第1节
物质跨膜运输的实例
●从容说课
本节利用一些具体例子和资料，介绍了两方面的内容：
1.水分子是顺着相对含量的梯度跨膜运输的。
2.一些离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的，最后总结出细胞膜是选择透过性膜。实例主要突出的是水的跨膜运输方式——渗透。要让学生明确这几个问题：扩散与渗透的区别；原生质层与原生质的区别；细胞与渗透装置的共同之处（一个成熟的细胞就是一个渗透系统）；半透膜与选择透过性膜的区别和联系；细胞在什么情况下吸水和失水。
本节实验是一个“探究实验”，这也是学生高中阶段第一次接触“探究实验”，要逐步教会学生进行探究的基本方法和步骤。虽然实验本身很简单，关键是要引导学生如何从生活现象中发现问题，提出有价值的问题，引导学生学会如何分析问题作出假设，并根据所做的假设来设计实验，考虑实验操作的具体细节（材料、用具、试剂的选择，操作步骤，结果预期，设计记录表格等），这才是最重要的。
本节可以分2课时进行，第一课时着重介绍探究实验的一般方法和步骤，第二课时则进行实验，分析实验结果，得出结论。结合对实验的分析来介绍渗透装置和渗透作用，指出一个成熟的细胞就是一个渗透装置，最后通过书本中的资料分析得出：（1）离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的；（2）细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出细胞在什么情况下吸水和失水。
（2）举例说明细胞膜是选择透过性膜。
（3）熟练制作临时装片和操作显微镜观察。
2.过程与方法
（1）尝试从生活现象中提出问题，作出假设。
（2）学习进行探究问题的一般方法和步骤。
3.情感态度与价值观
（1）参与课堂讨论与交流。
（2）养成良好的实验习惯，如及时清洗和摆放实验用具，爱护实验室卫生等。
●教学重点
1.如何进行探究实验，其基本方法和一般过程。
2.渗透作用；细胞是一个渗透系统。
3.细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
●教学难点
1.如何发现问题和提出问题。
2.如何设计实验过程（材料、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测，操作的细节）。
3.细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。
●教具准备
1.渗透演示实验。
2.萝卜条吸水和失水的演示实验。
3.渗透原理的多媒体演示课件。
●课时安排
2课时
第一课时
探究细胞的吸水与失水
●教学过程
［课前准备］
课前老师准备好萝卜条吸水和失水的演示实验，取三块形状大小相同的萝卜条，一块置于盛有清水的烧杯中，一块置于盛有盐水的烧杯中，一块用培养皿盛放以作对照。此实验一般需要半小时就可以有明显的结果。
［情境创设］
今天我们开始学习第4章《细胞的物质输入和输出》，无论是从个体层次还是细胞层次来看，生命系统并不是一个孤立封闭的系统，它要不断与外界发生物质和能量的交换，包括从外界摄入物质（如我们吸入氧气、吃饭等），同时也包括及时地把代谢产生的废物排出体外（如呼出二氧化碳，排尿，出汗等）。那么这一章我们着重探讨在细胞层次上物质是如何输入和输出的。
首先我们来看这样几个生活中的例子：
（1）你吃比较咸的食物时，例如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？为什么？
学生：会有干燥难受的感觉，因为口腔和唇的细胞失去水分，即水分的输出。
（2）当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的？
学生：菜馅细胞失去的水分，即水分的输出。
（3）蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？
学生：菜叶又重新变得硬挺起来了，叶面伸展，即水分的输入。
（4）老师展示课前准备好的萝卜条失水和吸水的实验，介绍实验过程，展示实验结果。问：两个烧杯中的萝卜条为什么会出现明显的不同呢？
学生：清水中的萝卜条吸水，即水分的输入；盐水中的萝卜条失水，即水分的输出。
（5）你还能想到哪些类似的例子呢？
……
［师生互动］
1.提出问题
教师：结合上面这些例子，特别是萝卜条吸水和失水的这个演示实验，如果深入思考的话，你可以提出什么问题？将问题写下来。
学生：①细胞会失水吗？（渗出的水是细胞内的水还是间隙的水）
②细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢？
③水分是如何进出细胞的？
……
教师：大家一起来讨论一下提的问题哪些是有价值的，值得探究的？
学生：②和③两个问题提得好，可以探究。
教师：我们要学会善于从生活中的现象中发现新的问题，提出问题。许多科学家发现也就是在平时看似习以为常的现象或者一些偶然巧合的现象中提出来的，例如牛顿就从苹果掉下来的现象中提出地球引力的问题；细菌学家弗莱明从一个长了青霉的细菌培养皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用，从而提取出青霉素的。当然这要求我们要有敏锐的观察能力和敏捷的思维。爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要。”可以说“提出问题的能力”是人们素质的一个重要组成部分,是创造发明的源泉之一。
好，提出了一个有价值的问题以后，我们如何去研究它呢？这节课我主要是告诉大家探究问题的一般方法和步骤。
2.作出假设
当一个问题提出来后，首先我们要对现象进行分析，结合已有的知识（必要时还要查找一些资料）和生活经验，对提出的问题作出一个尝试性的回答。我们叫“作出假设”。
比如我们研究“细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢”，综合分析以上几个例子——嗑瓜子引起口干，菜馅渗出水，还有盐水中的萝卜条失水，它们的共同点是细胞外有一定的盐分，所以可以推理“是不是当细胞外界溶液的浓度过大或者说大于细胞内的浓度时，细胞会失水呢？反之如果细胞外溶液低于细胞内溶液的浓度时细胞则会吸水”，作出了一个假设。
那作出的假设正确与否呢？就需要通过实验来验证，那么接下来我们就要设计一个实验，创造我们假设中所提出的条件，来检测细胞是否发生失水或吸水。
3.设计实验
教师：那这个实验的设计上我们需要考虑哪些细节呢？
首先我们要考虑“选择怎样的细胞材料来进行实验”，脱开书本，假如你是第一次碰到这样的问题，你会考虑选择怎样的材料呢？
学生：树叶；菜叶；血细胞；花瓣。
……
教师：大家可以打开思维来想，刚才你们提的材料很好，都可以用来尝试，或许这些材料都能成功，但也可能一些材料不能助你成功。同时你们也想一想这个实验要用到哪些工具，你如何判断细胞失水了还是没有失水？
学生：用显微镜观察。
教师：很好，当你选用了显微镜以后，你的选材就应注意要尽可能选容易做成装片的，在显微镜下容易观察到的（如细胞比较大，或细胞有颜色等，如果没有颜色，能不能染色？染色要注意什么）。比如洋葱表皮细胞有紫色，也很好撕取做成装片，就可以考虑，那大家还能不能想到其他什么好材料呢？
学生：水绵，水绵是绿色的，水绵是单层细胞。
那葫芦藓也可以，它的叶是一层细胞的。
美人蕉的花瓣表皮细胞中液泡颜色呈现鲜红色。
紫鸭跖草表皮容易撕取，紫色液泡大而明显，很容易找到。
……
教师：大家的思路开始打开了，想得很好，那究竟这些材料好不好，大家也可以做为一个课题来研究，多选几种材料都试试，进行比较。
好，那接下来我们还要考虑选用怎样的试剂好呢？
学生：盐水。
教师：还有没有其他的呢？
学生：糖水；
醋酸；
海水。
……
教师：想得很好，这里我们同样也考虑这些问题，我们选的试剂会不会对细胞有伤害？能否保证细胞是活的？如醋酸就可能对细胞产生伤害；试剂的浓度我们最好是能控制的，海水的浓度我们不好控制。还有试剂要是容易获得的。所以这里大家提的盐水和糖水是比较好的。
材料、用具、试剂都选好了，接下来我们要考虑整个实验具体的操作步骤该如何。是先把洋葱泡在盐水中，10分钟后取出做成装片，显微镜下检测；还是先做好装片，再想办法往里加入试剂呢？
学生：先做装片再加试剂好，这样可以在显微镜下监控细胞失水的变化过程。
教师：很好，现在我们还有一个重要的问题，那就是要预期一下实验结果，加了高浓度糖水后细胞会发生怎样的变化呢？
学生：细胞会缩小。
图4－1－1
1.正常细胞
2、3.发生了质壁分离的细胞
