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《细胞的失水和吸水》模块教学案例 钱库高级中学 陈尾芬 325804 一、教学背景 细胞是构成生物体的结构单位和功能单位，细胞的任何一个生理过程都有与之相适应的细胞结构基础。据以往教学经验，对于植物细胞的吸水和失水进行教学，结果往往使学生对于动物细胞的吸水和失水情况甚是模糊。我认为，细胞是构成生物体的基本单位，由于植物细胞与动物细胞的结构不同，对于进行吸水和失水这一生理的结构基础也就不同，应该作为细胞失水和吸水统一整体模块进行教学，使学生的知识体系能完整化。 二、教学目标 知识目标：细胞吸水和失水的原理 能力目标：1．培养学生学习以理论分析实践和进行实验验证的方法； 2．逐步培养学生研究问题和解决问题的能力； 情感目标：在细胞吸水和失水的原理教学过程中，向学生渗透细胞结构与功能相统一的观点。 三、设计思路 1．教学内容的处理 根据新课程的要求，本片段进行将植物细胞和动物细胞作为细胞这一模块进行教学，着重讲述细胞失水和吸水的原理，由学生在生活中遇到的动物细胞（红细胞）失水与吸水的现象入手，引导学生分析与此功能相统一的细胞结构，然后以此知识点要求学生对植物细胞能否进行同样的生命活动进行探究，培养学生知识的迁移能力和对问题的分析探究能力。 2．教学媒体的设计和制作 本片段教学过程采用power point教学，以Flash动画及相关的图片辅助教材教学。 3．教学过程的设计 教学辅助教材 教学双边活动 设计意图 媒体展示： 渗透现象示意图 师：教师充分利用演示实验的渗透装置，引导学生把与该装置有关问题讨论透彻，这是一次很好的训练学生思维能力的机会。 　　让学生特别注意渗透模型装置所选用的膜是一种半透膜，并向学生说明，这种膜的特点是水分子可以自由通过而蔗糖分子很难通过。 　　学生在观察教师演示实验现象时结合课件：画面显示“渗透作用过程中蔗糖分子与水分子运动”的情况，教师引导学生分析。提出下面的问题引发学生的思考： 　　①同学们已经观察到，漏斗中的蔗糖液面会高于烧杯中清水的液面，此时蔗糖液的上升是逆重力方向上升的，而且长颈漏斗的管径又不是很细，所以排除了毛细现象的原因，请你想一想，是什么力量使蔗糖液会逆着重力方向上升? 　　②如果把蒙住长颈漏斗的半透膜，换成全透性纱布，你认为蔗糖液面会上升吗？ 　　使学生得出半透膜的存在是发生渗透作用的关键。 　　③如果在烧杯中也放入与长颈漏斗中的相同的蔗糖液，你认为长颈漏斗中的蔗糖液还会上升吗？ 　　使学生得出浓度差是发生渗透作用的另一重要条件。 培养学生通过实际现象发现本质，找到规律的能力。 媒体展示动态图：动物细胞（红细胞）处于不同浓度溶液中的形态变化。 ①当外溶液浓度比细胞质的浓度低时细胞膜膨胀 ②当溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞皱缩 ③当外溶液的浓度比细胞质的浓度相同时，细胞不变化 ④如果把这个渗透装置再放置下去，漏斗中的液面会不断持续上升吗? 为什么？ 通过以上的分析，引导学生总结出，渗透作用是指水分子透过半透膜的扩散；发生渗透作用的条件是：一是有半透膜的存在，二是半透膜两侧具有浓度差；水分渗透的趋势是：水分子由浓度高的一侧向低的一侧渗透。 总结: 渗透作用发生的两大条件： 师：在搞清楚渗透系统满足的两个条件后，教师引导学生分析红细胞处于不同浓度溶液是所发生的现象,提示学生回答红细胞在什么情况下吸水或失水 生：观察—分析—回答： ①当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水膨胀 ②当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水皱缩 ③当外界溶液浓度=细胞液浓度时，细胞吸水与失水处于动态平衡，细胞形状未改变。 讨论： ①红细胞内的血红蛋白等有机物能够通过细胞膜吗？ ②红细胞的细胞膜是不是相当于半透膜？ ③当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 训练学生观察分析总结能力。并锻炼学生进行知识迁移的能力。 媒体展示 动物细胞亚显微结构 ④红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件? 