《细胞大小与物质运输的关系》教学设计

细胞大小与物质运输的关系教学设计设计思路：细胞大小与物质运输的关系为模拟性探究实验，实验过程比较简单，但是需要学生运用联想把模拟实验结果迁移至真实的细胞，通过对试验结果的分析，总结细胞大小与物质运输速率之间的关系。理解细胞不能无限长大的原因。由于NaOH溶液有腐蚀性，且要保证琼脂块接触到NaOH溶液的时间要相同。我们把实验做了如下改进。用含有淀粉的琼脂块代替酚酞的琼脂块，用碘液代替NaOH溶液。以及将不同大小琼脂块装在小网兜内侵泡在碘液中。既可以在没有搅拌的同时达到对物质充分吸收的效果，有保证了侵泡相同。实验教学分析：内容分析“细胞大小与物质运输的关系”是一个模拟实验。实验中以含有酚酞的琼脂块模拟细胞,以NaOH溶液模拟被细胞吸收的物质。再通过测量NaOH扩散进入琼脂块“细胞”的深度,获得相应数据。学生经计算、比较不同体积琼脂块“细胞”吸收物质的速度,联想细胞大小与物质运输的关系,进而理解细胞不能无限长大的原因。学情分析1学生在初中已经学习过细胞增殖等知识，也知道本实验中淀粉遇碘变蓝色原理。2对探究实验的过程和方法有一定的认识，在操作技能上也有一定的基础。3学生普遍习惯于对直观事物的观察和描述，现用模型来代替细胞具有一定的抽象性，需要学生运用联想迁移进行思考，存有一定的难度。教学条件分析:本实验用到的试剂和材料都是常见的，并且是市场上随便可以买到的，其中要用到多媒体，所以教师或实验室要求能展示多媒体。教学重点：重点：探究细胞大小与物质运输的关系。（由于细胞微小，有肉眼无法观察且无法测量，只能通过模拟实验来探究得出“细胞不能无限长大”的原理。）难点：运用联想把模拟实验结果迁移至真实的细胞。理解理解细胞大小与物质运输的关系（为了很好的运用联想把模拟实验结果迁移至真实的细胞对结果分析，在分析中我们主要要借助数学模型、教师精讲、联系技能训练的方法来帮助学生运用联想迁移进行思考，突破难点。）实验目标：通过模拟实验结果的分析说出琼脂块大小与碘液渗透速率的关系及细胞大小和物质运输的关系，总结细胞不能无限长大的原因。实验准备：教师准备:实验必须的器具刀、吸水纸、烧杯、用纱网自制(7cm7cm6cm)小网兜；制备含淀粉琼脂块、碘液。学生准备：毫米刻度尺。小组分配（前后四人一组）教学流程图：教学过程：教学步骤教师活动学生活动教学意图情境导入1播放一个幼苗快速生长发育的（延时拍摄）视频导入观察思考激发学习兴趣引发学生思考。探究实验由于细胞很小，我们无法用真实的细胞进行实验，只能用模型替代。介绍模拟实验、实验原理、实验内容等。由于NaOH有腐蚀性，引导学生设计出一个安全的新方案，展示实验步骤，出示表格11、切琼脂块（1cm一块、2cm、3cm各两块）。2、碘液扩散3、计算填写附表1。4、10min后切琼脂块测量学生记录模拟实验原理：琼脂块模拟的是细胞，NaOH溶液模拟的是扩散进入细胞的物质。设计出一个安全的新方案，用用含有淀粉的琼脂块代替酚酞的琼脂块，用碘液代替NaOH溶液。按照现有座位，前后四人一组实施实验。将切好的琼脂块单层平放在自制小网兜底部侵入含碘液的大烧杯中（注意琼脂块不要相互接触，网兜不要接触大烧杯底部）计算面积、体积、相对表面积后填写附表1分析数据总结体积与相对表面积的关系。各取一块切开、观察、测量、填写附表1。另两块放回大烧杯。明确细胞模型模拟的原理，目的，运用所学知识对实验进行改进用网兜既可以使琼脂与碘液充分接触又能保证接触时间相同还能避免碘液染手。培养观察、测量、等技能，另两块以备下阶段使用分析实验1、实验数据有什么特点？