北京版七年级生物上册第四章《第一节 绿色植物的生活需要水和无机盐 植物细胞的吸水和失水》教学设计

教学基本信息
课题
植物细胞的吸水和失水
教材
义务教育教科书生物学（北京版）七年级上册
教师姓名
所在学校
指导思想与理论依据
初中生物课程标准倡导探究性学习，面向全体学生，提高全体学生的生物科学素养。这一理念提倡改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探索，逐渐培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，对于突出创新精神和培养实验探究能力都有极大的促进作用。
教学背景分析
（一）教材内容分析
本节课的教学内容位于北京版《生物学》（第一册第四章生物的营养第一节绿色植物的生活需要水和无机盐中。根主要是通过根毛从土壤中吸收水分，而根毛细胞是植物细胞的一种，所以只有理解植物细胞的吸水和失水原理，才能由此及彼，推理出根毛吸水的原理，所以该节课不仅是本节中的一个重要原理，为学生正确理解植物的根吸水这部分内容作了很好的铺垫；同时，这一内容还起到承上启下的重要作用，它使学生鲜活地理解植物细胞的“活”的生活状态，加深前一章关于细胞知识的认识，提升学生的认知水准。该节课还为后面植物的光合作用等内容奠定了基础。
（二）学生情况分析
1、知识储备：学生已经学习了植物细胞的结构、水在植物体中的作用、根尖的结构和功能等相关知识，为本节课学习做好了知识储备和铺垫。
2、认知特点：学生处于由感性认识到理性认识的过度阶段，观察、分析、理解能力较弱,但参与课堂积极性高涨，热情浓厚，对生物学知识的学习具有较强的兴趣。
3、学习障碍和解决措施：学生在学习过程中因观察能力、分析能力、归纳总结能力的差异会产生不同层次的学习成果和不同的学习体会。由于学生发现问题、分析问题、解决问题的探究思维比较薄弱，所以在教学中教师要充分采用直观手段，通过展示图片、播放视频、组织小组探究实验等教学手段，帮助学生理解相关知识。另外，学生小组合作学习的意识还需提升，实验技能方面有待提高，需要教师有效组织与引导。
教学目标
（一）知识目标
能够阐述植物细胞吸水和失水的原理。
能够描述根吸收水分的过程。
能够阐释施肥过多后“烧苗”的原因等实际问题。
（二）能力目标
1、通过植物细胞吸水和失水原理的课题研究，明确生物科学探究性实验研究的基本过程。
2、通过分组实验探究，提高学生的基本实验技能以及分析、归纳、小组合作的能力。
3、通过理论知识的学习，能够解释或解决一些农业生产或生活实际方面的问题，提高理论联系实际的能力。
（三）情感态度与价值观目标www.
1、通过科学探究实验，使学生形成实事求是的科学态度和探究精神。
2、通过小组讨论，提升学生的团队合作意识。
3、通过本节课的学习，学生可以利用所学知识解释生活中一些常见的现象。
教学重难点
（一）教学重点
植物细胞吸水和失水的原理。
（二）教学难点
运用细胞吸水和失水的原理，解释或解决生活中的实际问题。
教学方法
教法
主要采用启发式讲授法：通过展示图片、设置问题串、分组实验，引导并鼓励学生积极动脑、动口、动手参与合作，激发学生兴趣。同时利用多媒体课件为辅助手段，增强学生的直观感受，真正的把课堂还给学生。
学法
分组实验探究法、小组讨论法：在探究中发现问题，分析问题，提高学生解决问题的能力。让学生在讨论中取长补短，在小组活动中培养合作意识。
教
学
过
程
教学
环节
教师为主的活动
学生为主的活动
设计意图
创设情境，
导入新课
（观察现象）
1min
提出问题并进行分析
