资源简介

第四章　细胞的物质输入和输出
第1节　被动运输 教学设计
第（1）课时 细胞的吸水和失水
教材分析
“被动运输”是生物新人教必修1第4章“细胞的物质输入和输出”的第一节内容。本节课的教学内容是在学习了细胞结构的基础上进行的，主要包括动物细胞的吸水和失水、植物细胞的吸水和失水、质壁分离及其复原实验、自由扩散和协助扩散等内容;这有利于学生巩固放面所学的知识又能为学生学习后面的主动运输作好铺垫，在教材史起着承上肩下的桥梁作用。
学情分析
1、知识基础:在本章前两节中，学生已经学习了细胞膜的组成、功能以及物质跨膜运输的一些实例，但还未对物质跨膜运输的原理进行学习。本节内容就是系统的学习物质跨膜运输的方式之一——被动运输，学生对其中涉及的渗透作用的现象有所了解，但对其原理的理解有一定的难度。
2、认知能力:高中生已达到一定分析处理问题的水平。
教学目标
1.通过渗透现象演示实验、动植物的吸水和失水，理解动物细胞膜和植物细胞原生质层相当于一层生物半透膜，能够选择性的控制物质进出，强化细胞的结构与功能观。
2.通过探究“植物细胞的吸水和失水”，学会提出问题、作出假设，设计并动手实验，对实验现象进行分析与交流讨论，总结植物细胞吸水和失水的原理，证明植物细胞的原生质层相当于半透膜，提升科学探究能力。
重点与难点
1.教学重点
(1）被动运输的原理和特点。
(2）探究植物细胞的吸水和失水。
2.教学难点
(1）探究植物细胞的吸水和失水。
(2）转运蛋白的种类和作用。
教学策略选择与设计
情境教学法
探究-发现教学策略
教学资源与工具设计
多媒体演示动画——渗透现象示意图
实验视频——探究植物细胞的吸水和失水
电子课件ppt
教学过程
新课导入
问题探讨：渗透作用概念和原理
先明确两个概念：
扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象，叫扩散。生活中有很多扩散的例子，比如从厨房飘出的饭菜香
渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
强调扩散和渗透作用的异同：渗透作用特指水分子或其它溶剂分子的扩散，而且是通过半透膜的扩散。
通过渗透装置的图像分析结果
问题1：如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？不会，因为管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分向外扩散的速度，最终膜两侧水分扩散的速度达到平衡，液面不再上升。
问题2：如果用纱布或不透水的塑料布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会升高吗？
问题3：如果将烧杯中的清水换成与漏斗中等浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
漏斗管中的液面保持不变。由此，请你总结发生渗透作用的条件。
学生：1.半透膜 2.膜两侧有浓度差
教学任务：水进出动物细胞的原理
教师：基于渗透现象的分析，请你推测，水分子通过细胞膜是什么方式？
学生：可能是通过渗透作用。
教师：下面我们以哺乳动物红细胞吸水和失水为例，一起讨论。教材图4-1 水进出哺乳动物红细胞的示意图。说明：为什么这个实验以哺乳动物的成熟红细胞为实验材料呢？
学生：因为其具有以下特点：a哺乳动物的成熟红细胞，没有细胞核及细胞器，这就排除了细胞核及各种具膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响。b哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能，其内部有大量的血红蛋白。
提问：基于红细胞的结构特点及图示结果，你认为水进出红细胞的方式？请说明原因。
学生：是渗透作用。
1因为细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜
2红细胞中富含大分子的血红蛋白等有机物，不能透过细胞膜，当将其置于低浓度溶液中时，膜两侧存在浓度差
老师：以上满足了发生渗透作用的两个条件，所以水进出红细胞是通过渗透作用，同理，水进出其他类型的动物细胞同样是通过渗透作用。
教学任务2：水进出植物细胞的原理
