1、物质出入细胞的方式第一课时教学设计 一、设计思想2017版新课标提出“生物学核心素养是学生后天习得的终身受益成果，是公民基本素养的重要组成之一”。生物学核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等。而课程基本理念为学科素养为核心、课程内容少而精、教学过程重实践、学业评价促发展。基于生物学核心素养和新课程的理念，在整个教学过程中我充分发挥学生主观能动性，教师着力扮演好组织者、引导者和参与者的角色，适时地启迪、指导和帮助学生。采用问题导学法、任务驱动法结合自主探究法，让他们去感知、体现、思考。同时逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，突出创新精神
2、和实践能力的培养。 二、教学任务分析分子与细胞模块内容旨在诠释生命的物质基础、结构基础和代谢方式等，细胞是生物体结构和功能的基本单位，理解细胞中物质变化、能量转换从微观层面有助于更深入理解生命的本质。物质出入细胞的方式既是对细胞物质和结构的延续，又是学生学习细胞呼吸、光合作用、细胞增殖分化、遗传变异、神经系统、内分泌系统和免疫系统等内容的基础，因此本节内容在结构体系尤为重要。 三、学情分析通过第二章对细胞结构的学习，学生已经初步掌握了细胞器和细胞膜的结构组成，体会到细胞是一个统一的整体，既与外界隔开又不断进行着物质的交换，为本节课学习物质跨膜转运奠定了良好的基础。另外，高一学生在思维认知、分析
3、归纳方面已经具备了一定的能力，对本节中比较物质跨膜运输的三种方式时信息获取、处理和整合有极大帮助。但对于物质跨膜出入细胞学生缺乏相应直观感性的认识和综合理性的思考，因此，通过设置情景结合动植物细胞吸水和失水实验使抽象的知识显得更加直观可行，借助资料分析、列表比较、评价修正引导学生自主构建新知识。 四、教学目标【知识目标】1认识扩散、渗透现象并能举例说明。2说出红细胞吸水和失水的原因。3. 描述质壁分离和复原的现象及其原因。4概述被动转运和主动转运的概念；5区别扩散、易化扩散、主动转运的差异。【能力目标】1通过分析溶质在溶剂的扩散和细胞失水吸水过程，培养分析解决问题的能力。2在总结动物细胞渗透条
4、件的基础上，探究讨论植物细胞的失水吸水，培养知识迁移的能力。3通过比较分析不同物质进出细胞的方式，培养获取、处理信息的能力和用类比和对比归纳总结的方法。4尝试用所学的科学知识和科学方法解释实际生产及生活中的现象。【情感态度与价值观】1养成自主学习、合作学习的习惯，培养严谨的科学精神。2体会结构与功能相统一，局部联系整体，形成辩证唯物主义价值观。3通过联系生产、生活实际，激发学习生物学的兴趣。4培养关心科学技术和社会发展的意识，体会科技发展最终服务于人类。5通过对生命现象的阐述，体会生命的伟大神奇，尊重生命科学的态度。五、 教学重难点 1教学重点：渗透作用的原理和条件；比较物质出入细胞的各种方式
5、的差异。 解决方法：由“全国各省市已有三甲医院全面停止门诊输液”的新闻，引发学生对人体红细胞在不同溶液中出现不同现象的思考，由学生自己分析、归纳出渗透失水和吸水的条件。通过实验设置及问题串的形式引导学生描述植物渗透失水和吸水现象，总结质壁分离和复原的条件。2教学难点：比较物质出入细胞的各种方式的差异。解决方法：结合图文信息分析资料，先通过问题驱动引出三种运输方式的基本要点，再结合学生的自主整理以列表的形式从能量、方向、载体蛋白、实例等四个方面比较不同点，最后教师通过形象比喻分析三种运输方式的差异和内在联系。 六、课前准备 课前准备烧杯三个在其中加入等量切片的黄瓜，编号1、2、3，开始上课时在2
6、号和3号烧杯中加入食盐、清水，1号烧杯中不作处理，将三个烧杯放在托盘上待用。 七、教学策略主要采用问题导学法、任务驱动法和自主探究法，以社会新闻引发学习兴趣，以实验现象引导思考讨论，以图文信息指导学生比较分析，教师讲解和学生活动相结合，充分体现学生学习的主体性。 八、教学过程 教学程序基本环节教师行为学生行为设计意图一、情境导入创设情境，由社会新闻导入 展示新闻资料：浙江省卫计委1月22日下发通知，要求逐步停止门诊患者静脉输注抗菌药物，除儿童医院和儿科外，三级医院率先全面停止。要求全省各医疗机构要遵循“能口服就不注射，能肌肉注射的就不静脉注射”的用药原则，并确定了部分无需输液治疗的常见病、多发
