第四章生物必修一教学设计Word文件下载.docx
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根据本课题内容在整个教材的知识体系中所处的地位和作用，结合学生的认知特点及思维方式，确定了一下的教学重难点：
教学重点：
证明水分进出细胞是顺相对含量梯度的。
教学难点：
探究“植物细胞的吸水和失水”。
6、教学策略设计
教师在教学过程中应灵活采用多种教学手段和方法，如观察法、比较法、实验法、推理法、分析法、讨论法等，设置思维坡度，循序渐进，引导学生从个别到一般，从现象到本质，从已知推未知，培养学生的迁移思维能力和推理能力等。
本节教材难度较大，教师对学生要多表扬，多鼓励，善于捕捉学生身上的闪光点。
7设计思想
根据课程标准，本节课旨在通过模拟实验研究膜的透性观察植物细胞的质壁分离和复原
重在使学生对探究性学习的各个环节能够有所体验和感悟，从而为以后的探究活动打下基础。
8、教学资源准备
PPT课件、实验材料、挂图
10、教学过程设计
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？
（从这样一个学生非常熟悉的实例入手，较快地进入本节课的学习。
）
引导学生列举生活中常见的关于细胞吸水和失水的实例，如泡在清水中的萝卜条会软缩，泡在盐水中的萝卜条会更硬挺，卖肉的小贩常常给肉洒水，对农作物一次施肥过多会造成“烧苗”现象，等等。
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
学生对课本中的“问题探讨”很难作答，所以改为观察现象、分析原因。
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。
这只是一个简易的物理装置，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。
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：
考虑两点:
①溶液是否有毒；
②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0.3g/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。
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──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2课时教学过程设计
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10～15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，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
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）。
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。
第2节生物膜的流动镶嵌模型
1、课程标准
2、教材分析
本节内容主要包括探索生物膜结构历程和生物膜的流动镶嵌模型。
与第1节“物质跨膜运输的实例”中生物膜选择透过性等知识有一定的联系，并为第3节“物质跨膜运输的方式”作了知识准备，对整个章节的知识起到承上启下的作用。
同时与第2章中“化合物”和第3章中“细胞膜”、“生物膜系统”等内容又有一定联系。
与初中教材浅显的细胞内容相比，本节相对比较抽象。
三、学情分析。
3、学情分析
2.1学生已经了解了细胞、知道了组成细胞的分子、掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。
2.2高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。
4、教学目标设计
5、
5、教学重难点分析根据本课题内容在整个教材的知识体系中所处的地位和作用，结合学生的认知特点及思维方式，确定了一下的教学重难点：
教学重点
1、科学家对生物膜结构的探索历程。
2、生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。
教学难点
1、对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一；
2、生物膜的空间立体结构；
3、生物膜的流动性特点。
6、教学策略设计
本节课采用“引导――观察分析――提出假设――验证再分析”的教学模式，融合运用引导启发、谈话、联系实例等方法，配以多媒体辅助教学。
尤其在体验生物膜的探索历程上给学生以动态的感觉，及时评价学生的假说，保护学习积极性。
3、设计思想
依据“教师主导，学生主体”指导思想，创设有利于学生主动学习的课堂环境。
教学设计上主要突出科学史教育，让学生感到身临其境，仿佛自己就是那些科学家在思考研究；
尝试让学生大胆假设，保持强烈的探究科学的激情和兴趣，归纳出生物膜模型建构的基本方法。
自然地接受流动镶嵌模型的理论，从而渗透探索科学过程和方法的教育
8、教学资源与准备
1、生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件
2、自制磷脂分子、蛋白质分子模型
9、教学流程
设问引入→“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→阐述“流动镶嵌模型的基本内容”
10、教学过程设计
（一）情景创设
教师：
同学们，在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，遇到过用什么材料做细胞膜的问题，现在有三种材料：
塑料袋、普通布和弹力布，你选用哪种材料呢？
为什么？
学生：
细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。
细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。
学生：
植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。
塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。
大家进行选择的依据是利用了细胞膜的功能，这体现了什么样的生物学思想呢？
生物体结构和功能相适应的思想。
实际上，弹力布也并不能完全代替生物膜。
要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。
（二）师生互动
1、对生物膜结构的探索历程
人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始了对生物膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。
让我们一起重温一下这段历史，会让大家对科学过程和本质的理解有所启发。
我想让大家穿过时空隧道，回到一百多年前，假想一下：
如果你是当时的一位科学家，你会怎样去研究细胞膜的结构？
（提示学生，引导他们明白限于当时的技术条件，还不能亲眼看到生物膜，无法想像它的结构是什么样的，通过什么办法进行第一步的探究呢？
引导学生看教材后明白当时科学家是从生理功能入手来探究的，通过实验观察，科学家才有严谨的推理，提出膜是由脂质组成这一假说，提示学生作出科学探究过程中作出假设后的步骤是什么（通过实验来验证假设），从而进入下面的学习。
可以从现象入手，去进行推测。
这就是生物学研究上常用的一种科学方法——假说法。
这也是我们今天探究生物膜的结构的一个重要的方法，下面，就让我们沿着科学家的足迹，和科学家一起来研究这个问题。
问题
（1）：
探究细胞膜的组成成分是什么？
展示材料①：
欧文顿的实验及其相关的图片