教师：对，细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层（包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。注意：原生质层和原生质两个概念是不同的，原生质则指细胞内的生命物质，整个动物细胞都是一团原生质，而植物细胞除细胞壁外的其他所有物质是一团原生质）比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。所以观察到质壁分离可以作为细胞失水的表现。
预测了实验结果后，我们可以设计一个表格来记录实验结果。这个实验中的表格就比较简单了。
中央液泡的大小
原生质层的位置
细胞大小
0.3
g/mL蔗糖溶液
清水
4.开展实验
好，当所有这些实验的细节都考虑清楚了以后，我们就可以开始实验了，下节课我们就到实验室完成这个探究实验。
5.记录结果
6.分析结果，得出结论
做完实验后，我们要对实验结果进行分析，实验结果是否与预期相吻合？是否支持了我们最初的假设？
当实验结果与预期不符时，我们要多思考，也不要急于认定假设不成立，要考虑会不会是因为实验操作的不正确导致不能达到预期结果的？会不会有什么干扰因素呢？
例如这个实验中，如果开始使用了0.8
g/mL的蔗糖溶液，很快就观察到了质壁分离，但后来加清水怎么也不能使细胞发生质壁分离复原，能否断定当外界浓度低的时候细胞不能吸水呢？
学生：不能。
教师：那为什么会出现与预期不符的结果呢？就要多思考了，有没有谁能想到呢？
学生：会不会因为蔗糖浓度过高了，导致细胞失水过快而死亡了。
教师：很好，回答得很正确。所以无论实验成功也好，失败也好，都要认真分析。
如果确实找不到实验设计上的原因也找不到实验操作上的原因，始终也未能得到预期的结果，这就要认定假设是错的了。这时又要重新回头做新的假设，然后设计别的实验了。失败不要紧，很多伟大的发现都不可能一次就成功的，都是要经过多次，有的甚至千百次的失败后才成功的。失败是成功之母嘛。
［教师精讲］
进行科学探究的方式是多种多样的。一般来说，其基本过程具有六个要素：提出科学问题；进行猜想和假设；制定计划，设计实验；观察与实验，获取事实与证据；检验与评价；表达与交流。某些探究过程只包含其中的几个要素，而且也不一定按上面呈现的顺序进行。我们进行科学探究主要是领悟科学探究的思想，培养自己进行科学探究所需要的能力，增进对科学探究方法与过程的理解。科学探究能力是通过完成部分探究活动和完整的探究活动而形成和发展的。
［评价反馈］
1.精选练习
（1）酵母菌培养基中，常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抵制了微生物的生长，原因是
A.改变了酵母菌的pH
B.碳源太丰富
C.细胞失水影响其生活
D.葡萄糖不是酵母菌的原料
（2）当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3
g/mL的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间将
A.紧紧靠在一起
B.充满细胞液
C.充满蔗糖溶液
D.充满清水
答案：（1）C
（2）C
［课堂小结］
我们这节课就到这里，主要是告诉大家探究的一般方法和基本的步骤：提出问题→作出假设→设计实验→开展实验→记录结果→分析结果，得出结论→表达与交流。下节课我们就到实验室来完成这个实验。
［布置作业］
课后完善本实验的设计，理顺操作步骤，预期实验结果并思考：
1.假如细胞壁相当于一层半透膜，实验结果会有什么不同？
2.如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
［课后拓展］
请根据下述条件设计一个实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析结果：一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250
mL烧杯1只、半透膜制成的透析袋子只、有刻度玻璃管1支、细线1根、支架1个。
提示：此题主要考查设计实验的能力。设计实验的目的（提出问题）：鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液。设计实验依据的原理：渗透作用原理。实验材料和用品的选择：制作一个渗透装置和进行渗透作用测量的材料、用品。合理安排实验步骤参见下面的答案。对实验结果的预测和分析参见下面答案。得出科学的结论：明确实验目的→实验依据的原理→实验材料和用品的选择→合理安排实验的步骤→对实验结果的预测和分析→得出科学的结论，这是设计实验的基本思路和程序。
（1）实验步骤
①将一瓶中的蔗糖溶液倒入烧杯中。②将另一瓶中的蔗糖溶液装满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。③将插有刻度玻璃管的透析袋放入盛有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录刻度玻璃管液面刻度。④一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。
（2）结果分析
如液面升高，则透析袋中的溶液是0.3
g/mL的蔗糖溶液，烧杯中的溶液为0.1
g/mL的蔗糖溶液。反之，可推测透析袋中是0.1
g/mL的蔗糖溶液，烧杯中的溶液为0.3
g/mL的蔗糖溶液。
●板书设计
第4章
细胞的物质输入和输出
第1节
物质跨膜运输的实例
第一课时
探究细胞的吸水与失水第四章第一节物质跨膜运输的实例教案
一、教学目标
（1）知识与技能：
①说出细胞在什么情况下吸水和失水；
②列举说明细胞膜是选择透过性膜；
③熟练制作临时装片和操作显微镜观察。
（2）过程与方法：
①尝试从生活现象中提出问题，作出假设；
②学习科学探究的一般方法和步骤。
(3)情感态度和价值观：
①领悟科学探究的思想方法，培养学生质疑、求实、创新以及勇于实践的科学态度和精神；
②学生在合作学习的过程中，学会与人交流、尊重他人；
③在实验操作中，养成良好的实验品质。
二、教学重点和难点
（1）教学重点：
①如何进行探究，探究实验的基本方法和一般过程；
②渗透作用的定义；
③选择透过性膜的定义。
（2）教学难点：
①尝试提出问题、作出假设；
②进行探究植物细胞吸水和失水的实验设计和操作；
③细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。
三、教学过程
教学环节
教
师
活
动
学生活动
设计意图
评
价
创设情境、导入新课
复习：细胞膜的组成和功能？
设问：细胞膜具有控制物质进出的作用，那么是不是所有的物质都能进出细胞？引入新课：细胞膜是怎样控制物质进出细胞的？今天，我们以水分为例，共同探讨水分是怎样通过细胞膜进出细胞的。
回忆旧知识，思考、回答、质疑。
通过创设问题情境，引导学生寻找新旧知识的结合点，启发思维，产生质疑，激发探索新知的欲望。
理解细胞膜是系统的边界，很想进一步了解物质是怎样跨膜运输的？
演示渗透现象、讨论分析、构建知识
探索新知
1、“问题探讨”：渗透作用的实验现象
（1）演示实验：一滴红墨水滴入到清水中，出现什么现象？
（2）提出探究问题：如果两种不同的溶液被一层半透膜隔开,结果又会怎样
播放渗透装置图片，教师演示并进行解释：烧杯中是清水，漏斗内是30%的蔗糖溶液，两种不同的溶液被一层玻璃纸（或鸡蛋壳膜、膀胱）隔开，实验开始时，漏斗内外的液面在同一水平面上。思考：静置2
h后，漏斗内的液面会上升还是下降？为什么？学生观察与讨论：①渗透作用进行时，蔗糖分子和半透膜两侧的水分子是否都通过半透膜？②半透膜两侧水分子的通过数量一样吗？为什么？③漏斗的液面会无限上升吗？为什么？④如果用一纱布代替半透膜，结果会怎样？原因？⑤如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果又会怎样？原因？（3）启发学生自主构建渗透作用的概念和条件并总结：①渗透作用：水分子顺着相对浓度梯度跨膜运输的现象。②条件：①要有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。
学生观察思考、合作讨论，代表回答问题，并在教师的启发下，自主构建渗透作用的概念和条件。
利用动画演示，增强直观感；设计问题问题驱动学习,培养学生的观察、比较、分析的能力，以及综合不同学科知识的能力。同时，给学生适当的鼓励，有利于提高学生主动参与学习的积极性。
培养学生的归纳能力及友好的合作精神。
学生能够通过观察、比较，并综合不同学科的知识进行分析、归纳和总结，但在语言的陈述上还有待进一步的提高。
讨论分析动物细胞的吸水和失水