3min
作出假设
3min
实验探究
22min
分析实验
现象和数据
3min
得出结论
3min
知识应用：根吸收水分的过程
5min
知识反馈：解释生活现象
3min
小结
2min
作业
师：在日常生活中，我们常看到这样的现象，展示两组图片——新鲜的黄瓜经过盐水的腌制，萎蔫的油菜经过清水浇灌：
提问1：观察形态上分别发生了什么变化？这是什么成分发生了变化呢？
很显然，是水分发生了变化。也就是说我们看到的是黄瓜失水和油菜吸水，这是宏观现象。提问2：那么从微观角度来讲，是植物的什么结构发生了失水和吸水呢？——细胞失水和吸水
这就是本节课我们要学习的内容。
提出问题：植物细胞在什么情况下吸水，又在什么情况下失水呢？
首先，思考这样一个问题：植物细胞中的水分主要储存在哪儿？
我们先来回忆一下植物细胞的结构组成。
展示植物细胞结构模式图：
提问1：植物细胞是由哪些结构构成的？
提问2：那么水分主要储存在哪部分结构中呢？——我们将液泡中的液体称之为细胞液。提问3：那么，细胞液中除了水分，还包含哪些物质？
因此，细胞液具有一定的浓度。那么，什么是溶液浓度呢？我们举例说明。
例如：给你一杯清水和一杯盐水，哪个更咸一些？那你来猜想一下哪个浓度高？——因为盐水中含有食盐而清水中不含有，所以盐水浓度大于清水浓度。同理，细胞液中含有糖类、无机盐、色素等物质，而清水则没有，因此，细胞液浓度大于清水浓度。由此，可以看出，溶液浓度指的是：溶液中物质的多少。
回忆一下之前的两组图片：黄瓜经过浓盐水的腌制导致细胞失水，萎蔫的油菜经过清水浇灌使得细胞吸水。可见，植物细胞的失水与吸水与细胞外界溶液的浓度有关。
请同学们以小组为单位讨论一下，当细胞外界溶液浓度与细胞内的细胞液浓度存在什么关系时，分别使得细胞吸水和失水？并完成学案中“作出假设”部分。
请小组代表说出自己的假设。
过渡：那么，如何来证明你们的假设是否正确呢？下一步设计实验并进行验证。
实验活动：探究植物细胞吸水和失水的条件
首先，我们一起来看本实验的目的要求以及所需要的材料用具。下面利用这些材料器具设计实验。
提问：同学们回忆一下设计实验应遵循的原则有哪些？
（1）单一变量原则，该实验的单一变量是不同浓度的外界溶液。
（2）对照性原则：设置对照实验，以新鲜萝卜条作为实验材料，主要分为两组:对照组和实验组，其中对照组为空白对照，即不加任何外界溶液，实验组选用清水和20%的食盐溶液作为外界溶液。
(3)重复性原则：多次重复实验，结果更可靠。
具体实验操作步骤如下：强调每步操作中的注意事项
（1）量筒读数时，视线与凹液面持平；
（2）胶头滴管悬空滴加溶液；
（3）用镊子夹取萝卜条；
（4）实验过程中，小组分工合作，注意操作的规范性，并注意安全。
下面按照以上步骤开始分组实验，有问题举手示意。（分步操作，便于计时）
等待结果期间，同学们思考一个问题：我们可以从哪些指标看出萝卜条是吸水还是失水了呢？
如果萝卜条吸水了，细胞就会膨胀，细胞体积就会变大，相应的萝卜条长度增加；触感，摸上去感觉变硬了；取出萝卜条后，量筒液面下降。相反，如果萝卜条失水了，细胞就会皱缩，触感也会变软，取出萝卜条后，量筒液面上升。因此，我们可以通过萝卜条的长度、硬度和量筒中液面变化来判断萝卜条细胞是吸水还是失水。
现在，根据假设和判断指标，同学们预测一下实验结果并填写在学案的观察记录表中。
等实验结果出来，验证我们的预测是否正确。
显微观察（视频）：植物细胞吸水过程
植物细胞失水过程
5分钟时间到，用解剖针将萝卜条分别取出，置于滤纸上，观察三组萝卜条的长度、硬度和量筒中液面的变化，看看是否与你们之前的预测结果一致。（如果不一致进行订正）