引导学生认识试验指标的意义（1）相对表面积（S/V）：代表琼脂块和外界物质交流的有效面积。（2）单位面积扩散深度(H)：代表单位面积物质运输效率（3）相对表面积（S/V）单位面积扩散深度(H)=琼脂块物质运输效率=扩散体积/整个琼脂块体积完成附表1教师精讲：如果细胞过大，相对表面积会越小，物质运输效率越低而至细胞不能及时获取营养物质和排出代谢废物而无法生存实验数据交流：各组汇报所测得碘液扩散深度（0.5cm）分析实验数据特点：1、琼脂块大小与相对表面积的关系：琼脂快的相对表面积随着琼脂快的增大而减小2、碘液扩散深度：不同大小琼脂快碘液扩散深度相同。运用数学和公示理解试验指标的意义分析附表1数据、得出实验结论实验结论：琼脂快越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。细胞越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。用数学公式解释代表意义学生容易理解，特别是物质扩散效率=（S/V）H=SH /V=扩散体积/琼脂块整个体积运用联想把模拟实验结果迁移至真实的细胞通过精讲帮助学生知识迁移分析实验20min后你们能预测发生反应的深度吗？2、这些数据和我们预测的又什么差异，为什么？3、能得出什么结论教师精讲：可见，如果细胞体积过大，细胞内部的物质转运空间增大、传递和交流的速度变慢而至生命活动不能灵敏的调控和缓冲。(预测深度1cm)20min后测量琼脂块发生反应的深度(0.7cm)并填写附表1。交流数据。比我们预测的数据要小，碘液继续扩散的速度减慢了。得出结论：体积太大，物质在内部运输速率降低。：通过精讲帮助学生知识迁移评价与总结细胞调控中心-细胞核。一般细胞核不会随细胞体积的扩大而增加。教师精讲：细胞过大，细胞核的“负担”就会过重无法调控细胞质活动。引导总结细胞不能无限长大的原因细胞不能无限长大，所以生物体的生长主要靠什么？分析细胞不能无限长大的原因三：细胞核限制了细胞不能无限长大。学生总结表述。1、细胞相对表面积限制了细胞不能无限长大2、细胞内物质运输和交流与细胞体积的关系限制了细胞不能无限长大3、细胞核限制了细胞不能无限长大。学生回答;靠细胞分裂增加细胞数目。实现生物体的生长。运用联想把模拟实验结果迁移至真实的细胞理解细胞分裂的必要性技能训练高等动植物细胞的直径大多数在20um-30um之间。但也有一些比较大的细胞，它们为什么能存在呢？1、草履虫图片;体长只有180280微米，它是如何解决相对表面积小和细胞和调控范围的？2、人卵细胞的直径高达200微米，鸵鸟卵细胞的直径达5厘米，它们是怎么解决营养问题的？3、既然细胞越小，细胞的物质运输效率越高，是不是细胞体积越小越好呢？（提示：见教材）观察草履虫结构图在老师引导下回答问题。把知识进行延伸，把模型迁移到细胞。实验小结板书设计：琼脂块的边长/cm表面积/cm2（S）体积/cm3(V)表面积(S/V)10min碘液扩散深度扩散体积/琼脂块整个体积20min碘液扩散深度123结论：限制细胞不能无限长大的原因1、2、3、问题研讨：1、本实验中由于琼脂块没有细胞膜结构，我们通过实验只是探究的是物质以自由扩散方式进行的交流，协助扩散和主动运输的物质交流我们无法探究。所以，模拟实验中物质的吸收与真实细胞对物质的吸收还有很大差距。2、建立下面数学模型，用细胞膜的“负担太重，来解释细胞不能无限长大的原因学生更易理解。细胞越大，所需的吸收和排除的物质就越多，通过模拟实验我们看出扩散深度是相