1、（过渡）请同学们设想一下：若把一些活的动、植物细胞也放入与渗透装置相似的液体环境中，将会出现什么结果呢？2、引导学生回忆“制备细胞膜”的实验，组织学生阅读书本P60图4-1“水分进出哺乳动物红细胞的状况”图，创设问题，组织讨论分析：(1)图中所示的红细胞出现了什么现象？为什么？(2)当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？(3)你认为红细胞的吸水和失水多少取决于什么条件？(4)红细胞内的血红蛋白等有机物透过细胞膜吗？这说明红细胞的细胞膜相当于“渗透装置”中的什么膜？3、引导总结：动物细胞相当于一个渗透装置，会发生渗透吸水和失水。
学生做各种各样的猜想,并通过回忆旧知识、观察思考、分析讨论、得出结论。
引导学生怎样把无生命的物理装置与有生命的动、植物细胞联系在一起，并利用新旧知识的结合点，培养学生知识的迁移能力，学会大胆猜想，同时培养学生观察、比较和分析、总结，进而得出科学结论的能力。
学生思维活跃，能利用已有知识以及相关图文顺利回答问题，能认可“动物细胞相当于一个“渗透装置”的观点。
资料分享、尝试提出问题作出假设
1、引导学生进行资料的交流与分析：在日常生活里,
白菜放置时间长了,以及萝卜条放在盐水中,都会萎蔫；而卖菜的阿姨经常向青菜上洒水,青菜变得硬挺。2、引导思考：①这些实例都说明了什么？②根据这些实例，你能进一步提出你想探究的问题，并作出对应的假设吗？
通过资料，利用已有的知识、经验进行实例分析，尝试提出问题、作出假设。
结合生活实际，提高生物学知识运用的能力，同时引导学生从生活的实例中发现问题、提出问题、作出假设。
学生能列举许多生活实例并理解这些例子与动、植物细胞的吸水和失水有关，但自主提出问题和作出假设的能力较差。
实验探究植物细胞的吸水和失水
1、提出探究问题：植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？
图片展示：成熟植物细胞结构图。
提供信息：①成熟植物细胞具有中央大液泡，占整个细胞很大比例，因此成熟植物细胞内的液体环境主要考虑液泡中的细胞液。
②细胞壁的特点：全透性。
③细胞膜、液泡膜都是半透膜。
④原生质层：包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
2、教师引导，作出假设：原生质层相当于半透膜。
预测实验结果：
当细胞液浓度
﹥外界溶液浓度，细胞吸水，质壁分离；
当细胞液浓度
﹤外界溶液浓度，细胞失水，质壁分离复原
在此处，教师可以适当补充：细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩，但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，原生质就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。
3、设计实验
实验材料、试剂、用具的选择
材料的选择：有颜色的还是没有颜色的，细胞小的还是相对比较大的，为什么？
试剂的选择：糖水、盐水、海水、酒精？
实验用具的选择：植物细胞的吸水和失水是一个微观的过程，必须通过什么工具来观察？4、进行实验5、师生共同归纳总结、得出结论：
植物细胞是一个渗透装置：①原生质层可看作半透膜。②当外界溶液的浓度>细胞液的浓度时，细胞失水，出现质壁分离；当外界溶液的浓度<细胞液的浓度时，细胞吸水，出现质壁分离复原。
学生观察、思考、合作讨论。进行实验。
引导学生逐步领悟探究过程的一般方法与基本思想，培养学生实验设计、动手操作、语言表达、分析归纳的能力；通过问题的具体讨论，引导学生发散思维，加深对知识的理解和应用，培养学生的求实、质疑、探索的精神。
通过问题的设置，使学生在思考领悟到选择合适实验材料、试剂的重要性。
学生能够领悟到探究过程的一般方法与步骤，但对具体的实验设计、动手操作以及一些实验细节问题的处理，还有待进一步的强化和提升。
资料分析及讨论
引导学生阅读资料，分析资料小组合作完成讨论题：①水稻培养液中的钙离子和镁离子浓度卫生么会升高？②不同作物对无机盐的吸收有差异吗？离子的跨膜运输跟水分子的跨膜运输一样吗？③细胞对物质的吸收有选择性吗？这种选择性是如何体现的？有普遍性吗？师生共同归纳总结，得出结论：离子的跨膜运输并不一定是顺着相对含量梯度；细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
学生合作讨论
通过问题的设置，使学生在思考中领悟到离子的跨膜运输是具有选择性的。
学生思维活跃，能利用已有知识以及相关图文顺利回答问题，能认可“离子的跨膜运输并不一定是顺着相对含量梯度”这一观点，并能够得出细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜这一结论。
总结评
价
引导学生对本节内容进行总结，着重指出探究的一般方法和基本步骤，点评学习情况；组织学生填写探究评价表；布置作业。
总结本节所学知识，进行自评、互评。
知识系统化，及时引导自我反馈与评价，促进学生积极主动地参与探究活动。
有助于提高学生自我监控、自我评价、自我发展的能力。
四、配套练习
【基础练习】
1、以下可以发生渗透作用的是（
D
）
A.煮熟的马铃薯条放入水中
B.把干种子放在清水中
C.烈日下菠菜叶子下垂
D.放在盐水中的萝卜变软
2、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（
B
）
A、根细胞从土壤中吸收的养分过多
B、根细胞不能从土壤中吸水
C、根系不能将水向上运输
D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
3、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（
D
）
A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用
B、盐水中的Na＋不利于细菌的生活
C、盐水是中性的，不适于细菌的生活
D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡
4、将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如右下图。你认为这3个细胞在未发生上述情况之前，其细胞液的浓度依次是
（
A
）
A．A>B>C
B．A
C．B>A>C
D．B5、将某植物细胞置于大于该细胞液浓度的硝酸钾溶液中，一段时间后在显微镜下观察，发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞
（
B
）
①为死细胞
②为根尖分生区细胞
③大量吸水
④大量失水
⑤质壁分离后又自动复原
A.①②③
B.
①②⑤
C.②③⑤ D.③④⑤
6、下列现象属于渗透作用的是
(
C
)
①水分子通过植物细胞的细胞壁；②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜；③蔗糖分子通过细胞壁；④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜；⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层
A.①②③ B.③④⑤ C.②④⑤ D.①③⑤
【拓展提升】
7、将等量的NH +4、PO42-、K+、Ca2+共同置于500mL水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，几小时后测定混合液中上述四种离子和水的含量变化如下：
项
目
H2O
NH
K+
Ca2+
PO
减少量
0%
83%
72%
97%
84%
下列分析与解释正确的是(
D
)
①离子大量减少而水却没有减少，说明根对水分的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程
②四种离子都减少，说明根对这些离子都有吸收
③根对四种离子的吸收量有差异，说明根对离子的吸收具有选择性
④Ca2+比K+明显减少，说明水稻根细胞膜上运输Ca2+的载体比运输K+的载体多
A.①② B.①③ C.②③ D.都正确
8、下列能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离及其复原过程中，液泡体积变化的图
形是（
B
）
9、用完全培养液在相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子，与实验开始时各种离子浓度之比如右图所示。该实验的结果不能说明（
C
）
A．植物根对水分的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
B．植物对离子的吸收有选择性
C．植物对离子的吸收与溶液中离子的浓度有关
