1、细胞的物质输入和输出主题单元设计主题单元标题 细胞的物质输入和输出作者姓名 所属单位联系地址 联系电话电子邮箱 邮政编码学科领域 （在 内打 表示主属学科，打 + 表示相关学科） 思想品德音乐 化学信息技术劳动与技术语文美术 生物科学数学外语历史社区服务体育 物理 地理社会实践其他（请列出）：适用年级 高一所需时间 4 课时（每周 2 课时，共 4 课时）主题单元概述 (简述单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，解释专题的划分和专题之间的关系，主要的学习方式和预期的学习成果，字数 300-500)本章内容虽然属于微观水平，又比较抽象，但是与学生的生活经验并非毫无联系。生活中许多现象都与物质
2、的跨膜运输有关。这些生活经验对学习本章内容都有帮助。本章与前面章节的联系也比较紧密：在第 2 章中关于细胞内的水和无机盐离子的含量和作用的内容，与本章内容有一定联系。第 3 章第 1 节细胞膜系统的边界中已讲述细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类，并且安排了用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的实验，为学生学习本章内容打下了基础。本单元可以划分为三个专题内容：第 1 专题物质跨膜运输的实例和第 2 专题生物膜的流动镶嵌模型，第三专题物质跨膜运输的方式。本章中关于植物细胞的吸水和失水的探究，是全书中第一个“探究”。通过这项探究活动，学生可以在提出问题、作出假设、设计实验等环节得到一定的体验和
3、感悟，从而为完成后面各章的探究活动打下一定基础。主题学习目标 (描述该主题学习所要达到的主要目标 )知识与技能 1.举例说出细胞膜是选择透过性膜。2.简述生物膜的结构。3.说明物质进出细胞的方式。情感态度与价值观方面 1.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。2.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。过程与方法 1.尝试提出问题，作出假设。2.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。3.进行图表数据的解读。对应课标1、物质出入细胞的方式2、细胞膜系统的结构和功能主题单元问题设计1、细胞内外的物质含量有很大差别，这与细胞膜有什么 ？2、为什么生物膜能够如何
4、控制物质的进出？这与其结构有什么关系？3、不同的物质进入细胞的方式如何？专题划分专题一：物质跨膜运输的实例 （2 课时） 专题二：生物膜的流动镶嵌模型 （1 课时）专题三：物质跨膜运输的方式 （1 课时）专题一 物质跨膜运输的实例所需课时 2专题一概述 (介绍本专题在整个单元中的作用，以及本专题的主要学习内容、学习活动和学习成果)（1）本专题包括细胞的吸水和失水、物质跨膜运输的其他实例两部分内容。本节以物质的跨膜运输为主题，将水的跨膜运输作为一个实例来分析，使学生能通过学习细胞的吸水和失水，认识细胞吸水和失水都是顺相对含量的梯度运输，初步认识膜的选择透过性。通过学习其他物质跨膜运输的实例，认识
5、物质跨膜运输并不都是顺浓度梯度进行，进一步认识膜具有选择透过性。（2）本节内容从学生观察渗透现象开始，引导学生探究动物细胞和植物细胞的吸水和失水条件，分析其他跨膜运输的实例，初步认识膜的选择透过性，为学习物质跨膜运输的方式提供知识基础。教材基本按观察现象提出假设实验验证的顺序安排教学内容，这种安排的主要目的是初步引导学生体验科学探究活动的过程。（3）问题探讨中设计的渗透现象，其主要目的是让学生认识到半透膜在水分渗透中的作用，引导学生在探讨动物细胞和植物细胞的吸水和失水过程中，认识到细胞膜和原生质层的选择透过性作用。（4）教材安排了一项探究活动“探究植物细胞的吸水和失水” 。该探究活动的目的是让
