展敏芝

摘 要：探究實驗在高中生物中占有很重要的地位，必修1第4章第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗笔状紊婕傲颂骄繉嶒?，如何上好第一?jié)探究實驗課就顯得尤為重要，這對于學(xué)生了解探究實驗的流程與步驟有著很大的幫助。

關(guān)鍵詞：滲透作用；半透膜；探究實驗；吸水；失水；質(zhì)壁分離

一、教材分析

“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗笔侨私贪嫫胀ǜ咧行抡n程生物必修1“分子與細胞”中第4章第1節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)在本章中的地位是通過水和其他物質(zhì)的跨膜運輸?shù)膶嵗?，使學(xué)生建立物質(zhì)跨膜運輸?shù)母行哉J識，從而理性地認識到細胞膜和其他生物膜是選擇透過性膜，對細胞膜的功能——控制物質(zhì)進出的功能進行深入理解，為第4章第2節(jié)“生物膜的流動鑲嵌模型”、第3節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健钡膶W(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。探究“植物細胞的吸水和失水”是必修課中的第一個“探究實驗”，為學(xué)習(xí)后面的探究性活動奠定基礎(chǔ)。本節(jié)分為2課時進行教學(xué)。此教學(xué)設(shè)計為第1課時的教學(xué)。

二、教學(xué)目標

1.知識與技能目標

舉例說出半透膜的特點；分析滲透現(xiàn)象發(fā)生的原理；辨別原生質(zhì)層的組成；解釋細胞發(fā)生吸水和失水的條件。

2.過程與方法目標

培養(yǎng)學(xué)生從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、做出假設(shè)和解決問題的能力；指出實驗組與對照組，辨別自變量與因變量等實驗設(shè)計的基本要素；說出相關(guān)的探究性問題，闡明假說與預(yù)期，并設(shè)計實驗。培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力和分析問題的能力。

3.情感、態(tài)度與價值觀

通過探究實驗培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的良好品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的主人翁意識和責(zé)任感。通過討論，培養(yǎng)學(xué)生間的合作與交流意識；通過對滲透現(xiàn)象原理的分析和相關(guān)的探究活動，認同活細胞與周圍環(huán)境可以組成一個滲透系統(tǒng)，并初步養(yǎng)成嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。

三、教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點

舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。

2.教學(xué)難點

嘗試提出問題，作出假設(shè)。

四、教學(xué)設(shè)計

1.課前準備

（1）利用雞蛋制作簡易滲透裝置

上課的前一個晚上，用鑷子在雞蛋一端開一小孔，倒出蛋液，得到蛋殼。從另一端輕輕地將部分蛋殼去除，漏出雞蛋卵殼膜。在雞蛋里裝滿一定濃度的蔗糖溶液，并且在蔗糖溶液里加幾滴藍墨水，然后把該雞蛋放在盛有清水的小燒杯中。接下來請同學(xué)們觀察現(xiàn)象。

設(shè)計意圖是想讓學(xué)生通過直觀的觀察實驗，知道水分子可以透過卵殼膜，而藍墨水分子不能透過卵殼膜，為接下來學(xué)習(xí)滲透作用做好鋪墊。

（2）利用材料，做以下三組實驗

2.利用演示實驗，構(gòu)建滲透作用發(fā)生的條件

通過動畫演示必修一第60頁問題探討的滲透現(xiàn)象，講解半透膜的概念，引導(dǎo)學(xué)生討論：（1）漏斗內(nèi)液面為什么會升高？（2）如果燒杯中也是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會如何？（3）用紗布代替玻璃紙，漏斗內(nèi)的液面還會升高嗎？

展示甲乙丙三組實驗的實驗結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生兩兩對比。如甲燒杯液面升高，丙燒杯液面不變，找出導(dǎo)致兩裝置結(jié)果不同的原因半透膜的有無，即自變量。引到滲透作用發(fā)生條件之一是具有半透膜。通過甲燒杯和丙燒杯結(jié)果的比較，可以得出滲透作用發(fā)生的第二個條件是半透膜兩側(cè)存在濃度差。

介紹滲透作用的概念：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液擴散的過程。水分子是從水分子多的向水分子少的地方擴散。

3.利用類比的思想，探究動物細胞的吸水和失水

展示滲透裝置和放在一定濃度溶液里的紅細胞圖片，通過類比，引導(dǎo)學(xué)生提出問題。如紅細胞的細胞膜是不是相當(dāng)于一層半透膜？提出問題以后，接下來嘗試去解決問題，如何解決問題呢？引導(dǎo)學(xué)生思考并討論。第二步是作出假設(shè)，如紅細胞的細胞膜相當(dāng)于一層半透膜？思考，假設(shè)是不是唯一的呢？學(xué)生會想到還可以這么作出假設(shè)，紅細胞的細胞膜不是相當(dāng)于一層半透膜。讓學(xué)生明白作出的假設(shè)，可以是肯定的，也可以是否定的。第三步設(shè)計實驗、進行實驗。學(xué)生在已有的知識基礎(chǔ)上，經(jīng)過討論，能知道用低濃度的溶液和高濃度的溶液來處理紅細胞，通過觀察紅細胞的細胞形態(tài)來判斷吸水還是失水。這時提出疑問：“用紅細胞來做實驗，最后觀察紅細胞的形態(tài)，是用肉眼直接觀察？還是要借助于什么工具才能觀察到？”此時需要利用顯微鏡才能觀察到，為接下來植物細胞的吸水和失水的探究實驗做好鋪墊。第四步分析結(jié)果、得出結(jié)論，紅細胞的細胞膜相當(dāng)于一層半透膜。