D．水稻吸收Si的载体多
10、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）
（1）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？______________________________。
（6）盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是
_______________________________。
11、给你两个大小相同的萝卜（新鲜的），10%的盐酸、蔗糖、蒸馏水、显微镜、玻片、小刀、烧杯、吸水纸等材料用具。请从中选用部分器材，用最简单的方法，设计一个小实验，验证植物细胞吸水和失水的原理。
（1）你准备选用的实验材料和器具是：
（2）操作过程是（写出要点即可）：
。
（3）过一段时间后，你所观察到的实验现象是：
。
。
（4）实验结论是：
。
12、请根据下列有关实验及结果，回答问题：
《植物细胞质壁分离和复原》实验
组别
处理
结果
a
①材料置于0.3g/mL蔗糖溶液中
①发生质壁分离
②然后将材料移到蒸馏水中
②质壁分离复原
b
③材料置于0.6g/mL蔗糖溶液中
③迅速发生质壁分离
④然后移到蒸馏水中
④质壁分离不能复原
c
⑤材料置于7%的尿素溶液中
⑤开始发生质壁分离，然后渐渐复原
d
⑥材料放入100℃热水中3分钟取出，重复a组实验
⑥未发生质壁分离
①洋葱表皮细胞在a、b、c三组实验中均发生质壁分离现象，除均存在中央液泡外，其结构上的原因还有
。
②
a组实验的原理是
。
③出现b、d组实验现象共同的原因是
。
④
c组实验结果说明
。
答案：10、提示：本题以渗透作用的实验为切入点，联系有关的物理和生物学知识及有关实验内容，考查学生对知识的综合运用能力及观察识图能力。此题考查的知识点有渗透作用及发生渗透作用的两个基本条件，原生质层与选择透过性膜，质壁分离及质壁分离复原等。
（1）具有③半透膜 膜两侧溶液具有浓度差
（2）②＞①
（3）原生质层 ④ 甲图中的③属半透膜，没有选择透过性，而丙图中④属生物膜，具有选择透过性 （4）质壁分离现象 质壁分离复原现象 （5）质壁分离现象 与上题变化不一样，不能出现质壁分离复原现象 由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞过度失水死亡
（6）土地溶液浓度大于根毛细胞液的浓度，造成根毛细胞失水，出现萎蔫现象
11、（1）萝卜、蔗糖、蒸馏水、小刀、烧杯
（2）①配制浓蔗糖溶液；②在两只萝卜上用小刀各挖一个洞；③在洞内各分别注入蒸馏水和浓蔗糖溶液；④结果观察
（3）注入蒸馏水的萝卜，洞内液面降低，萝卜硬挺；注入浓蔗糖溶液的萝卜，洞内液面上升，萝卜软缩。
（4）当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞渗透吸水；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水。
12、(1)①细胞壁的伸缩性较小，原生质层的伸缩性较大
②细胞液通过原生质层与外界溶液发生渗透作用(或当外界溶液大于细胞液时，细胞失水，反之，则细胞吸水)
③死亡的细胞不发生质壁分离复原现象
④尿素是小分子物质，可以通过细胞膜进入细胞内部。
五、教学反思
由于本节教学内容十分接近生活，
因此采用“过程式的教学”和“学生的研究性学习”相结合的教学模式。通过创设问题情境导入新课，
以“问题探讨（渗透作用的实验现象）”为切入点，并通过实验、多媒体手段突破难点之一（漏斗内的液面上升原因），为学生更好的理解细胞吸水和失水原理做好铺垫；以生活中相关现象引导学生发现问题及提出有价值的问题；引导学生学会如何分析问题作出假设，并根据所做的假设来设计实验，考虑实验操作的具体细节(材料、试剂、用具的选择，操作步骤，结果预期，设计记录表格等)。
（一）本节课的成功之处：
1.本节课以“探究式教学”为主线，引导自主、探究和合作，层层引入，推进学生在答问、质疑、讨论等学习过程中自主构建新概念、新知识，充分体现学生的主体地位，加深了对概念的理解，发展了科学探究能力，推动了学生学习方式和教师教学方式的转变。
2.本节课的重点是探究水分进出细胞的原理。为了突出重点，我在设计该课时，还运用了布鲁姆的“发现学习”理论，变传统的“结论式教学”为“过程式教学”，让学生在对科学探究过程的体验中，发现和建构知识，并培养求真务实、敢于质疑、勇于创新的科学态度和科学精神，这也是新课程改革的要求。
3.在教学中注意培养学生通过观察﹑对比来理解渗透装置及细胞吸水失水。
4.本节课注意新旧知识的承前启后，让学生在温故中知新，实现知识的正迁移；还比较注重对学生的思维方法的引导和思维能力的培养，在教学环节和教学语言的设计中体现了逻辑的严谨性。
5.课堂上利用多媒体技术呈现资料，加大了课堂教学的密度，使本节课的教学显得比较充实，提高了课堂时间的利用率。
（二）本节课的不足之处
这节课课堂教学时间安排相当紧，有些问题未能给学生充足的时间讨论，最后只有安排学生在课后完成。
建议：以后在进行这节内容的教学，应当先以表格的样式课前布置学生预习，并在课前检查学生预习的情况，这样，在课堂上就会有较多的时间开展生生之间、师生之间的讨论，问题解决的就会更透彻，更彻底，教学目标的达成度会更高。课题
4.1物质跨膜运输的实例
课型
新授课
教学目标
1.
知识与技能
（1）举例说出细胞膜是选择透过性膜
（2）尝试提出问题，做出假设，对探究活动进行设计
（3）进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作2.
过程与方法
（1）尝试进行自主学习和合作学习。
（2）运用生物学知识解决社会生活中一些实际问题。
（3）运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。3.
情感态度与价值观
（1）参与小组合作与交流，培养学生自主、探究、合作式的学习方式。
（2）认识生物科学的价值。
（3）养成健康的生活方式和习惯。
重点难点
一、教学重点1.
举例说出细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜。二、教学难点1.
尝试提出问题，作出假设。
教具准备
多媒体课件制作
课时安排
1课时
教学过程与教学内容
教学方法、教学手段与学法、学情
引言：细胞是一个开放的系统，每时每刻与环境进行着物质的交换，物质的进进出出都要细胞的边界——细胞膜。这一节课我们共同来探究水分进出细胞的情况。首先我们来探究渗透现象。第1课时（一）、渗透现象[问题探讨]：演示“渗透作用实验”——介绍实验装置，指导观察实验结果。在屏幕上打出渗透现象示意图提问：⑴漏斗管内的液面为什么会升高？⑵如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？⑶如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？学生讨论总结。教师归纳讲述：⑴半透膜的特性：水分子等小分子可以通过，蔗糖等大分子则不能通过。⑵渗透作用的概念：渗透作用是指水分子或其它溶剂分子通过半透膜的扩散。⑶发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液有浓度差。⑷原理：当溶液浓度A>B时，水分子就通过半透膜由B流向A；当溶液浓度A⑵原生质层：细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质。2、教师讲述进行科学探究的方式多种多样。一般来说，探究一般方法和基本步骤是：观察现象，提出问题→做出假设→设计实验→开展实验→分析结果，得出结论→表达与交流3、组织引导学生观察现象，尝试提出问题，做出假设屏幕上打出“爱因斯坦曾说过：‘提出一个问题比解决一个问题更重要”⑴观察现象：让学生回忆日常生活的现象：①白菜剁碎准备做馅时常常要放一些盐。稍等一会儿可见有水分渗出。（失水）②农作物施肥过多会造成烧苗。（失水）③蔫了的青菜放入清水中浸泡一会儿，菜叶变得硬挺起来（吸水）老师展示课前准备好的萝卜条吸水和失水实验。介绍实验过程。展示实验结果。⑵提出问题：请同学们结合一些吸水和失水现象，深入思考提出想探究的问题，并与本小组同学交流。最终确定有探究价值的问题。例：一位同学提出：“植物细胞会出现失水的情况吗？”另一位同学提出：“植物细胞在什么情况下会失水？”通过讨论，大家认为植物细胞会不会失水，现象中很明显，第二个问题更有探究价值。⑶作出假设根据已有的知识和生活经验，对提出的问题作尝试性的回答，也就是作出假设。例如，某小组提出的问题是“原生质层相当于一层半透膜吗？”针对这一问题，他们作出的假设是：“原生质层相当于一层半透膜。”他们的理由是：植物细胞膜和液泡膜都是生物膜，它们具有红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构；做菜馅时因为放了盐，菜中的水分大量流出，这与红细胞失水很相似。⑷设计实验：你所作的假设即使是有依据的，也仅仅是一种推测。这种推测是否正确，还需要实验来检测。（见P62