6、学生通过探究活动自主发现原生质层是否相当于一层半透膜，通过该探究活动，不仅让学生能理解植物细胞的原生质层具有选择透过性，掌握植物细胞吸水和失水的条件，更要培养学生如何提出问题、作出假设和设计实验等有关实验探究的基本能力。该探究活动是高中生物教材中的第一个探究活动，因此对教材中后续探究活动的教学和组织具有十分重要的作用。通过学习本专题鼓励学生能在提出问题、作出假设、设计实验等环节得到一定的体验和感悟，提高学生分析问题和解决问题的能力。本专题学习目标 （描述本专题学习所要达到的主要目标）（1）学生能列举说出细胞膜是选择透过性膜 （2）学生能尝试提出问题，作出假设（3）学生能进行关于植物细胞吸水和失
7、水的实验设计（4）学生通过观察动植物的吸水失水现象，尝试从生活现象中提出问题，作出假设；（5）学生通过设计植物细胞吸水和失水实验，学习科学探究的一般方法和步骤。（6）学生在设计和操作实验过程中，领悟科学探究的思想方法，培养质疑、求实、创新以及勇于实践的科学态度和精神。本专题问题设计1、细胞在什么情况下吸水或失水？2、植物细胞的质壁分离与复原现象说明说明？3、为什么说细胞膜是选择通过性膜？所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)信息化资源 电脑、动画、实物投影及原件常规资源 教材 植物细胞的质壁分离与复原图解 教学支撑环境 多媒体教室其 他 教学课件 实验用具学习活动设计（描述
8、本专题的学习过程和学习活动）第一课时创设情景，导入新课：细胞是一个开放的系统，它不断地与外界环境进行着物质交换。物质出入细胞必须经过细胞的边界细胞膜，所有物质都能够自由地进出细胞吗？细胞膜的作用又有什么特点呢？我们先来分析活细胞中含量最多的物质水是如何进出细胞的？展示渗透装置的动画，激发学生的学习激情！这时课堂气氛活跃，要适当控制。过渡：那么细胞吸水和失水的原理是什么呢？（从现象到原理，引入渗透装置。 ）（一）渗透现象演示教师出示已经安装好的三组装置，演示渗透现象（介绍装置、半透膜性质） 。半透膜使用鱼鳔效果也比较好，在蔗糖溶液中滴入几滴红墨水现象更明显。要明显观察到现象需 10 分钟以上，所
9、以应课前做好准备。通过对比观察，引导学生分析并讨论造成三组实验结果不同的原因：1.第一组装置管内液面升高的原因是什么？2.用纱布代替玻璃纸，液面没有升高的原因？3.清水换成同样浓度的蔗糖溶液，也没有升高的原因？结合课件 Flash 演示，重点讨论问题 1。提示：由于半透膜的存在，水分子可以通过，蔗糖分子不能通过，结果水从单位体积水分子数多的一侧向少的一侧扩散得较多。由此可知：水渗入漏斗内使液面上升必须具备两个条件半透膜、浓度差。明确渗透作用的含义以及渗透作用产生必须满足的两个条件。这样充分利用直观教学手段，引导学生观察分析，自然得出渗透作用的原理，为下一步学习做好铺垫。过渡：这只是一个简易的物
10、理装置，那么细胞的吸水和失水是否也是如此呢？我们先来看动物细胞。（二）动物细胞的吸水和失水联系前面学过的以哺乳动物红细胞为材料制备细胞膜的实验，观察“水分进出哺乳动物红细胞的状况”的三幅图片（对图片作一说明） 。分析讨论以下问题：1.红细胞的细胞质具有一定浓度吗？2.根据现象判断红细胞的细胞膜相当于什么膜？3.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？4.红细胞吸水或失水的多少取决于什么？通过分析讨论得出：水是顺相对含量的梯度进出红细胞的。联系实例说明水分进出其他动物细胞也是如此。学生归纳：水分进出动物细胞的方向是顺相对含量梯度。这样先从结构较简单的动物细胞入手，再进一步探究植物细胞的情
