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被动运输教学设计
一、教材分析
本节课是高中生物必修一第四章《细胞的物质输入和输出》的第一节,是继细胞膜结构学习后的重要内容,为后续主动运输、胞吞和胞吐等内容奠定基础。本节主要讲解被动运输的三种方式:渗透作用、自由扩散和协助扩散,涉及细胞膜的选择透过性、半透膜概念、水分子进出细胞的原理以及动植物细胞的差异等内容。该部分既具有一定的抽象性,又与细胞生命活动密切相关,在生物教学中具有重要地位。通过本节学习,学生能够理解细胞与环境之间物质交换的基本方式,为理解生命活动的基本特征打下基础,同时培养学生的科学思维和探究能力。
二、学情分析
高一学生已学习了细胞的基本结构,特别是细胞膜的流动镶嵌模型,对细胞膜的基本组成和结构有初步认识,但对物质跨膜运输的具体方式理解较浅。学生在初中阶段接触过扩散、渗透等概念,但理解不够深入,尤其是对渗透作用与细胞生命活动关系的理解存在一定困难。学生对植物细胞的质壁分离与复原现象相对陌生,容易混淆质壁分离的原因与过程。在理解自由扩散和协助扩散时,学生往往难以准确区分两者的异同点,尤其是对于转运蛋白的作用机制理解有困难。此外,学生对分子层面的物质运动缺乏直观感受,在理解膜转运相关概念时存在抽象思维障碍。针对这些情况,教学设计中应注重概念的层层递进,通过多种直观演示和类比帮助学生构建清晰的认知框架,并设计适当的思维活动促进学生主动建构知识。
三、核心素养目标
1.生命观念
通过学习被动运输的原理,理解细胞与环境物质交换的基本特点,形成结构与功能观,认识到细胞膜结构决定其物质转运功能。
建立物质与能量观,理解被动运输过程中物质流动的原理,以及细胞如何通过不消耗能量的方式实现与环境的物质交换。
2.科学思维
培养学生运用比较思维,分析自由扩散与协助扩散、动物细胞与植物细胞水分进出方式的异同。
发展模型思维,通过半透膜模型理解细胞膜的选择透过性和物质运输原理。
加强逻辑推理能力,根据渗透作用原理推断不同溶液环境下细胞状态的变化。
3.科学探究
提高学生观察实验现象、分析实验结果的能力,特别是通过质壁分离实验理解植物细胞渗透作用的原理。
培养学生设计和改进简单实验的能力,如能根据实验目的设计验证渗透作用的实验装置。
4.社会责任
通过学习细胞与环境的关系,培养学生生态意识,理解生物体内环境稳态的重要性。
引导学生认识到生物学原理在农业、医疗等领域的应用价值,激发服务社会的责任感。
四、教学重点难点
教学重点
渗透作用的概念及其发生条件
自由扩散和协助扩散的特点及其实例
植物细胞质壁分离与复原现象的原理
教学难点
渗透作用中水分子扩散方向的判断
自由扩散和协助扩散的区别与联系
植物细胞质壁分离与复原过程的理解与判断
五、教学过程
(一)情境导入:细胞与环境的物质交换
师:(展示图片:细胞在染液中的照片)请同学们仔细观察图片,为什么有的细胞被染上了颜色,有的没有?
学生:活细胞没有被染色,而死细胞被染色了。
师:非常好的观察!为什么会出现这种现象呢?这与细胞的什么结构有关?
学生:可能与细胞膜有关,活细胞的细胞膜可以阻止染料进入。
师:是的,这正是由于细胞膜的选择透过性。今天我们就来探究细胞是如何控制物质进出的,特别是被动运输的三种方式:自由扩散、协助扩散和渗透作用。(板书课题:4.1被动运输)
(二)探究一:渗透作用的原理
师:生活中我们都有过这样的体验:香水的芳香分子在空气中扩散,我们能闻到香味。请思考:什么是扩散?扩散的方向是怎样的?
学生:扩散是分子从高浓度区域向低浓度区域自发运动的现象。扩散的方向是从高浓度到低浓度。
师:很好!现在让我们通过一个简单的实验模型来理解渗透作用。(演示渗透装置:装有蔗糖溶液的漏斗,漏斗口覆盖半透膜,浸入清水的烧杯中)
师:观察一段时间后,大家发现漏斗管中的液面有什么变化?为什么会这样?
学生:液面上升了。可能是水分子从烧杯中穿过半透膜进入了漏斗中。
师:没错!这就是渗透作用。请同学们思考:渗透作用与一般扩散有什么区别?
学生:渗透作用是水分子通过半透膜的扩散,而一般扩散不一定需要半透膜。
师:非常准确!(板书:1.渗透作用:水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散,称为渗透作用。)
师:请大家思考:如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗?为什么?
学生:(小组讨论后)不会。因为随着液面升高,水柱产生的压力会加快漏斗中的水分向外扩散,最终两侧水分扩散速度达到平衡,液面不再上升。
师:很好的分析!这种平衡状态下,液柱施加的压力就是我们所说的渗透压。现在请思考:如果用纱布或不透水的塑料布代替玻璃纸,结果会怎样?
学生:纱布不是半透膜,溶质和溶剂都能通过,不会形成浓度差;塑料布完全不透水,水分子无法通过,也不会发生渗透作用。
师:如果将
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