参考案例）⑸进行实验：按照实验方案认真操作，仔细观察，将每一步的观察结果记录下来。例如，上面的实验方案结果如下：中央液泡大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液变小原生质层脱离细胞壁基本不变清水逐渐恢复原来大小原生质层恢复原来位置基本不变⑹分析结果，得出结论分析结果与你的预期是否吻合，是否支持你的假设，最后得到实验结论。例如，上面的实验结果与预期基本是吻合的，由于植物细胞有细胞壁，且原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，所以植物细胞不会有明显的缩小和膨胀，但出现了原生质层与细胞壁的分离和复原。由此，我们可以获得结论，原生质层相当于一层半透膜。⑺表达和交流将本小组探究的问题、过程、结果和结论与其他小组交流，听取他们的质疑并进行解释。如果有必要，对本小组的实验方案进行修改。⑻进一步探究植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？（不会，因为植物细胞有细胞壁）（三）、总结（四）、作业布置1、判断下列表述是否正确⑴水分进出细胞取决于细胞内外液体的浓度差
（
）⑵小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能
（
）2、a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞，它们的细胞液浓度为a＞b＞c3、盐碱地栽种植物，其出苗率和成活率均较低，原因是A、土壤溶液的PH太小
B、土壤中缺少氮肥C、土壤溶液的浓度高于细胞液的浓度D、土壤溶液的浓度低于细胞液的浓度4、向猪膀胱注入0.3g/ml的蔗糖溶液，扎紧入口，然后将其浸入0.05g/mL的蔗糖溶液中，每隔半小时称一次重量（ω）下列坐标图中能正确表示测定结果的是第2课时引言：在上一节课中，我们学习了进行探究性实验的一般方法和基本步骤，并且一起分析了“细胞什么情况下会失水，什么情况下会吸水”的实验设计，那今天我们就来动手做这个探究实验。（一）、探究植物细胞的吸水和失水1、学生实验，教师指导大家课前已经做了预习，实验器材已经发放到大家的桌面上了，下面可以开始动手实验注意以下几点：⑴加蔗糖溶液时不要污染了显微镜。⑵如果你从盖玻片左侧加蔗糖溶液，接下来加清水时应从右侧加入。⑶如实记录实验结果，并完成实验评价表（见评价方案）。⑷实验时间为25分钟，实验结束后要清洗和整理实验用具。学生进行实验，老师旁边指导，将实验效果特别好的装片拿到教师显微镜下并通过显微镜投影投放到大屏幕上展示出来。2、分析实验结果，得出结论下面我们看一组同学的实验结果记录，它能否证明我们最初的假设是正确的呢？中央液泡的大小原生质层的位置细胞大小0.3g/mL蔗糖溶液变小脱离细胞壁基本不变清水逐渐恢复原来的大小逐渐恢复原来的位置基本不变学生：可以，很明显细胞在0.3g/mL蔗糖溶液下因失水发生了质壁分离，而在清水中因吸水发生了质壁分离的复原。教师：大家想想，假如没有细胞壁，实验结果会有什么不同，你会联系到之前我们讲的一个什么实验？学生：细胞会发生破裂，就像之前学的用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的实验，红细胞没有细胞壁，吸水以后会发生破裂。教师：很好，其实动物细胞也会发生失水和吸水。3、教师归纳讲述植物细胞的吸水和失水
细胞壁：全透性
结构
细胞膜
原生质层：
细胞质
具选择透过性，相当于半透膜
液泡膜
条件：成熟植物细胞具有中央液泡验证
（1）当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失水，发生质壁分离现象。
（2）将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。（二）、物质跨膜运输的其他实例1、细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。其他物质的跨膜运输是怎样的呢？[资料分析]看P63——P64相关内容讨论有关问题讨论问题：(1)、水稻培养液里的Ca2＋和Mg2＋浓度为什么会增高？(2)、不同作物对无机盐的吸水有差异吗？(3)、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？(4)、细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择性有普遍性吗？学生讨论回答。2、教师归纳讲述（1）从以上实例可以看出，物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。可以说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。生物膜的这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征。（2）成熟的植物细胞的吸水和失水植物细胞的结构特点：细胞壁：全透性细胞膜：选择透过性细胞质：内有大液泡大液泡：里面的液体称细胞液原生质层：相当于一层半透膜注意：液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水。植物细胞是一个渗透系统。细胞液浓度＞外界溶液浓度，吸水。细胞液浓度＜外界溶液浓度，失水。（3）质壁分离及质壁分离复原实验的应用有哪些？①
说明原生质层是选择透过性膜，成熟的植物细胞处于一定浓度的溶液中构成了渗透系统。②
判断植物细胞的死活。只有活细胞的原生质层才是半透膜，才有质壁分离现象，如细胞死亡，原生质层的结构破坏，半透膜性质消失，不能产生质壁分离现象。③
测定细胞液的浓度。原生质层相当于一层半透膜，所以水分子可以自由通过，而蔗糖等大分子物质却不能通过。将细胞放入具有浓度梯度的一系列蔗糖溶液中，观察细胞质壁分离的情况，即可测定该细胞的浓度范围。④
光镜下观察细胞膜。正常植物细胞膜很薄，又紧贴细胞壁，不易看到，质壁分离后，原生质层的最外面即为细胞膜。（三）、总结（四）、作业布置：P64二习题：1．渗透作用的发生必须具备的两个条件：
①
②
2．细胞的吸水和失水当外界溶液的浓度大于细胞质的浓度时，动物细胞
，而植物细胞则
，因为植物细胞有
。当外界溶液的浓度小于细胞质的浓度时，动物细胞
，植物细胞
。植物细胞的结构与动物细胞有明显的区别，成熟的植物细胞由于有
占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的
。原生质层包括
、
．
。3．探究：植物细胞的吸水和失水探究实验的一般步骤：提出问题→
→
→
→
→
。植物细胞的原生质层相当于一层
。当
小于
的浓度时，细胞失水，由于原生质层比细胞壁的伸缩性
，因而会出现
的现象，反之，则会出现
。4．物质跨膜运输的其他实例细胞的吸水和失水是水分子
运输的过程。而物质跨膜运输并不都是
的，而且是细胞对于物质的输入和输出有
。可以说细胞膜和其他生物膜都是
，这种膜可以让
自由通过，一些
和
也可以通过，而其他的
、
和
则不能通过。
利用生活情境引起注意
板书
（五）、板书设计第1节
物质跨膜运输的实例一、渗透现象1、半透膜的特性2、渗透作用的概念3、渗透作用的条件4、渗透作用的原理二、动物细胞的吸水和失水1、动物细胞的吸水：外界溶液浓度小于细胞的浓度动物细胞的失水：外界溶液浓度大于细胞的浓度2、动物的细胞膜相当于半透膜三、尝试提出问题，作出假设1、成熟的植物细胞的特点⑴成熟的植物细胞中央具有大液泡⑵原生质层2、探究的一般步骤
观察现象；提出问题；作出假设；设计实验；开展实验；记录结果；分析结果，得出结论；表达与交流。动物细胞的吸水与失水：外界溶液浓度较高时：失水皱缩外界溶液浓度较低时：吸水膨胀甚至涨破相同时：动态平衡
细胞壁：全透性
结构
原生质层：选择透过性植物细胞的吸水和失水
细胞液：具有一定浓度
条件：同动物细胞
质壁分离和复原实验及结论物质跨膜运输的其他实例：植物细胞吸收矿质元素1、现象：细胞吸水和吸收无机盐离子速度不一样。2、结论：（1）细胞吸水与吸收无机盐是两个相对独立的过程。（2）生物膜是一种选择透过性膜（功能特性）。
教学反思教
学
设
计
方
案
学科
高中生物
授课时间
授课老师
授课年级
教材分析