11、况，学生较易接受。（三）探究植物细胞的吸水和失水植物细胞的情况比动物细胞要复杂一些，所以大家一起来进行探究，分四个小组进行比赛。小组把讨论结果记录在探究报告上。1.提出问题课件展示两则生活实例及成熟的植物细胞与动物细胞图：（1）用盐腌萝卜时会有水渗出，同时萝卜的体积会减少。（2）置于空气中刚刚萎蔫的白菜叶片置于清水中又变得硬挺。（上述两则实例是学生常见的，又能代表两个侧面吸水和失水。 ）这与细胞的结构有什么关系？（从现象联想到细胞。 ）展示植物细胞的结构模式图对比动植物细胞图：成熟的植物细胞具有大的中央液泡将细胞质挤成一薄层，这一薄层称为原生质层，分析原生质层。细胞内的液体环境主要是细胞液。水
12、分进出植物细胞必须通过原生质层和细胞壁。根据上述现象和细胞图，提出你想探究的问题，然后与本小组同学交流，讨论哪个问题更具有探究的价值。学生提出了许多有价值的问题，如：（1）植物细胞会出现失水和吸水的情况吗？（较肤浅。 ）（2）植物细胞在什么情况下会失水和吸水？（比较有探究价值，下节完成。 ）（3）原生质层是否相当于一层半透膜？（更能反应本质问题。 ）（4）细胞壁相当于半透膜吗？（科学性不强。 ）经过讨论，大家觉得第 3 个问题更具有探究的价值，因为此问题能解决学生提出的其他问题。2.作出假设：原生质层相当于一层半透膜根据实验现象和有关知识提出的假说要有一定的科学依据，说出这样假设的理由。植物细
13、胞膜和液泡膜都是生物膜，它们具有与红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构，这两层膜之间的细胞质被中央液泡挤成一薄层。植物细胞的吸水失水和红细胞相似。假说是否正确，需要实验来检验。3.设计实验这是科学探究中最重要，也是最困难的一步，可充分展示学生的才华。根据探究报告上的提示引导学生步步完成。（1）要观察的现象：液泡和细胞体积、大小的变化以及原生质层的位置。（2）使用观察工具：原生质层等是细胞层次的结构，要观察它，我们必须借助什么工具？（3）应选择的材料：选择带有颜色的细胞，更容易观察到现象的存在。这样的材料在我们生活中很常见紫色洋葱，也可选用新鲜的水绵、黑藻等，但需染色。（4）选择外界溶液：考虑
14、两点:溶液是否有毒；溶液浓度大小。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不可用，蔗糖溶液、食盐溶液都可用，本实验用 0.3 g/mL 的蔗糖溶液效果最佳。（5）设计思路：以小组为单位讨论实验方案，然后进行交流。有些小组的设计不够严密，可以在大家讨论的基础上加以修改完善，最后拿出一个可行的方案。将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察细胞和液泡大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。4.预测结果假如原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由通过，而蔗糖分子不能通过，那么在蔗糖溶液中植物细胞失水，中央液泡会缩小，细胞皱缩；在清水中植物细胞吸水，液泡将会变大，细胞膨胀。5.进行实验学生根据设计方案
15、进行操作，教师巡回指导。6.分析结果（Flash 演示失水和吸水的动态变化）由小组交流实验结果：中央液泡大小、原生质层的位置、细胞大小。学生填表。有些学生的实验比较成功，能明显观察到实验预期的现象，把好的装片作为示范，有的学生观察不到现象，也有学生能很快观察到质壁分离，复原的现象不太明显。针对实验中出现的情况，讨论下列问题，培养学生求实的科学态度，提高解决问题的能力。问题（1）：如果有的结果与你的预期不吻合，说明你的假设不成立吗？应当如何解释？（这样的问题不一定非要有明确的答案，主要是通过问题，引起学生的反思。强调实验设计方案必须有可重复性和易操作性。 ）自己的实验现象不明显，可能的原因是什么