生：分析,其一,细胞膜是一层具生物活性的选择透过性膜，对于小分子物质有些可以自由进出，有些不可以，红细胞内的血红蛋白等有机物不能够通过细胞膜.所以红细胞的细胞膜类似于上述的半透膜 师:此处要请学生注意，半透膜与选择透过性膜是有区别的。半透膜的透性是由半透膜上的孔隙大小决定的，即分子直径大于膜孔隙的物质不能通过半透膜，只有分子直径小于膜孔隙的物质才能通过，因此半透膜是一种物理膜；而选择透过性膜的透性是由膜上磷脂双分子层的物理化学性质和膜上蛋白载体共同决定的，当然大分子物质是不能透过膜的，但何种小分子物质透过膜是受到严格选择的，不单纯由该物质的分子直径而定，因此细胞的膜结构是生物膜。 生:其二,细胞质除了细胞器外其它为胶状的细胞质基质，具一定的溶液浓度，与外界溶液形成一定的浓度差，故红细胞的的细胞结构中具备发生渗透作用的两个条件:半透膜和浓度差.所以红细胞的吸水与失水可以看成是渗透作用。 师：给予肯定 总结：动物细胞发生渗透作用吸水 和失水细胞结构基础。 媒体展示 植物细胞亚显微结构 红细胞的吸水或失水的多少取决于两者溶液浓度的差值，当吸水或失水使两者浓度达到相等时，细胞就不再表现为失水或吸水性质。 其他动物细胞的吸水和失水原理与红细胞是一样的。 ▽与生活相关联：你可以回想当你吃比较咸的食物时，假如你吃腌制的咸菜，连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么 生：口干、失水。 问题探究：当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，稍等一会儿就可以见到有水分溢出，对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象，以上现象说明了什么问题？ 生：植物细胞同样也会失水和吸水。 师：植物细胞的失水和吸水是否也类似于动物细胞一样，为渗透作用？请作出假设并证明。 生：观察、讨论.、分析、总结、代表发言。 生：植物细胞的失水和吸水类似于动物细胞，为渗透吸水和失水。 以生活实际经历体会动物细胞的失水和吸水现象。 以生活中实例引入到新知识教学，引起学生的兴趣。 培养学生对结构与功能统一性的认识。 引导学生根据已有的知识来分析问题，解决问题。 分析：其一植物细胞的细胞膜和液泡膜都是具有生物活性的生物膜，它们具有与红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构，即也具备了相似的功能，选择透过性，故可以将植物细胞结构细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质合称原生质层，而完整的有生理功能的膜结构是选择透过性的，因此原生质层就相当于一层半透膜。 其二，植物细胞液泡中有细胞液，植物细胞外是环境溶液，它们之间被原生层这个半透膜隔开，且这两种溶液之间存在浓度差。所以成熟的植物细胞结构中具备渗透作用发生的两个条件，故成熟植物细胞可以发生渗透作用的。 师:总结：成熟的植物细胞发生渗透作用吸水和失水细胞结构基础。 师：从成熟植物细胞亚显微结构分析，原生质层可以充当半透膜，到底是不是真的可以呢？ 师：“如何通过实验来验证成熟的植物细胞中的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞就可以发生渗透作用 失水和吸水。 请设计一组实验，来验证该假设是否是正确的。 要求：10分钟时间，学生利用已准备的具体器材进行验证实验。 培养学生用实验来验证问题的可行性，培养学生的逻辑思维及动手能力。 师（10分钟以后）：要求学生讲述其实验思路及其具体过程，所得的结果及结论。 生：基本思路:将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察细胞大小原生质层细胞壁的位置及中央液泡的大小变化作好记录，然后又将其放入清水中，仍观察细胞大小、原生质层及中央液包的变化，表格记录实验结果。 中央液包 原生质层 细胞大小 蔗糖 变小 与细胞壁分离 稍小 清水 变大 紧贴细胞壁 稍大 分析结果—得出结论：由于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可以，故出现了细胞失水和吸水现象。 师：给予充分的肯定，肯定学生实验的思路的正确性及动手操作能力。并引导学生进一步探究： 植物细胞会不会由于吸水过多而涨破呢？ 