教师：同学们都知道，动物细胞与植物细胞的结构有很多区别。通过第三章的学习，你现在能够说出哪些主要区别呢？
学生：植物细胞的细胞膜外面还有一层细胞壁，细胞壁具有保护和支持细胞的作用；成熟植物细胞具有液泡，液泡内部的液体叫做细胞液，其中含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等溶质；叶肉细胞中还具有叶绿体。
教师：在这里，老师有几点要进行补充：
a．对于很多分子如水分子、离子、甚至较大的分子如蔗糖而言，细胞壁是全透性的，即它们可以自由通过细胞壁；而且由于细胞壁主要由纤维素构成，其伸缩性比较小；
b．成熟植物细胞一般只具有一个中央大液泡，其体积能够占据到细胞体积的95%以上，所以细胞质及其中的各种细胞器，就被挤成一薄层，挤到了细胞的边边角角，所以细胞内的液体主要指的是液泡中的细胞液。我们把细胞膜、细胞质、液泡膜统称为原生质层。实际上，植物与外界环境进行水分交换，指的是水分通过原生质层在细胞液与外界环境之间的交换。
提问：动物细胞与植物细胞在结构上不同，植物细胞吸水和失水的方式与动物细胞是否相同呢？我们通过实验一起探究。
实验：探究植物细胞的吸水和失水
实验目的：探究水分通过渗透作用进出植物细胞
实验材料：紫色洋葱的鳞片叶
实验步骤：视频播放
实验结果分析：
1．该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。每一次是什么样的实验现象呢？
学生：紫色代表液泡，在未滴加蔗糖溶液之前，可以观察到洋葱鳞片叶外表皮的液泡占据了整个细胞，原生质层紧贴在细胞壁内侧；滴加浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液之后，紫色区域缩小即液泡变小，原生质层开始与细胞壁分离，再次滴加清水之后，液泡逐渐变大，原生质层重新紧贴细胞壁。
2.解释滴加 0.3g/mL的蔗糖溶液后液泡变小的原因。
学生：植物细胞内的液体环境主要是液泡里的细胞液，水进出细胞，主要指水经过原生质层进出液泡；细胞外蔗糖溶液的浓度高于细胞液，水从细胞液透过原生质层进入到蔗糖溶液中，液泡发生失水收缩。实际上是整个原生质层的收缩。其实细胞壁也有一定程度的收缩，但是由于其伸缩性不及原生质层，就会发生原生质层与细胞壁分离。
教师：植物细胞由于液泡失水，而使原生质层与细胞壁分离的现象叫做“质壁分离”；当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，观察到中央液泡变大，这是因为外界溶液中的水透过原生质层进入到细胞液，原生质层逐渐恢复成原来的状态，植物细胞发生了“质壁分离复原”。
3.水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
图片展示渗透装置和成熟植物细胞示意图
教师：我们发现，液泡中的水分通过原生质层进入外界溶液，就像是渗透装置中清水透过半透膜进入到漏斗中。通过实验，我们发现，蔗糖分子不能通过细胞膜、液泡膜，而水分子可以，细胞膜、液泡膜是具有选择透过性的。原生质层相当于一层半透膜，而原生质层两侧的溶液通常具有浓度差，满足渗透作用的两个条件，成熟植物细胞就可以通过渗透作用吸水或者失水。请同学们进一步思考，是否可以选择其他的生物材料来替代渗透装置中的玻璃纸，得出同样的结果呢？比如说，鱼鳔、鸡蛋壳内侧的内壳膜等，感兴趣的同学可以在课下做一个类似的装置探究一下结果。
进一步分析：
1. 发生质壁分离的细胞壁内侧的溶液是什么？判断依据？
2. 动物细胞能在高浓度溶液中发生质壁分离吗？
学生：
1.植物细胞壁是全透性的，发生质壁分离的细胞壁内侧溶液是外界溶液。
2.动物细胞不会高浓度溶液中发生质壁分离，因为其不具有细胞壁。
老师：像水分子这样，物质以扩散方式进入细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类，我们将在下一节课学习，请同学们做好预习。
第一课时小结
细胞膜既是将细胞内部与外界分隔开的屏障，也是细胞与外界进行物质交换的门户；渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，细胞可以通过渗透作用吸水或失水；动物的细胞膜、植物细胞的原生质层都相当于一层半透膜。

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