16、是表皮细胞被撕碎或撕得太厚了，是装片中存在气泡，还是换溶液时换得不够彻底？问题（2）：假如细胞壁相当于一层半透膜，实验结果会有什么不同？问题（3）：如果没有细胞壁，结果会有什么不同？问题（4）：本小组的结论是什么？7.得出结论：原生质层相当于一层半透膜课堂小结：本节课是通过对渗透装置的分析，由物理现象过渡生物细胞的吸水和失水。我们重点探究了植物细胞的吸水和失水，得出原生质层相当于一层半透膜。为了使同学们更好地熟悉探究的过程，我给大家提供了一些实验材料，请你们课下分组继续探究植物细胞吸水和失水的外界条件，写出探究报告。六、第二课时课前准备以下实验材料：新鲜的白萝卜、小白菜、蔗糖、10%的盐酸、食
17、盐、蒸馏水、小刀、烧杯、天平、刻度尺。请根据所给材料，设计实验进一步探究植物细胞失水和吸水所需的外界条件，学生可自由分组，要求每组的探究情况都要加以记录，形成报告，由班长进行整理。根据班长的汇总，大体有三种方案，可分为三组，分别推选代表进行汇报。第一组的设计方案是：称重量法，制作相同大小、相同重量的两根萝卜条，称重并记录，然后分别放入盛有等量蒸馏水和食盐水的烧杯中 1015 分钟，取出晾干后再称重并对比。经推选，由代表 1 向学生汇报探究过程，在代表 1 汇报的同时代表 2 将实验现象及结果巡回展示给大家（也可用实物展示台） 。教师适时给予评价。第二组的设计方案是：测长度法，方案与第一组类似，
18、只是测的是实验前后萝卜条的长度。推选出代表 3 汇报探究过程，同时代表 4 将实验现象及结果巡回展示给大家，其他学生可适当补充。教师评价：这两组同学的设计思路都不错，美中不足的是没注意单一变量的问题，不过同学们对探究活动的一般方法已基本掌握。建议将两组同学的实验结果设计成一个表格进行记录。第三组的设计方案是：挖洞法，在两只大小相同的萝卜上各挖一个相同的洞，向两个洞内分别注入等量蒸馏水和蔗糖溶液，观察洞内液面的升降。推选出代表 5 汇报探究过程，同时代表 6 将实验现象及结果巡回展示给大家。教师评价：和前两组相比，第三组同学设计方案较简单，易操作，思路新颖，对这组同学的创新精神提出表扬。通过以上
19、探究活动学生可总结出：1.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；2.细胞液具有一定的浓度，与外界溶液通常具有一定的浓度差。因此处于外界溶液中的成熟的植物细胞可以看作为一个渗透系统。过渡：其他物质进出细胞也都是顺相对含量梯度进行的吗？对物质跨膜运输，可先列举几个常见的事例，如生活于血浆中的红细胞内 K+浓度比血浆高 30 倍而 Na+浓度却只有血浆中的，但红细胞仍能吸 K+排 Na+，又如，轮藻细胞中 K+浓度比周围环境高出 63 倍使学生认识到有些物质进出细胞并不是顺相对含量梯度进行的。然后让学生分析两个典型实例（课件展示，略） 。课堂小结：本节课通过进一步探究植物细胞的吸水和失水，更加深了学生
20、对探究活动的理解和掌握，并得出水进出生物细胞是顺相对含量梯度的，但进一步分析有关实例得出其他物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度，最后得出细胞膜和其他生物膜是选择透过性膜这一结论。7.当堂知识达标自测完成达标检测8.学生总结反思本专题主要知识尝试制作本节概念图教学评价（列举本专题中要评价的学习要素和所使用的评价工具或方法）1 能够举例说出细胞膜是选择透过性膜2 能构尝试提出问题，作出假设3 能够进行关于植物细胞吸水和失水的探究实验设计和操作4 能够辨识植物的原生质层（学习要素 1、2、3、4 的评价方法：根据小组交流表现，以及个人展示情况 学生互评自评）5 制作的本节概念图内容全面、设计美观6 完成达标检测（正确率在 80）（学习要素 5、6 的评价方法：小组交流及课堂自测题，学生进行互评自评、教师评价）