生：由于植物细胞壁由纤维素与果胶构成，是水分子和溶质分子都可以通过的透过性膜，故特点是全透作用，而植物细胞壁又具一定的坚韧性，对植物细胞形态具有保护与支持作用，故植物细胞不会因吸过多水分而发生涨破。 引导学生对植物细胞壁特点的联系。 媒体展示： 质壁分离过程示意图 媒体展示： 质壁分离复原过程图示 师：总结，植物细胞结构中原生质层相当于一层透膜，当细胞液的浓度小于外界溶液浓度时，细胞液的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层出现一定程度的收缩，由于原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就称之为质壁分离现象。 师：强调 当外界溶液浓度＞细胞液浓度时—细胞失水—质壁分离 然后将其置于清水中，当细胞液的浓度大于外界溶液（清水）外界溶液的水分就透过原生质层进入细胞，当 细胞不断吸水，原生质层逐渐恢复原状，称之为质壁分离复原现象。 师：强调 当外界溶液浓度＜细胞液浓度时—细胞吸水—质壁分离复原 师：小结:细胞是生物体的结构和功能单位，动物细胞中细胞膜是一层具有选择透过性的生物膜,相当于一层半透膜，细胞质基质与外界溶液形成一定的浓度差是构成了渗透作用发生的两个条件。植物细胞中，原生质层同样具有选择透过性的生物膜,相当于一层半透膜，细胞液浓度与外界溶液浓度构成的一定的浓度差,是构成渗透作用发生的两个条件。所以,无论是动物细胞还是植物细胞都可以通过渗透作用吸水和失水的。 落实重点内容：质壁分离和质壁分离复原的概念 练习: 下面甲、乙图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图，请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：（甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，通过漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。甲图中：①为清水，②为30％的蔗糖溶液）。 （l）典型的渗透装置必须具备2个条件：①________________（指明甲图中相应部位），②___________。 （2）比较甲图中①和②处溶液浓度的大小○>○。 （3）丙图中④的名称为_________，甲图中的③相当于丙图中的___________，它与丙图中相应结构的区别是_____________。 （4）若把根毛细胞放入30 ％的蔗糖溶液中，它将出现___________，再放入清水中，它又出现__________。 （5）若把根毛细胞放入90％的蔗糖溶液中，它会出现什么变化？_______，过一段时间再放入清水中，此时根毛细胞与上题中放入清水中的变化一样吗？____，为什么？ 。 检测学生在这节课堂的学习效率并进一步巩固所学内容。 分析与解答 （1）答案应为“具有［③］半透膜”；膜两侧具有浓度差。 （2）由于甲图中①为清水，②为30％的蔗糖溶液，因此②的溶液浓度大于①的浓度。 （3）丙图中的④包括细胞膜、细胞质、液泡膜，因此称为原生质层，相当于甲图中的③。二者之间的区别是甲图中的③属于半透膜，没有选择透过性，而丙图中的④属于生物膜，具有选择透过性。 （4）把根毛细胞放入30％蔗糖溶液中，由于根毛细胞液浓度小于30％蔗糖溶液浓度，因而根毛细胞失水，会出现质壁分离现象。若把发生质壁分离现象的根毛细胞再放入清水中，由于根毛细胞浓度大于清水浓度，因而根毛细胞吸水，过一段时间又会出现质壁分离复原现象。 （5）若把根毛细胞放入90％蔗糖溶液中，会出现质壁分离现象（原理同上题）。过一段时间再放入清水中，由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞失水过多，会导致根毛细胞死亡，因此与上题的变化不一样，不能出现质壁分离复原现象。 四、教学反思： 本节课根据新课标的教学要求，对于细胞失水和吸水过程，将动物细胞和植物细胞作为统一模块进行一课时的集中教学，目的就是让学生将细胞作为整体模块来理解细胞的任何生理功能都有与之相适应的结构为基础。从上课的过程、学生的反应及课后练习的完成情况，经过本节课的学习，学生克服了以往教学中存在的不足：即对于动物细胞的失水和吸水情况，可以理解掌握了。 12

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