随机叫小组上台投影展示他们的实验结果。
思考：根据这一组的实验结果能下结论吗？
不能，因为一次实验具有偶然性，需要进行重复实验。那我们来看看其他小组的实验结果都一样吗？
综合全班每一组的实验结果，我们就可以下结论了。
量筒编号
加入液体量筒液面高度变化
萝卜条硬度变化
萝卜条长度变化实验前实验后1空白对照0
2清水6毫升
320%食盐溶液6毫升
过渡：那么由此我们可以得出什么样的结论呢？
1.装有清水的量筒液面下降，萝卜条变硬、长度变长。说明萝卜细胞吸水，也就是说此时外界溶液浓度小于细胞液浓度。
2.装有20%食盐溶液的量筒液面上升，萝卜条变软、长度变短。说明萝卜细胞失水，也就是说此时外界溶液浓度大于细胞液浓度。
得出结论：当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水。（注意：当外界溶液浓度等于细胞液浓度时，细胞吸水失水实现动态平衡，即细胞吸水速率与失水速率相等）
现在，请同学们思考另外一个问题：萝卜属于植物体的哪个器官？——根；那么，组成植物体其他器官的细胞是否也能在同样的条件下吸水和失水呢？为此老师提前做了两个衍生实验。如图，我用同样的实验器具，不同的是将实验材料更换为白菜帮和冬瓜条，得到的实验结果与萝卜条完全相同，这说明组成植物体不同器官的细胞吸水和失水的原理都一样。植物体的其它三大器官茎、花、种子同理，感兴趣的同学可以课下亲自验证一下。
总结：至此，我们通过从微观到宏观、从局部到整体的思维意识，阐明了植物细胞吸水和失水的原理，使得我们的实验结论更加严谨、完善，具有说服力。
过渡引导：通过之前的学习，我们知道了根是吸收水和无机盐的主要器官，根尖成熟区是吸收水和无机盐最活跃的部位。那么，为什么说根尖成熟区是吸收水和无机盐最活跃的部位呢？我们知道，生物体的结构和功能是相适应的，什么样的结构就决定了它什么样的功能。那么，根尖成熟区的什么结构使得它是吸收水和无机盐最活跃的部位？——根毛细胞
提问1：那通过这节课的学习，请同学们思考一下，根毛细胞要想从土壤中吸水，需要满足什么条件？（根毛细胞液浓度
>
土壤溶液浓度）
提问2：根吸收水的具体过程是怎样的呢？
下面播放根吸收水的视频。请同学们用本节课所学的知识来解释根为什么能够从土壤中吸收水分，又是如何将水运输至植物体各个部分的？
在一般情况下，根毛细胞液的浓度总是大于土壤溶液的浓度。于是，土壤溶液里的水分就通过根毛的细胞壁、细胞膜、细胞质渗入到液泡里，从而导致根毛细胞液浓度小于内侧相邻细胞层，进而使得水分流向内层细胞，同理，由于相邻细胞层的细胞液浓度因此降低，使水分逐步渗入到根内的层层细胞，最后进入根内部有输导功能的导管，运输到植物体的各个部分。
提问3：根还有其他途径吸收水分吗？
根毛细胞液中的水分，除了通过逐步渗入到根表皮以内的每层细胞，还可以通过根表皮以内各层细胞之间的间隙进入导管，再由导管输送到茎和其他器官。
提问4：植物体在吸收和运输水分的过程中，还有一类物质可以搭便车，是什么物质？
看来根不但能从土壤中吸收水分,也能从土壤中吸收矿物质。
过渡：今天我们学习了植物细胞吸水和失水的原理，现在我们来“小试牛刀”一下，看看同学们能不能利用所学知识解释一些实际问题？
夏季，蔬菜水果为了保鲜，经常喷洒清水，为什么？
农作物一次施肥过多，往往造成“烧苗”，为什么？
通过这节课的学习，谈一谈你的收获和体会。
精确制导：P41-43（A组、B组）
P41-45（
A组）
观察图片
回答问题
倾听
回忆
思考
回答问题
倾听
思考
