(jié)果。這個實驗中的表格就比較簡單了。
中央液泡的大小
原生質(zhì)層的位置
細胞大小
0.3 g/mL蔗糖溶液
清水
4.開展實驗
好,當(dāng)所有這些實驗的細節(jié)都考慮清楚了以后,我們就可以開始實驗了,下節(jié)課我們就到實驗室完成這個探究實驗。
5.記錄結(jié)果
6.分析結(jié)果,得出結(jié)論
做完實驗后,我們要對實驗結(jié)果進行分析,實驗結(jié)果是否與預(yù)期相吻合?是否支持了我們最初的假設(shè)?
當(dāng)實驗結(jié)果與預(yù)期不符
14、時,我們要多思考,也不要急于認定假設(shè)不成立,要考慮會不會是因為實驗操作的不正確導(dǎo)致不能達到預(yù)期結(jié)果的?會不會有什么干擾因素呢?
例如這個實驗中,如果開始使用了0.8 g/mL的蔗糖溶液,很快就觀察到了質(zhì)壁分離,但后來加清水怎么也不能使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原,能否斷定當(dāng)外界濃度低的時候細胞不能吸水呢?
學(xué)生:不能。
教師:那為什么會出現(xiàn)與預(yù)期不符的結(jié)果呢?就要多思考了,有沒有誰能想到呢?
學(xué)生:會不會因為蔗糖濃度過高了,導(dǎo)致細胞失水過快而死亡了。
教師:很好,回答得很正確。所以無論實驗成功也好,失敗也好,都要認真分析。
如果確實找不到實驗設(shè)計上的原因也找不到實驗操作上的原因,始終也未能
15、得到預(yù)期的結(jié)果,這就要認定假設(shè)是錯的了。這時又要重新回頭做新的假設(shè),然后設(shè)計別的實驗了。失敗不要緊,很多偉大的發(fā)現(xiàn)都不可能一次就成功的,都是要經(jīng)過多次,有的甚至千百次的失敗后才成功的。失敗是成功之母嘛。
[教師精講]
進行科學(xué)探究的方式是多種多樣的。一般來說,其基本過程具有六個要素:提出科學(xué)問題;進行猜想和假設(shè);制定計劃,設(shè)計實驗;觀察與實驗,獲取事實與證據(jù);檢驗與評價;表達與交流。某些探究過程只包含其中的幾個要素,而且也不一定按上面呈現(xiàn)的順序進行。我們進行科學(xué)探究主要是領(lǐng)悟科學(xué)探究的思想,培養(yǎng)自己進行科學(xué)探究所需要的能力,增進對科學(xué)探究方法與過程的理解。科學(xué)探究能力是通過完成部分探究活動
16、和完整的探究活動而形成和發(fā)展的。
[評價反饋]
1.精選練習(xí)
(1)酵母菌培養(yǎng)基中,常含有一定濃度的葡萄糖,但當(dāng)葡萄糖濃度過高時,反而抵制了微生物的生長,原因是
A.改變了酵母菌的pH
B.碳源太豐富
C.細胞失水影響其生活
D.葡萄糖不是酵母菌的原料
(2)當(dāng)把紫色的洋蔥鱗片葉的表皮置于質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中后,原生質(zhì)層和細胞壁之間將
A.緊緊靠在一起
B.充滿細胞液
C.充滿蔗糖溶液
D.充滿清水
答案:(1)C (2)C
[課堂小結(jié)]
我們這節(jié)課就到這里,主要是告訴大家探究的
17、一般方法和基本的步驟:提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計實驗→開展實驗→記錄結(jié)果→分析結(jié)果,得出結(jié)論→表達與交流。下節(jié)課我們就到實驗室來完成這個實驗。
[布置作業(yè)]
課后完善本實驗的設(shè)計,理順操作步驟,預(yù)期實驗結(jié)果并思考:
1.假如細胞壁相當(dāng)于一層半透膜,實驗結(jié)果會有什么不同?
2.如果沒有細胞壁,實驗結(jié)果會有什么不同?
[課后拓展]
請根據(jù)下述條件設(shè)計一個實驗,鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液,寫出實驗步驟并分析結(jié)果:一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250 mL燒杯1只、半透膜制成的透析袋子只、有刻度玻璃管1支、細線1根、支架1個。
提示:此題主要考查設(shè)計實驗的能力。設(shè)計實驗的目的
18、(提出問題):鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液。設(shè)計實驗依據(jù)的原理:滲透作用原理。實驗材料和用品的選擇:制作一個滲透裝置和進行滲透作用測量的材料、用品。合理安排實驗步驟參見下面的答案。對實驗結(jié)果的預(yù)測和分析參見下面答案。得出科學(xué)的結(jié)論:明確實驗?zāi)康摹鷮嶒炓罁?jù)的原理→實驗材料和用品的選擇→合理安排實驗的步驟→對實驗結(jié)果的預(yù)測和分析→得出科學(xué)的結(jié)論,這是設(shè)計實驗的基本思路和程序。
(1)實驗步驟
①將一瓶中的蔗糖溶液倒入燒杯中。②將另一瓶中的蔗糖溶液裝滿透析袋,將刻度玻璃管插入袋內(nèi)溶液中,用線將袋口和玻璃管扎緊。③將插有刻度玻璃管的透析袋放入盛有溶液的燒杯中,垂直固定于支架上,記錄刻度玻璃管液面刻度。④一段時間后,觀察玻璃管液面刻度,確定液面是升還是降。
(2)結(jié)果分析
如液面升高,則透析袋中的溶液是0.3 g/mL的蔗糖溶液,燒杯中的溶液為0.1 g/mL的蔗糖溶液。反之,可推測透析袋中是0.1 g/mL的蔗糖溶液,燒杯中的溶液為0.3 g/mL的蔗糖溶液。
●板書設(shè)計
第4章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出
第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?
第一課時 探究細胞的吸水與失水
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