7、病，包括普通感冒、病毒性咽喉炎、轻度结肠炎等53种疾病。 引导学生思考：1、医院给病人输液时配置青霉素等药物的溶剂是什么？ 2、药物在溶剂中为什么可以迅速溶解形成溶液？补充讲解：扩散是分子或离子由高浓度到低浓度运动的物理现象，溶质在溶剂中向周围不定性扩散，最后形成均匀稳定的溶液。 3、为什么0.9%的NaCl浓度可以当成生理盐水来使用？ 阅读资料， 思考回答：1、用生理盐水0.9%NaCl为溶剂；2、溶质快速溶解形成溶液实质是一种扩散现象；3、0.9%NaCl与血液中浓度相近，对人体细胞无损害。 充分激发学生学习兴趣，并由此引出红细胞的失水和吸水现象。二、红细胞的吸水和失水 讨论1： 如果将人
8、体红细胞置于蒸馏水或浓度较高的NaCl溶液中，会出现什么想象？为什么？ 描述正常情况下红细胞的形态为扁平球状。 提出“渗透”的概念：水分子透过膜的扩散。 问题1：红细胞渗透吸水或失水分别需要什么条件？ 在学生回答的基础上补充：细胞吸水或失水需要外界浓度差，另外与普通的扩散现象相比，渗透还需要膜的存在。 总结：渗透的条件： （1）浓度差（2）膜。问题2:红细胞的吸水或失水的多少与什么有关？预测：人体红细胞在蒸馏水吸水胀破，在较高浓度NaCl溶液中失水皱缩。 思考并回答问题：当外界浓度小于细胞内时，红细胞失水；当外界浓度大于细胞内时红细胞吸水。 思考并回答问题：红细胞的吸水或失水量与细胞内外浓度差
9、的大小有关。 以红细胞为材料，引导学生预测实验现象；以问题为载体，启发学生总结渗透的条件。三、植物细胞的吸水和失水 讨论2: 将植物细胞置于蒸馏水或较高浓度的NaCl溶液中，会出现什么想象？ 展示课前三组实验现象：第三组烧杯中出现了水。 引导学生思考： 问题1：水从黄瓜细胞内到外界环境要经过哪些结构？ 在学生回答过程中结合板画解释水分子从细胞到外界所经过的结构。 问题2：水从黄瓜出来是否属于渗透？为什么？补充解释：由细胞膜、液泡膜及其它们之间的细胞质组成的成分称为“原生质层”。 问题3：植物细胞在蒸馏水或浓度较高的NaCl溶液现象与红细胞完全相同吗？ 提出植物细胞失水时细胞壁保持不变，而内部结
10、构收缩导致出现“质壁分离”现象。 问题4：植物细胞发生质壁分离现象需要什么条件？ 教师总结：质壁分离的外因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，内因是细胞壁和原生质层的伸缩性不同。 问题5：植物不再吸水或失水时，水分是否还有出入细胞？此时细胞液浓度与外界溶液的关系？教师总结：因为渗透是水分子跨膜的扩散，因此也具备扩散的特点。虽然内外浓度相等的平衡状态下，细胞不再失水，但微观角度水分子还是在不定向运动只是向内和向外速度相等。 结合第二章所学细胞结构的知识回答：水分子从细胞到外界环境要经过液泡膜、细胞溶胶、细胞膜。 学生思考并回答：属于，水分子从细胞到外界环境需要膜和浓度差两个条件。 结合植物细胞结构回答
11、：不同，由于细胞壁的存在植物吸水膨胀但不会胀破，失水但细胞壁保持形态不变。 学生思考后回答：质壁分离需要的条件第一要有细胞壁，第二外界溶液浓度大于细胞液浓度。 思考后回答：水分子还有出入细胞，此时细胞液浓度与外界溶液浓度大致相等。 在红细胞吸水和失水的实验基础上，比较分析植物细胞的吸水和失水。学生通过独立思考实验现象分析植物渗透作用及发生质壁分离的条件，深刻理解的同时锻炼了思维能力。 由平衡状态下的水分子运动，回归渗透作用的实质是水分子的跨膜扩散，由现象联系本质，实现知识的迁移整合。四、物质的跨膜运输 讨论3：其他物质的跨膜运输展示资料1：人体红细胞中K+的浓度比血浆高30倍，Na+的浓度却只
12、有血浆的1/6，细胞却仍在“吸K+排Na+”。 问题1：人体红细胞如何实现从低浓度到高浓度“吸K+排Na+”，可能是上述甲乙丙三种运输方式的哪一种？ 介绍图中对应的物质跨膜运输的三种方式：自由扩散、易化扩散、主动转运。 展示资料2：实验发现，使用药物限制细胞膜上蛋白质的活动时，氨基酸、绝大多数离子、葡萄糖等物质运输速率明显下降；但水分子，氧气和二氧化碳，甘油、脂肪酸、乙醇、尿素等物质运输速率不受影响。 思考：从资料2中你能得出什么信息？上述提及的几种物质可能属于哪种运输方式？ 展示资料3：使用药物减少细胞能量的供应时，氨基酸、绝大多数离子、绝大多数葡萄糖等物质运输速率明显下降；但水分子，氧气和
