2019-2020年高一生物（人教版必修1）教案：第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶嵗返?課時.doc

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2019-2020年高一生物（人教版必修1）教案：第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶嵗返?課時 ●章節(jié)規(guī)劃 本章和第5章的內(nèi)容都屬于細(xì)胞的功能。任何一個生命系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，都與外界有物質(zhì)的交換，即物質(zhì)的輸入和輸出。而物質(zhì)進(jìn)出的大門是細(xì)胞膜，所以本章與細(xì)胞膜有重要關(guān)系。前面第2章已經(jīng)介紹了細(xì)胞膜的化學(xué)組成和細(xì)胞膜在細(xì)胞識別和信息傳遞上的功能。本章著重介紹細(xì)胞膜作為細(xì)胞大門在控制物質(zhì)進(jìn)出中發(fā)揮的作用。第1節(jié)主要通過以水和無機(jī)鹽的跨膜運(yùn)輸為實例，說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜。為什么能實現(xiàn)選擇透過性？功能與結(jié)構(gòu)有關(guān)，于是第2節(jié)內(nèi)容著重介紹細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。那不同的物質(zhì)是如何進(jìn)出細(xì)胞膜的呢？在第3節(jié)則主要探討了物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的不同方式。三節(jié)內(nèi)容之間存在內(nèi)在的聯(lián)系。 本章的知識結(jié)構(gòu)體系： 1.物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸實例 （1）水分的輸入和輸出：質(zhì)壁分離與復(fù)原的條件、現(xiàn)象、原理、結(jié)論 （2）無機(jī)鹽等其他物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn) （3）選擇透過性膜的概念 2.生物膜的流動鑲嵌模型 （1）對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 （2）流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 3.物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞? （1）離子和小分子的跨膜運(yùn)輸方式：被動運(yùn)輸（自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散）和主動運(yùn)輸 （2）大分子的跨膜運(yùn)輸方式：胞吞和胞吐 本章中所含的重要的教學(xué)價值：通過對植物細(xì)胞失水和吸水的實驗，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會探究問題的一般方法和步驟；通過對生物膜的探索歷程的分析，讓學(xué)生體驗人們認(rèn)識自然世界的一般規(guī)律，人們在實驗的基礎(chǔ)上提出假說，又通過進(jìn)一步的實驗來修正假說，其中方法和技術(shù)的進(jìn)步起關(guān)鍵的作用；通過數(shù)學(xué)坐標(biāo)圖來表達(dá)3種跨膜運(yùn)輸方式的一些規(guī)律和特征，培養(yǎng)學(xué)生對圖表數(shù)據(jù)的解讀能力。 本章中《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶嵗房捎?課時教學(xué)，1個課時結(jié)合對植物細(xì)胞失水和吸水的實驗的設(shè)計分析，突出教會學(xué)生探究問題的一般方法，1個課時用來完成實驗并分析結(jié)論，突出實驗操作的教學(xué)。《生物膜的流動鑲嵌模型》可用1課時，突出生物學(xué)史的教學(xué)?！段镔|(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健房捎?課時，突出比較的方法和對坐標(biāo)圖表的分析。 分離開來的原生質(zhì)層最外面的是細(xì)胞膜。 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶嵗? 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(yùn)輸?shù)摹? 2.一些離子的跨膜運(yùn)輸并不是順著離子相對含量的梯度來進(jìn)行的，最后總結(jié)出細(xì)胞膜是選擇透過性膜。實例主要突出的是水的跨膜運(yùn)輸方式——滲透。要讓學(xué)生明確這幾個問題：擴(kuò)散與滲透的區(qū)別；原生質(zhì)層與原生質(zhì)的區(qū)別；細(xì)胞與滲透裝置的共同之處（一個成熟的細(xì)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(xì)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(jìn)行探究的基本方法和步驟。雖然實驗本身很簡單，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(xì)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(jìn)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(jìn)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(xì)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(yùn)輸并不是順著離子相對含量的梯度來進(jìn)行的；（2）細(xì)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）說出細(xì)胞在什么情況下吸水和失水。 （2）舉例說明細(xì)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(jìn)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(hù)實驗室衛(wèi)生等。 ●教學(xué)重點(diǎn) 1.如何進(jìn)行探究實驗，其基本方法和一般過程。 2.滲透作用；細(xì)胞是一個滲透系統(tǒng)。 3.細(xì)胞膜不僅僅是半透膜，還是選擇透過性膜。 ●教學(xué)難點(diǎn) 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、實驗用具、試劑的選擇，實驗結(jié)果的預(yù)測，操作的細(xì)節(jié)）。 3.細(xì)胞膜不僅僅是半透膜，還是選擇透過性膜。 ●教具準(zhǔn)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(xì)胞的吸水與失水 ●教學(xué)過程 課前準(zhǔn)備］ 課前老師準(zhǔn)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(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出》，無論是從個體層次還是細(xì)胞層次來看，生命系統(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(xì)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(xì)胞失去水分，即水分的輸出。 （2）當(dāng)你把白菜剁碎準(zhǔn)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(xì)胞失去的水分，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(zhǔn)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(xì)胞會失水嗎？（滲出的水是細(xì)胞內(nèi)的水還是間隙的水） ②細(xì)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(jìn)出細(xì)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(xì)菌學(xué)家弗萊明從一個長了青霉的細(xì)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。”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(jìn)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(xì)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(diǎn)是細(xì)胞外有一定的鹽分，所以可以推理“是不是當(dāng)細(xì)胞外界溶液的濃度過大或者說大于細(xì)胞內(nèi)的濃度時，細(xì)胞會失水呢？反之如果細(xì)胞外溶液低于細(xì)胞內(nèi)溶液的濃度時細(xì)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(xì)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(xì)節(jié)呢？ 首先我們要考慮“選擇怎樣的細(xì)胞材料來進(jìn)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(xì)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。同時你們也想一想這個實驗要用到哪些工具，你如何判斷細(xì)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(xì)胞比較大，或細(xì)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(xì)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(xì)胞。 那葫蘆蘚也可以，它的葉是一層細(xì)胞的。 美人蕉的花瓣表皮細(xì)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(jìn)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(xì)胞有傷害？能否保證細(xì)胞是活的？如醋酸就可能對細(xì)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(xì)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(xì)胞會發(fā)生怎樣的變化呢？ 學(xué)生：細(xì)胞會縮小。 圖4－1－1 1.正常細(xì)胞 2、3.發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞 教師：對，細(xì)胞液中的水分流失，使細(xì)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(xì)胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細(xì)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(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)，整個動物細(xì)胞都是一團(tuán)原生質(zhì)，而植物細(xì)胞除細(xì)胞壁外的其他所有物質(zhì)是一團(tuán)原生質(zhì)）比細(xì)胞壁的伸縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時，原生質(zhì)就會與細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(jìn)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)期不符時，我們要多思考，也不要急于認(rèn)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(dá)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(xì)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(xì)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(xì)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(rèn)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，始終也未能得到預(yù)期的結(jié)果，這就要認(rèn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(jìn)行。我們進(jìn)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(jìn)行科學(xué)探究所需要的能力，增進(jìn)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(xì)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(xì)胞壁之間將 A.緊緊靠在一起 B.充滿細(xì)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(dá)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(xì)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(xì)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(xì)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（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(jìn)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(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶嵗? 第一課時 探究細(xì)胞的吸水與失水