《物质跨膜运输的实例》教学案例分析

2019-08-20 15:10

摘自:《生物报》

【教材分析】 《物质跨膜运输的实例》是在第三章《细胞的基本结构》基础上对细胞功能的认识,主要涉及生物膜系统中的细胞膜、液泡膜和液泡,本节还涉及实验探究过程,即如何验证水进出细胞,这也为本章第三节《物质跨膜运输的方式》作了铺垫。《物质跨膜运输的实例》主要通过以水和某些无机盐的跨膜运输的实例,来说明膜的选择透过性。考虑到实验探究的操作难度,本节分两课时完成,第一课时,主要完成植物细胞吸水和失水是否经过液泡的问题探究;第二课时,具体实施实验步骤和认识其他物质跨膜实例。

【教学内容】 本课时内主要内容是用问题探究的方式认识细胞的吸水和失水,并了解半透膜、原生质层的概念及成熟植物细胞的结构

【教材设想】 由于研究对象的细胞属于微观水平,因此要让学生在以往实验的基础上,联系实际,发挥想象,并在老师的指导下完成教学内容。通过对植物细胞吸水和失水的研究,培养学生利用知识和思考的能力,并掌握问题探究的一般步骤。

【教学目标】 1.知识方面:⑴说出细胞吸水和失水的条件。

⑵简述原生质层及其选择透过性

⑶设计实验验证细胞吸水和失水是否经过液泡。

2.能力方面:尝试探究细胞吸水和失水过程。

3.情感态度与价值观:参与分组讨论与交流。

【教学过程】 上一章我们学习的是细胞的基本结构,知道了细胞是生物体结构的基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位,而细胞膜的存在可以使细胞成为相对独立的系统,保障了细胞内部环境的相对稳定,但我们知道细胞作为一个系统,每时每刻都与环境进行物质交换,也就是说它又是一个相对开放的系统。那么,物质是如何进出细胞的呢?

老师:大家回忆一下,新鲜的蔬菜买回来,放置一段时间,将会出现什么现象?然后放在清水中一段时间后,又会出现什么现象?结合我们刚才复习的知识,你能否对此现象作出解释?

学生:放置一段时间蔬菜就不新鲜了。

放置一段时间蔬菜就不直生了。

放置一段时间蔬菜就叶蔫( yan)了。

……………

老师:同学们说得都不错,可是如果用规范点的词语应该怎么说?比如东北人说人不精神叫打蔫( nian),刚才有个同学说叶蔫(yan),你从中想到一个什么词可以表达此时蔬菜的状态。

学生:萎蔫( yan)

老师:很好,不过后一个字应该念 nian,要注意字的正确读音。萎蔫的软软的蔬菜放置到清水中,又会怎样呢?

学生:蔬菜又重新硬挺起来

………

老师:对了,那对此你如何解释呢?

学生:放置一段时间后,蔬菜中的水分失去,所以萎蔫;置于清水中后蔬菜吸水,所以硬挺。

老师:很有想象力。这实际上是一种渗透系统(课件中呈现渗透现象示意图)。大家考虑此装置会出现什么现象?

学生:漏斗中的液柱会升高。

老师:什么原因?

学生:由于蔗糖溶液浓度高,水会通过半透膜进入漏斗,所以漏斗中的液柱升高。

老师:漏斗中的水分子能否进入烧杯中的清水中呢?

学生:也能,不过总体上进入漏斗的水分子更多。

老师:这就是渗透作用(课件展示渗透作用的概念及实例)

大家再考虑,能使该装置出现此现象需要什么条件?

学生:需要一定浓度的蔗糖溶液和清水。

老师:你说的是本实验,就一般性实验而言应该需要什么条件?

学生:需要两种不同浓度的溶液。

老师:对,也就是需要半透膜两侧存在浓度差,这是第一点;还有其他需要吗?

没有该条件,就不会出现渗透现象,或出现渗透现象也会消失呢?

学生:半透膜的存在。

老师:对,这就是一个典型渗透装置所必须的两个条件。

刚才,我们讨论了蔬菜吸水和失水现象,那么,植物细胞是否就像刚才我们看到的渗透现象呢?或者说植物细胞是否具备构成渗透装置的条件呢?(课件中展示成熟的植物细胞模式图)

原生质层中因有膜的存在相当于一层半透膜,而植物体内的植物细胞都生活在液体的环境中,生活在可能存在浓度差的环境中,植物细胞可以表现出吸水或失水。

再让我们回到刚才提到的蔬菜问题上,当我们知道植物细胞是可以吸水或失水后,我们可以提出什么问题来加以研究呢?或者说结合课前复习和提到的蔬菜问题,对植物细胞的吸水和失水你有兴趣研究什么问题?同桌讨论一下。(学生讨论)

学生:植物吸水和失水的原因是什么?

植物吸水和失水条件是什么?

在什么条件下植物吸水和失水?

植物吸水和失水是否经过液泡?