时间：
19世纪末1895年
人物：
欧文顿（E.Overton）
实验：
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：
凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。
教师：
根据实验，你能提出什么假说？
提出假说：
膜是由脂质构成的。
在得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？
有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。
那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？
当时的技术不能实现。
这说明什么问题呢？
这说明技术对科学研究的重要作用。
直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是磷脂和蛋白质。
从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。
也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。
问题
（2）：
探究这些物质是如何组成膜的？
出示资料②：
1917年欧文·
朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上，发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水的尾背离水面。
于是他提出：
磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。
因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。
这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。
大家分组讨论，利用手中的磷脂分子模型摆出下面两种情况下磷脂的分布情况①在空气-水界面上②完全浸没在水中
小组代表上黑板演示
展示材料③：
戈特和格伦德对血影的研究
1925年
荷兰科学家Gorter和Grendel
两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺展后所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.8～2.2）∶1，约为两倍。
假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？
细胞膜中的磷脂是两层的。
那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？
再分小组讨论、利用你手中的模型摆出来吧。
分组讨论，共可有六种排布方式，并提出细胞膜应两面都处于水环境中，所以讨论得到正确的排布方式。
问题（3）：
蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？
展示材料④：
罗伯特森的单位膜模型
1959年
J.D.Robertson罗伯特森
用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗三层结构，厚约7.5nm，它由厚约3.5nm的双层脂质分子和内外表面各为厚约2nm的蛋白质构成。
连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质以单层肽链的厚度，通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质—磷脂—蛋白质的三层结构，称之为单位膜。
他提出真核细胞与原核细胞具有相同的膜结构。
单位膜模型的主要不足在于：
把生物膜的结构描述成静止的、不变的，这显然与膜功能的多样性相矛盾。
单位膜结构模型继承了前人的有关结论，又成功地利用了先进的电子显微镜的观察结果作为证据。
但是他将生物膜描述为静态的刚性的结构，这一点很快又被新的技术手段下的实验所否定。
问题（4）：
有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？
教师放映变形虫的变形运动、白细胞吞噬病原体、细胞分裂的动画，让学生从感性上认识膜不是刚性结构。
展示材料⑤：
荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验
1970年
LarryFrye等
将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。
细胞膜具有流动性。
很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。
其中1972年桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
好，学到这里，纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，我们有些话题想让大家思考讨论。
以讨论小组的形式开展课堂讨论交流。
（1）生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？
请说说你的看法。
生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。
人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。
的确，流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。
所以后来不断提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型；
Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等，迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多，生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的。
其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组成和结构特征。
（2）纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用？
在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。
如血影的制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；
电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；
冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；
荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。
没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。
（3）分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的？
在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；
使人类一步步接近生物膜结构的真相。
例如，不同生物膜的功能是有差异的。
在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，
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