“物质跨膜运输的实例”是人教版普通高中新课程生物必修一《分子与细胞》中第四章第1节的内容。本节课主要通过细胞吸水、吸收矿质元素的实例给学生介绍细胞膜的功能和物质跨膜运输的特点。让学生通过对案例的分析由浅入深，逐渐上升到理论高度。
学情分析
学生通过对第3章《细胞的基本结构》的学习，已经知道了细胞膜、细胞器等的概念，这些内容的学习为本节课的学习起到了一个铺垫的作用。
教
学
目
标
知识与技能
回忆渗透作用的概念和条件；阐释动物细胞和植物细胞吸水和失水的方式；阐明其它物质跨膜运输的方式；
过程与方法
尝试从生活现象出提出问题，作出假设；学习关于探究实验的一般过程与方法；
情感态度与价值观
培养学生科学探究的能力；
培养学生养成质疑问难的习惯，并锻炼学生分析观察和分析实验现象的能力；
教学重点
植物细胞的吸水和失水方式；
细胞膜的选择透过性；
教学难点
动植物细胞吸水和失水的异同点；
植物细胞吸水和失水的探究实验；
教学方法
讲授法、直观教学法、启发式教学法、演示实验；
课前准备
教师
制作课件，准备与本节课相关的动画，帮助学生理解抽象的渗透过程。
学生
提前预习课文，在课下查阅相关文章并思考相关的问题。
教师活动
学生活动
设计意图
教师通过提问“若是在一个烧杯中装清水，在一个长颈漏斗里装上蔗糖溶液并在漏斗口外密封一层玻璃纸”请同学们预测会出现什么现象？接着给学生播放关于这个实验的视频，让学生观察实验结果。然后提出问题“漏斗管内的液面为什么会升高？”“如果用一层纱布代替玻璃纸，还会有同样的效果吗？”“如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，还会有同样的结果吗？”然后得出渗透作用的定义和组成一个渗透作用所必须具备的两个条件，即半透膜和膜两侧的浓度差。带着同学们回忆，之前学习的制取细胞膜的方法，然后由此引入到动物细胞中的红细胞的吸水和失水的实验。并展示红细胞在正常状态下、吸水膨胀和失水皱缩三种情况下细胞的模式图和电镜图片。并指导学生分析，在以上三种情况下，外界溶液的浓度和细胞液浓度之间的关系。在学生有所思考的基础上，提出问题“细胞中的血红蛋白等有机物可以透过细胞膜吗？”“红细胞的细胞膜是否就是前面提到的半透膜？”“当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而胀破吗？”“红细胞的吸水和失水取决于什么条件？”接着，让同学们观看成熟的植物细胞的模式图，让学生明确一个成熟的植物细胞具有部分，并在讲解的过程中让学生明白原生质层的概念。让学生阅读“探究植物细胞的吸水和失水”部分，组织学生们对日常生活中常见的类似现象进行列举并讨论造成这种现象的原因。接下来，设计实验，进行“洋葱表皮细胞吸水与失水”的探究实验。让学生们带着问题去选取实验材料和设计实验“为什么要选取紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞作为实验材料？”“实验过程中是否需要设置对照组？如需要，应怎样设置？”“请对本实验的结果进行大胆预测”“你做出这种预测的依据是什么？”绘制表格，填写观察到的实验结果。借助多媒体动画，形象的给学生展示植物细胞失水皱缩（质壁分离）和吸水膨胀（质壁分离复原）的过程。让学生自主阅读书本的资料分析部分，分析水稻和番茄，人的甲状腺滤泡上皮细胞和微生物对不同矿物质元素的吸收表现三个案例的现象的原因。最终得出结论，细胞膜是具有选择透过性的半透膜。设计两个随堂练习的习题，帮助学生巩固所学内容，并留下一个思考题。
学生分组讨论，相互交流自己的设想。学生认真观看视频，并反思自己刚才的设想。学生思考后回答“单位时间内透过玻璃纸进入到漏斗内的水分子数比出来的水分子数多”“不会”“不会”学生结合前面的讲解，理解性的识记渗透膜的定义和形成渗透膜所需要的条件。学生在教师的带领下，回忆之前学的利用红细胞制备细胞膜的方法。并积极思考在三种状态下外界溶液的浓度和细胞液浓度的关系。学生认真进行思考，并进行小组讨论，在小组讨论之后，每个小组选取一个代表在全班交流本小组的答案。当小组之间的答案存差异时，组织全班同学进行辨析，最终得出正确的答案。回忆植物细胞的组成的部分，并记忆原生质层是由细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成的。学生根据自己的生活经验回忆相关的生活实例，并结合本节课内容思考造成这种现象的原因。学生带着问题去思考如何设计实验来验证。学生认真观看动画，并结合植物细胞质壁分离复原的整个过程，理解性的进行记忆。学生认真阅读书本内容，并认真分析造成这种现象的可能原因。学生认真思考，踊跃回答问题。
通过提问，激发学生对本节课的学习兴趣。通过循序渐进的体问，来诱导学生透过演示实验不断深入思考之前演示的渗透实验。帮助学生回忆巩固之前学过的知识点，并发现章节之间内容的内在联系。在学生分析推理的过程中，锻炼学生分析归纳总结问题的能力。培养小组的合作交流能力和逻辑思辨能力，让学生们在辩论的过程中更加深刻的理解相关的知识。帮助学生记忆植物细胞的细胞组成成分等知识概念。帮助学生意识到我们平时所学的内容其实跟生活是紧密连接的。培养学生独立思考设计探究性实验方案的能力。将抽象的过程具体形象化，有助于学生更好的理解质壁分离复原部分的内容。锻炼学生自主学习和自主思考的能力。帮助学生将所学的知识灵活应用于习题中。
板书设计
第1节
物质跨膜运输的实例渗透作用：指两种不同浓度的溶液以半透膜隔开，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象渗透作用的两个必备条件：半透膜
膜内外两侧存在浓度差动物细胞失水和吸水外界溶液的浓度
大于
细胞液浓度
细胞失水皱缩外界溶液的浓度
小于
细胞液浓度
细胞吸水膨胀外界溶液的浓度
等于
细胞液浓度
细胞不变化植物细胞的失水和吸水
细胞失水皱缩
发生
质壁分离
细胞吸水膨胀
发生
质壁分离复原四、细胞膜是具有选择透过性的细胞膜第二课时
水分及其他物质的跨膜运输
●教学过程
［课前准备］
老师准备——渗透作用的演示实验：剪取一块平整、无裂痕的羊皮纸（或赛璐珞膜，俗称透明纸或玻璃纸，也可以选用动物的膀胱膜、肠衣，蛋壳内膜等材料）作为半透膜，包在长颈漏斗的口上，用橡皮筋扎紧，然后在漏斗颈上套一段乳胶管（约3～4
cm长），将漏斗口朝下平放在桌面上，用吸管吸取加有红墨水的蔗糖溶液，注满漏斗。取一支0.5 mL的移液管，插在乳胶管的另一端并且与漏斗颈相接。将乳胶管的两端用线扎紧。安装完毕，将漏斗移入盛有清水的烧杯中，并且用铁架台固定如图4－1－2所示：
图4－1－2
实验开始时，选一块色彩鲜艳的纸条贴在移液管上，标明这时的液面位置。几分钟以后，便能够看到明显的实验效果。注意，移液管不能太细，否则液面上升太快。
学生准备——预习实验并写下详细实验方案，复习显微镜的使用方法。
［情境创设］
在上一节课中，我们学习了进行探究实验的一般方法和基本步骤，并且一起分析了“细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水”的实验设计，那今天我们就来动手做这个探究实验，看我们的假设是否正确。
［师生互动］
1.学生实验，教师指导
大家课前已经做好了预习，实验器材已经发放到大家的桌面上了，下面可以开始动手实验了。注意以下几点：
（1）加蔗糖溶液时不要污染了显微镜。
（2）如果你从盖玻片左侧加蔗糖溶液，接下来加清水时应从右侧加入。
（3）如实记录实验结果，并完成实验评价表（见评价方案）。
（4）实验时间为25分钟，实验结束后要清洗和整理好实验用具。
学生进行实验，老师旁边指导，将实验效果特别好的装片拿到教师显微镜下并通过显微投影投放到大屏幕上展示出来。
2.分析实验结果，得出结论
下面我们看一组同学的实验结果记录，它能否证明我们最初的假设是正确的呢？
中央液泡的大小
原生质层的位置
细胞大小
0.3
g/mL蔗糖溶液
变小
脱离细胞壁
基本不变
清水
逐渐恢复原来的大小
逐渐恢复原来的位置
基本不变
学生：可以，很明显细胞在0.3
g/mL蔗糖溶液下因失水发生了质壁分离，而在清水中因吸水发生了质壁分离的复原。
教师：大家想想，假如没有细胞壁，实验结果会有什么不同，你会联系到之前我们讲的一个什么实验？
学生：细胞会发生破裂，就像之前学的用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的实验，红细胞因没有细胞壁，吸水以后会发生破裂。
教师：很好，其实动物细胞也会发生失水和吸水。下面我们看看水分进出哺乳动物红细胞的图片：
图4－1－3
外界浓度与
图4－1－4
外界浓度小
图4－1－5
外界浓度
细胞质浓度相同，
于细胞质浓度，
大于细胞质浓度，
细胞形态正常
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