植物萎蔫和硬挺是否与吸水和失水有关?

老师:大家讨论还是很有成果的,提出的问题也很好。现在问题提出来了,比如用刚才同学提出的“植物吸水和失水是否经过液泡”这一问题我们如何作出尝试性的解释呢?

学生:因为细胞液有一定浓度,而原生质层相当于半透膜,因此可以在有外界溶液的条件下,发生如渗透装置一样的吸水或失水。

老师:这些都对,可我们研究的是吸水和失水是否经过液泡,所以解释的落脚点也要放在液泡上,究其原因呢,因为液泡是水盐的代谢库。

好了,对于问题的探讨仅凭理论是不够的,下面还需我们开动脑筋用实验来证明一下,前后桌四个同学讨论一下,如何设计实验来验证植物细胞的吸水和失水是经过液泡的,说出你们的大体设计思路。(学生讨论)

学生:我们让植物细胞处于不同的蔗糖溶液中,看看液泡大小的变化

我们去一个植物细胞放在清水和蔗糖溶液中,观察其变化。

老师:基本思路都可以,大家比较一下,这些设计有没有不足

学生:……

老师:取一个植物细胞这种操作加大了实验的复杂性,不符合简单性原则,所以我们一般取植物一定部位的一片组织来做实验。

有了基本思路,我们再考虑一下实验的内容,首先是选用什么材料和用具呢(课件给出几种材料),你选择什么材料?

学生:紫色洋葱和紫鸭趾草

老师:为什么?

学生:因为他们都紫色液泡

老师:因为我们要看液泡的失水和吸水变化,因此我们还需要什么用具?

学生:显微镜、载玻片、盖玻片、蔗糖溶液、清水。

老师:怎样制作临时装片呢?

学生:先在载玻片上滴一滴清水,撕取一片洋葱表皮,盖上盖玻片

老师:我们一般撕取的是洋葱鳞片叶的外表皮,而且要把它在清水中展平,不要重叠。

为什么不直接在载玻片上滴加蔗糖溶液?

学生:应该先观察正常的植物细胞,以便与失水的细胞比较。

老师:那我们在显微镜下能看到什么结果?

学生:会看到液泡缩小了

会看到液泡颜色加深了

老师:由此我们可以得出的结论是什么?

学生:当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,液泡中的水会通过原生质层出细胞。

老师:吸水呢?

学生:把这时的装片上再滴清水,又会观察到细胞又会恢复到原来的状态。

老师:结论是什么?

学生:当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时,液泡中的水会通过原生质层进入细胞。

老师:刚才我们设计的实验中出现两种现象,即在蔗糖溶液中出现的现象和再滴加清水后出现的现象(课件展示植物的质壁分离和质壁分离复原)

好,同学们很动脑筋,我们对以上探讨做一个总结(课件展示探究实验的一般过程)

同学们,实际中很多的科学发现就是沿着这样一个思路来完成的,希望同学们也能在掌握这种方法后,勤于发现、敢于思索,并能通过实验,不断探索出自然的奥秘。

【教学反思】 这是一节比较典型的探讨式教学课,需要老师借助生活观察,学生已有的知识,并结合课件展示来设计完成教学内容。我在教学过程中,以学生可见的蔬菜萎蔫和硬挺现象入手,逐渐过度到细胞再到液泡,并联系以前的实验方法,在老师的引导下,完成对实验的设计和对实验探究一般步骤的了解,达到了教学的目的。如果把渗透装置的课件展示改用演示实验的形式,可能更直观和感性,也更能提高学生的积极性和兴趣。

这节课较好地体现了布鲁纳的发现法,即能使学生在由教师创设的新情景下,能主动思考,提出问题,并通过分析,提出解决问题的设想,最后达到发现和掌握知识的目的;同时这节课也十分符合新课程标准提倡的合作学习、自主学习和探究学习理念,充分体现学生的主体性地位。在教学活动中,老师是指导者、组织者,为学生提供信息,引导思路,补充知识,介绍方法和线索,引导学生质疑和归纳,师生共同经历了发展变化过程。通过积极发言,调动了大多数学生的参与性,师生共同构建和谐、向上的教室生态。

探究式教学,对老师提出了更高的要求,需要老师更多的知识储备和课堂驾驭能力 ,但同时这也开拓了学生的思路,我在教学中也借鉴了一些老师的经验,找到了比较适合课堂教学的教学方式。在教学过程中,学生思路开阔,发言积极。从以前基本是灌注式教学中走出来的学生思维是如此活跃,由此可见以前老师对学生思维的禁锢是多么的深。

在课后的巡视中,有些同学还提出了几种方法,列举如下以供老师们探讨:①将液泡从细胞中取出来,放在一定条件下实验,以观察细胞的吸水和失水。②在电镜下,用同位素标记法和放射自显影技术,观察 H2O的进出,③将植物细胞放在能进入活细胞的染料中染色观察观察。