13、二氧化碳，甘油、脂肪酸、乙醇、尿素，葡萄糖进入红细胞的转运速率不受影响。 思考：从资料3中你又能得出什么信息？ 任务：根据上述图文信息，从能量、方向、载体蛋白、实例四个方面列表比较分析三种跨膜转运方式的不同点。 教师对学生缩写内容加以修正和补充，并总结：由于自由扩散和易化扩散都需要借助于高浓度向低浓度运输因此合成为被动转运；而第三种运输方式可以逆浓度梯度进行借助于能量称为主动转运，三种运输方式均为物质的跨膜转运。 提问：那么哪一种是细胞主要的运输方式呢？ 学生通过分析资料，联系图片和文字内容回答：人体红细胞“吸钾排钠”可能是通过图中丙的运输方式，借助蛋白质和ATP。 分析资料2回答：水分子，氧
14、气和二氧化碳，甘油、脂肪酸、乙醇、尿素等物质运输属于图中的甲，自由扩散；氨基酸、绝大多数离子、葡萄糖等物质借助膜上的蛋白质，可能为易化扩散或主动转运。 分析资料3回答：减少能量供应后，氨基酸、绝大多数离子、绝大多数葡萄糖等物质运输速率明显下降，说明它们是图中的丙，主动转运。葡萄糖进入红细胞的转运速率不受影响，属于图中的乙，易化扩散。 列表从四个方面对三红运输方式进行比较。 学生代表到黑板上展示自己列表的内容。 学生齐答：主动转运。 在分析资料1、2、3的基础上，回答分析问题，培养获取、处理信息的能力。问题层层递进，呈现螺旋式上升，符合学生学习知识的规律和特点。 通过比较分析不同物质进出细胞的方
15、式，从不同方面对信息进行类比、归纳和总结。五、知识的迁移及综合应用 讨论4：课前三组黄瓜实验的再讨论 应用：物质运输在现实生活中的应用实例 回归新闻 再次展示课前三组黄瓜实验及植物质壁分离的图片并提问：问题1：一段时间后较高浓度NaCl溶液中的部分植物细胞质壁分离现象消失而复原了，请尝试分析该现象的可能原因。问题2：直接放食盐的烧杯中，植物细胞分离后却不能再重新复原，请尝试分析该现象的可能原因。总结：细胞对外界物质的转运前提必须是活细胞，且依赖于膜的选择透性。介绍物质运输在生活中的实例：透析膜：血液透析仍然是应对“尿毒症”唯一的一个实现体外长期替代脏器功能的方法。 直饮机的核心部件逆渗透膜：利
16、用逆渗透原理，通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，过滤水中杂质及有害物质人造器官膜：能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料 回归新闻：浙江省卫计委1月22日下发通知，要求逐步停止门诊患者静脉输注抗菌药物，除儿童医院和儿科外，三级医院率先全面停止。要求全省各医疗机构要遵循“能口服就不注射，能肌肉注射的就不静脉注射”的用药原则，并确定了部分无需输液治疗的常见病、多发病，包括普通感冒、病毒性咽喉炎、轻度结肠炎等53种疾病。输液的危害等于自杀，是真的吗？思考：联系本节课所学知识，谈谈你的想法？ 学生思考问题1分析：钠离子和氯离子以主动转运的形式进入细胞，细胞液浓度变大，外界水分子从
17、外界再次进入细胞内，从而导致质壁分离后重新复原。 食盐导致植物细胞死亡，细胞内的膜失去选择透性。 对物质出入细胞方式的综合分析应用，结合被动转运、主动转运的知识分析植物细胞在盐溶液中质壁分离后为何复原，体会物质跨膜运输依赖于细胞中膜的选择透性。 通过联系生产、生活实际，激发学习生物学的兴趣。培养关心科学技术和社会发展的意识，体会科技发展最终服务、造福人类。六、巩固提升训练 如图表示海藻细胞正常生活过程中细胞膜对物质的几种跨膜运输方式，其中代表海藻细胞从周围海水中吸收碘的方式是（） 借助海藻细胞膜的结构对本节课物质出入细胞方式学习情况进行反馈和巩固。六、 板书设计 物质出入细胞的方式一、 渗透：水分子透过膜的扩散 浓度差 外界浓度细胞外，失水皱缩或质壁分离 膜 质膜（动物细胞） 外因：浓度差 （细胞溶胶） 原生质层 质壁分离 液泡膜 内因：伸缩性二、 物质的跨膜转运运输方式能量方向载体蛋白实例自由扩散不需要高浓度到低浓度不需要水、气体、甘油、脂肪酸、乙醇、尿素易化扩散不需要高浓度到低浓度需要葡萄糖进入红细胞主动转运需要低浓度到高浓度需要绝大多数离子、葡萄糖、氨基酸