那为什么细胞在高浓度的溶液中就会失水呢？原理是什么呢？我们接下来看下面的演示实验。
3.渗透作用
演示“渗透作用实验”——介绍实验装置，指导观察实验结果：
在这个装置中（图见［课前准备］），①倒置漏斗内的是蔗糖溶液（为了便于观察，可加入少量红墨水），烧杯中的是清水。②漏斗口上扎的是玻璃纸（或肠系膜，或蛋壳膜，或鱼鳔），它的特点是一些小分子如水分子可以自由通过，而大分子如蔗糖分子则不能通过，我们把它叫半透膜。③实验之初，漏斗内液面位置我们用一个标志环标示出来了。
图4－1－6
大家看现在液面发生了什么变化？为什么会发生这种变化呢？
通过多媒体动画演示突破难点：
①蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。②两侧的水分子都在运动。③由于下侧（烧杯内）的水分子数量多（相对浓度大），所以由下侧进入上侧（漏斗内）的水分子比由上侧进入下侧的水分子多。④整体表现为水分子由烧杯通过半透膜进入了漏斗。
这种水分子透过半透膜的运动叫渗透作用。这个装置叫渗透装置。
大家总结一下，渗透作用的发生必需的条件有哪些？
引导学生回答：①要有半透膜；②半透膜两侧的溶液浓度不同。
那漏斗内的液面会一直升高吗？
学生：不会，当两侧水分子的数量同时达到一种动态的平衡时，漏斗内液面不再上升。
教师：我们再回到细胞的失水与吸水，那一个细胞相当于一个渗透系统吗？它具备渗透作用的发生必需的条件吗？（展示植物细胞结构图P61图4－2）
从图中可以看出原生质层相当于半透膜，一些分子可以自由通过，一些分子不能自由通过，但由于原生质是具有生命活性的物质，它又与物理意义的半透膜（如玻璃纸也是半透膜）是有区别的。下面我们看看物质跨膜运输的其他实例。
4.半透膜与选择透过性膜
学生阅读课本P63的“资料分析”，并进行讨论：
（1）水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？说明什么？
学生：水稻吸收水分和其他离子多，而吸收Ca2+和Mg2+较少。
（2）不同作物对无机盐的吸收有差异吗？
学生：有明显差异，水稻吸收大量的Si4+而番茄几乎不吸收。番茄吸收Ca2+和Mg2+较多。
（3）水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质也是这样的吗？
学生：不是的，比如水稻吸收Si4+，这是根据生物生命活动的需要。
（4）细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择有普遍性吗？
学生：是有选择性的，因为不同生物吸收的离子的量是各不相同的；这种选择也是有普遍性的，如不同微生物对不同矿物的吸收表现出较大的差异。
教师：所以，细胞膜并不是单纯物理意义的半透膜，它是有生理活性的，能对一些物质进行选择性通过，这叫选择透过性膜。
［教师精讲］
典型的渗透装置必须具备两个条件：一是具有半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。细胞主要通过渗透作用从外界吸收水分，当水分进入细胞时，人必须通过细胞壁和原生质层，细胞壁是全透性的，原生质层由于细胞膜和液泡膜是选择透过性膜，因此可以看作一层选择透过性膜。这里，往往造成概念错误，把选择透过性膜当作半透膜。事实上，两者之间是有区别的。
渗透作用原先是一种物理和化学现象。化学中的半透膜是指只允许某种混合物中的一些物质透过，而不容许另外一些物质透过的薄膜，如膀胱膜、动植物细胞的细胞膜；物理中的半透膜是指只允许某种混合物（溶液、混合气体）中的一些物质透过，而不允许另一些物质透过的薄膜，例如动物的膀胱、动植物细胞膜；生物上的半透膜是指只让溶剂分子透过而不让溶质分子透过的薄膜，如膀胱膜等。从上述概念中可以看出，半透膜是指只允许某些分子（或离子）透过而不让别的分子（或离子）透过的膜。植物生理学中通过杜南氏平衡不消耗能量使某种离子在细胞内累积的现象是用半透膜理论来解释的。由于植物细胞的质膜是一个半透膜，细胞内含有一些大分子带电化合物（如蛋白质），这些蛋白质带负电而又不能向细胞外扩散，但它可与一些阳离子形成盐（如K+），当把这种细胞放于KCl溶液中，如果细胞内没有Cl－，则Cl－进入细胞内，同时K+也跟着进入细胞内以保持细胞内外一定的电位差，最后达平衡时细胞内的K+远远高于细胞外。细胞膜选择透性是由于膜上具有一些吸收与运输物质的载体。一般认为这种载体是蛋白质大分子，它有专门运送物质的功能。因不同植物细胞膜含有不同类型的载体，同一细胞膜上对不同物质的载体性质不同，数量也不同，甚至对同一种盐类的阳离子与阴离子的透过酶也不同，因而表现了细胞膜的高度选择性。细胞通过选择透性膜吸收物质时需要消耗能量，故称为主动吸收。细胞死亡时膜便失去选择透过性，成为全透性。由此可见半透性膜与选择透性膜是两个明显不同的概念。
［评价反馈］
1.实验过程性评价
实验名称
探究植物细胞在什么情况下失水和吸水
姓名
评价项目
自评
小组互评
老师评价
1.能熟练制作洋葱表皮临时装片
2.能熟练正确操作显微镜
3.整个实验进程有序紧凑
4.实验效果明显
说明：评价采用“A、B、C、D”四个等级
2.精选练习
（1）放在0.3
g/mL的蔗糖溶液中，会发生质壁分离的细胞是
A.人的口腔上皮细胞
B.干种子细胞
C.洋葱根尖分生区细胞
D.洋葱表皮细胞
（2）甜菜块根细胞的液泡中有花青素，使块根为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化。但用盐酸处理这些块根后，则能使溶液变红。这是因为
A.细胞壁被盐酸破坏
B.盐酸破坏了细胞膜的选择透过性
C.盐酸破坏了原生质层的选择透过性
D.花青素不溶于水而溶于盐酸
（3）当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3
g/mL的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间将
A.紧紧靠在一起
B.充满细胞液
C.充满蔗糖溶液
D.充满清水
（4）图4－1－7中a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞，它们的细胞液浓度为a>b>c，它们之间的水分渗透方向应是
图4－1－7
（5）将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自发地发生质壁分离复原。你能解释其原因吗？
（6）将洋葱表皮细胞放入一定浓度的硝酸钾溶液中，其细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原，你能解释其原因吗？
参考答案：
（1）D〔动物细胞没有细胞壁不能发生质壁分离，干种子和根尖分生区细胞（没有形成大的中央液泡）主要以吸胀方式吸水〕
（2）C（盐酸破坏了原生质层，选择性功能丧失，液泡中的花青素渗出。B选项不全面）
（3）C（细胞壁是全通透的）
（4）C（根据水分由浓度低的溶液向浓度高的溶液渗透的原理来判断）
（5）因为尿素通过细胞膜的方式是自由扩散，即尿素可在不需要载体、不需要能量的情况下，完全依靠膜两侧的尿素分子的浓度差过膜移动，所以，在洋葱表皮细胞失水而发生质壁分离的同时，尿素分子会顺着浓度差向细胞液内扩散，从而使得在尿素溶液中质壁分离的速率与在相同浓度的蔗糖液中相比要慢一些，当细胞液浓度由于尿素不断增多而与外界尿素溶液浓度一样时，由于细胞本身失水而使细胞液总的浓度高于外界尿素液浓度，从而自发地发生质壁分离复原现象。
（6）当硝酸钾溶液的浓度大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度时，细胞液中的水分会更多地向细胞外移动，表现为细胞失水，从而发生质壁分离现象；而后，由于植物细胞可主动运输硝酸根离子和钾离子，使这两种离子进入细胞，结果导致硝酸钾溶液的浓度降低，细胞液浓度升高，当细胞液的浓度大于硝酸钾溶液的浓度时，植物细胞会吸水，从而表现出质壁分离复原的现象。
［课堂小结］
本节课我们通过实验探究了植物细胞在什么情况下失水和吸水，并且学习了其失水和吸水的原理是渗透作用。细胞膜是一种半透膜，一些小分子可以自由通过，一些分子则不能自由通过，但细胞膜又不是纯物理意义上的半透膜，它是有生理活性的，能对一些离子和小分子进行选择性通过。所以细胞膜更是一种选择透过性膜。
那为什么会有选择性呢？细胞膜是靠什么机制来对不同的物质进行选择的呢？这就跟细胞膜的结构有密切的关系，下节课我们再来学习细胞膜的结构特点。
［布置作业］
课后探讨课本P64“与社会的联系”中的问题。
［课后拓展］
质壁分离法测定细胞的渗透势实验
实验原理