利用學(xué)生較熟悉的紅細胞的吸水和失水實驗，使學(xué)生初步了解探究實驗的基本流程：提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計實驗→進行實驗→分析結(jié)果、得出結(jié)論，為接下來探究植物細胞的吸水和失水，打下基礎(chǔ)，埋下伏筆。

4.利用植物細胞吸水和失水的實例，引導(dǎo)學(xué)生思考

展示植物細胞吸水和失水的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考：植物細胞內(nèi)的吸水或失水主要是指哪一結(jié)構(gòu)中水分的進出？水分進出細胞要經(jīng)過哪些結(jié)構(gòu)？植物細胞的最外層多了一層細胞壁，它對細胞的吸水或失水有影響嗎？植物細胞的吸水或失水條件與動物細胞的是否一致呢？接下來介紹成熟的植物細胞的基本結(jié)構(gòu)，了解原生質(zhì)層包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)，以及告訴學(xué)生細胞壁是全透性的。

5.再次利用類比的思想，探究植物細胞的吸水和失水

展示成熟的植物細胞、放在一定濃度溶液里的紅細胞以及滲透裝置的圖片，通過類比，按照探究實驗的基本流程，讓學(xué)生討論：通過成熟的植物細胞與滲透裝置的比較可以提出哪些問題？作出怎樣的假設(shè)？如何設(shè)計實驗？

設(shè)計實驗是個難點，給出材料用具：紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液、清水等。結(jié)合學(xué)生的討論，告訴學(xué)生主要設(shè)計思路：第一步，用清水制作洋蔥鱗片葉表皮細胞的臨時裝片，先用低倍鏡觀察紫色中央液泡的大小，以及原生質(zhì)層的位置；第二步，滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，觀察細胞（液泡、原生質(zhì)層、細胞大?。┌l(fā)生的變化；第三步，滴加清水，使洋蔥表皮細胞再次浸潤于清水中，觀察細胞發(fā)生的變化。

利用視頻展示洋蔥鱗片葉表皮細胞質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的實驗現(xiàn)象，請同學(xué)們觀察將細胞置于一定濃度蔗糖溶液里和置于清水里的液泡的大小顏色、原生質(zhì)層的位置以及細胞的大小。

接下來分析結(jié)果，得出結(jié)論。（1）成熟植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。（2）成熟的植物細胞可以發(fā)生滲透作用而吸水和失水：當(dāng)細胞液濃度小于外界溶液濃度時，植物細胞滲透失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象；當(dāng)細胞液濃度大于外界溶液濃度時，植物細胞滲透吸水，細胞膨脹。

最后回答：（1）植物細胞內(nèi)的吸水或失水主要是指哪一結(jié)構(gòu)中水分的進出？水分進出細胞要經(jīng)過哪些結(jié)構(gòu)？植物細胞的最外層多了一層細胞壁，它對細胞的吸水或失水有影響嗎？（2）植物細胞壁和原生質(zhì)層有什么不同的特性？（3）成熟的植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因有哪些？第1個問題是之前提過的，前后呼應(yīng)，完善答案。第2個問題的設(shè)置目的是了解細胞壁是全透的，而原生質(zhì)層是半透膜，以及細胞壁幾乎沒有伸縮性，而原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁大，為解決第3個問題做鋪墊。第3個問題，知道質(zhì)壁分離的原因有兩點，一是外因，細胞液的濃度小于外界溶液的濃度；二是內(nèi)因，原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁。

五、教后反思

這一節(jié)課，首先利用演示實驗，構(gòu)建滲透作用發(fā)生的條件，然后利用類比的思想，探究動物細胞的吸水和失水，最后利用植物細胞吸水和失水的實例，引導(dǎo)學(xué)生思考，進入探究植物細胞的吸水和失水的環(huán)節(jié)，即植物細胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原。整節(jié)課下來，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性很高，能夠積極參與討論，通過他們自己的討論與老師的提醒，能夠掌握探究實驗的流程：提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計實驗→進行實驗→分析結(jié)果、得出結(jié)論，對于動植物細胞的吸水和失水都有所了解。

有人說：課堂教學(xué)是一門遺憾的藝術(shù)。本節(jié)課的教學(xué)由于時間的關(guān)系，在最后的課堂小結(jié)處，處理得很匆忙。有的班級在講到探究植物細胞吸水和失水的實驗設(shè)計時就下課了。曾經(jīng)聽老教師說過一堂課不要求太滿，但一定要把話語權(quán)交還給學(xué)生，給學(xué)生充足的時間討論。學(xué)生是課堂的主人，課堂上要體現(xiàn)學(xué)生的主體性，但是這又往往和教學(xué)時間的緊張相矛盾，從另一個角度思考這矛盾的存在，或許就是要考驗教師，如何進一步切實有效提高課堂效率，而我也將不斷思考、不斷創(chuàng)新、不斷努力。