将植物组织置于对其无毒害的一系列不同浓度的溶液里处理一定时间，然后镜检发生质壁分离的细胞数，通常把视野中有50％的细胞发生质壁分离时定为初始质壁分离，细胞初始质壁分离时压力势为零，因而可把引起细胞初始质壁分离的外界溶液称之为等渗溶液，其溶液具有的渗透势即为细胞的渗透势。由于很难正好找到引起50％细胞发生质壁分离的浓度。因此通常用插值法求得等渗溶液浓度，代入公式即可计算渗透势。
器材与试剂
器材：显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，培养皿（或具塞试管），记号笔，滴管。
试剂：蔗糖。
方法与步骤
（1）配制质量浓度为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7
mol/L蔗糖溶液，放于6个试剂瓶中，必要时配制溶液浓度可相差≤0.05
mol。
（2）取6套干净清洁的小培养皿，用记号笔编号，将配制好的不同浓度的蔗糖溶液按顺序倒入各个培养皿中使之成一薄层，盖好培养皿盖。
（3）将带有色素的植物组织或叶片（可选用有色素的洋葱鳞片的外表皮，紫鸭跖草，蚕豆，小麦，玉米等叶的表皮）撕取表皮分别迅速投入各种浓度的蔗糖溶液中，每个培养皿中放3块左右材料，使其完全浸没，浸泡20～40分钟。
（4）到时间后，取出表皮，放在载玻片上，滴一滴相同浓度的蔗糖，盖上盖玻片，在显微镜下观察质壁分离的细胞数和细胞总数，找出引起50％细胞发生质壁分离的外界溶液浓度，即为细胞渗透浓度值。
●板书设计
第二课时
水分及其他物质的跨膜运输
一、渗透作用：水分子是顺着水分子的相对含量的梯度跨膜运输的
两个条件：1.要有半透膜
2.半透膜两侧的溶液浓度不同
二、离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的
细胞膜是一种选择透过性膜授课年级
高一
课题
第4单元
第1课时
物质跨膜运输的实例
课程类型
新授课
课程学习目标
目标解读
1．了解渗透作用的定义、发生条件；2．进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计；3．初步学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法；4．举例说出细胞膜是选择透过性膜。
重点难点
重点：1．渗透作用；2．实验：植物细胞质壁分离与复原。难点：关于植物细胞吸水和失水的实验设计。
课程导学建议
课前准备
1.实物：进行渗透作用的实验装置。2.材料用具：显微镜、载玻片、盖玻片、紫色洋葱鳞片叶、质量分数为3%的蔗糖液、清水等。3.PPT演示：渗透现象示意图；猪的红细胞在不同浓度的外界溶液中的形态示意图；原生质层示意图；洋葱鳞片叶表皮细胞的常态图以及发生了质壁分离的细胞图片；板书及相关问题及答案等。
教学建议
建议教师在教学过程中，可以“问题探讨（渗透作用的实验现象）”为切入点，并通过实验、挂图及多媒体手段突破难点（漏斗内的液面上升原因），为学生更好的理解细胞吸水和失水原理做好铺垫。
课
堂
教
学
过
程
设
计
程序
学习内容
教师行为
学生行为
媒体运用
导入新课
创设情境
1.PPT演示：渗透现象示意图。2.引导学生思考P60“问题探讨”中的问题。3.提出“渗透作用”的名称。4.PPT演示问题：细胞的吸水和失水是否与渗透作用有何呢？
观看PPT演示的图片，思考问题，明确渗透现象可以发生在细胞的吸水和失水生命活动中。
PPT演示
第一层级学习过程
自主预习
1.布置学生预习教材，同时思考：①什么是渗透作用？②细胞吸水的条件是什么？③怎样的植物细胞才有可能发生质壁分离现象？④生物膜的功能特性是什么？2.布置学生填写[知识体系梳理]。
1.认真预习本课时学习内容
，做好预习笔记。2.思考教师提出的问题。3.认真填写[知识体系梳理]。
PPT演示问题
交流讨论
1.检查学生[知识体系梳理]的完成情况。2.让学生回答问题，掌握学生的预习效果。3.PPT演示答案：①渗透作用指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散；②当外界溶液浓度＜细胞内溶液浓度时,细胞吸水；③活的成熟植物细胞（具有中央大液泡）在外界溶液浓度＞细胞液浓度时可发生质壁分离；④生物膜的功能特性是具有选择透过性。4.对各小组提出的看法、疑问进行探讨、纠正、解答。
1.分组讨论教师提出的问题。2.交流预习中存在的疑问。3.听取教师和同学对问题的看法，纠正错误，记好笔记。
PPT演示问题答案
第二层级学习过程
知识一：
认识渗透作用
1.展示实物：进行渗透作用的实验装置。2.PPT演示：渗透现象示意图、猪的红细胞在不同浓度的外界溶液中的形态示意图。引导学生思考这是什么现象？发生的条件是什么？3.PPT演示问题：①将红细胞放置于清水、生理盐水和大于生理盐水的NaCl溶液中，会有什么现象发生？②盐碱地的植物发生萎焉现象的原因是什么？③利用渗透作用原理能否判断细胞的死活？4.PPT演示答案：①红细胞在清水、生理盐水和大于生理盐水的NaCl溶液中发生的现象分别是吸水涨大至涨破、保持原来的形态和细胞皱缩；②原因是土壤溶液浓度大于细胞液浓度，细胞发生渗透作用失水；③能。
1.观看实验装置，了解装置的用途。2.观看渗透现象示意图，了解渗透现象，掌握渗透作用发生的条件是具有半透膜以及半透膜两侧具有浓度差。3.思考讨论教师提出的问题，认识到细胞的吸水和失水与渗透作用
有关。
展示实物、PPT演示问题及答案
知识二：植物细胞质壁分离与复原实验解读
1.展示材料用具显微镜、载玻片、盖玻片、紫色洋葱鳞片叶、质量分数为3%的蔗糖溶液、清水等，引导学生思考洋葱鳞片叶表皮细胞装片的制作方法。2.PPT演示原生质层示意图，引导学生掌握原生质层的组成。3.PPT演示洋葱鳞片叶表皮细胞的常态图以及发生了质壁分离的细胞图片，引导学生了解实验的现象，掌握自变量（外界溶液浓度）和因变量（细胞是否发生质壁分离）。4.PPT演示问题：①实验是否遵循了对照原则？②质壁分离指的是什么？质壁分离过程中液泡的体积和颜色是怎样变化的？③发生质壁分离的细胞，细胞壁与原生质层之间的液体是什么？5.PPT演示答案：①遵循了对照原则（自身前后对照）；②质壁分离指的是细胞壁与原生质层之间的分离；壁分离过程中液泡的体积逐渐缩小，颜色逐渐加深；③蔗糖溶液。
1.观看实验的材料用具，思考实验目的和原理，了解洋葱鳞片叶表皮细胞装片的制作方法。2.观察图片，掌握发生质壁分离现象的细胞的特点（具有原生质层），及原生质层的组成。3.观察图片，思考观察洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离及复原的一般步骤，理解实验中的自变量和因变量。4.思考讨论教师提出的问题。
展示材料用具、课堂演示实验、PPT演示
第三层级学习过程
课堂巩固
布置学生完成[基础智能检测]。
课堂独立完成[基础智能检测]中的题目。
PPT演示答案
展示讲评
1.抽查作业完成情况。2.通过提问检查学习效果以便及时调整教学重点。3.点评题目中容易出错的内容，分析原因，引导学生得出合理的答案。4.提出问题，对课堂教学内容作必要的补充。①如果使用质量分数为5%的蔗糖溶液做质壁分离和复原实验，会出现怎样的结果？②如果换用一定浓度的尿素溶液做实验，为什么会发生质壁分离自动复原？5.PPT演示问题答案：①细胞会因失水过多而失去活性，无法发生质壁分离复原；②尿素分子是细胞选择吸收的物质，发生质壁分离的细胞会因吸收尿素而增大细胞液的浓度，使之大于外界溶液浓度而发生渗透吸水，从而细胞发生质壁分离自动复原现象。
1.分组讨论题目答案，配合教师课堂教学，与教师探讨易错知识点，做好笔记。2.认真思考教师提出的问题，对教师补充的内容做必要的记录。
口述、PPT演示答案
第四层级学习过程
反思感悟
随同学生一起思考这一堂课中学了什么内容，学到了什么内容。对不易掌握的内容加以强调，提醒学生在以后的学习中加强注意。指导学生补充完成[思维导图构建]，将知识进行初步的有机综合。
思考课堂上接触到的知识，完成一个知识由“厚”变“薄”的过程。找出自己在这一课时学习上的困惑，与师生交流，争取得到解决。3.填写[思维导图构建]，加强知识间的联系，争取对所学内容有更进一步的理解。
口述（教师、学生互动）
课堂小结
简要叙述本课堂主干知识：如①渗透作用；②动、植物细胞吸水的道理；③原生质层与植物细胞的质壁分离等。2.讲述学习中需多加注意之处及知识之间的联系，明确该部分内容在整个高中生物中的地位。3.完善板书，布置课外作业（如固学案）。
1.与教师共同梳理本课堂主干知识，找出自己的不足，完善自己的知识结构。2.理解该部分内容在整个高中生物中的地位，做到对知识进行宏观的控制。3.完善笔记，合理安排作业时间。
PPT演示板书
课外拓展
继续探究
提出问题，引导学生思考，为下一课时内容的学习做好铺垫：水分子通过渗透作用进出细胞需通过细胞膜，蔗糖分子则不能通过细胞膜，说明细胞膜对物质进出细胞具有选择性，这和细胞膜的结构有何关系呢？
PPT演示问题