完成学案中的“作出假设”部分
倾听
思考
回忆设计实验时应遵循的原则
倾听实验注意事项，小组内成员分工合作完成实验操作
倾听
思考
回答问题
完成导学案中的“实验结果”部分
观看视频
小组代表汇报展示实验结果，全班一起分析
思考
回答
得出结论，完善导学案中的“得出结论”部分
倾听
思考
回答
观察图片
倾听
思考
回答问题
用本节课所学的知识来解释根能够从土壤中吸收水分的原因
观看视频，寻找水分进入根细胞的途径并进行描述
倾听
思考
结合本节课的学习，思考并回答
自由发言，说出这节课自己学到了什么
分组记作业
通过对比形态变化，激发学生的好奇心和参与热情，问题串的设置引导学生从宏观到微观说出植物吸水和失水实际上是细胞的吸水和失水，从而引入新课。
提出问题，让学生根据老师的一步步引导进行分析，进而作出假设。
通过引入溶液浓度的概念，结合之前的生活经验，引导学生作出假设：植物细胞吸水与失水与细胞内外溶液浓度差有关。
引导学生参与实验设计，体会实验设计的科学性与严谨性。
学生分组进行实验探究，培养学生小组合作意识，提升实验操作能力，体会探究过程中严谨的科学态度对于科学结论形成的重要性。
通过老师引导，学生提前预测实验结果，有助于提高学生的分析总结能力
通过直观观察植物细胞吸失水的过程，使学生感受细胞的微观变化，加深理解
通过分析总结，培养学生敏锐的观察能力，分析能力以及小组合作能力。帮助学生在实验中形成实事求是的科学态度和探究精神。
通过分析实验结果，得出结论，培养学生归纳总结的能力。
通过衍生实验结果，证明了植物体的6大器官细胞吸水和失水的原理都一样，进一步完善了结论，使学生感悟科学探究实验的严密性和完整性。
运用植物细胞吸水失水原理相关知识，解释根为什么能从土壤中吸收水分和无机盐。加强学生对新知识的理解和应用
启发学生发散思维，促进主动思考
检测课堂所学知识点的掌握情况，落实本节课的知识目标，让学生能够运用所学知识解释农业生产和生活实践中的一些实际问题。
回顾总结本节课重点知识，同时锻炼学生的语言交流表达能力。
课下及时巩固所学新知识。
板书设计
植物细胞的吸水和失水
植物细胞吸水和失水的条件
外界溶液浓度
<
细胞液浓度
植物细胞吸水
外界溶液浓度
>
细胞液浓度
植物细胞失水
根吸收水分的过程
教学反思
本节课的设计主要围绕新课标的理念，着重倡导学生自主探究、分小组讨论、亲自动手操作完成“探究植物细胞的吸水和失水的条件”该教学内容；之后，由此及彼，推理出根毛细胞吸水的原理，应用这一原理解释了植物根从土壤中吸收水分的过程，从而完成知识的应用，内化形成技能，可以解释一些农业生产或生活实际方面的问题，提高理论联系实际的能力。
对于本节课，我进行了深刻的反思。首先，这节课比较成功的地方包含以下几个方面：
1、突出新课标理念，倡导小组自主合作探究，使学生更加明确科学探究实验的一般过程。
2、改进课本实验，严格控制条件，提升思考深度。本节课通过创设情境，引导学生通过观察到的生活现象来发现问题，根据问题提出假设，从而开始本节课的实验探究。课本上的实验设计只是将萝卜条放入清水和10%食盐溶液中，我觉得整个实验中缺少对照组，因此，我在实验设计时添加空白对照组，以便于学生理解溶液浓度对植物细胞吸水和失水的影响，从而更加直观、清楚地看到相应的现象，使学生能够从宏观上看到现象的同时进一步思考现象背后的原理，提升课堂的思考深度。另外，我将食盐溶液浓度提升至20%，以便在较短时间内观察到明显的实验现象。
3、注重实验现象分析，关注宏观与微观变化。本实验通过观察量筒液面高度变化、萝卜条硬度变化、萝卜条长度变化来总结细胞吸水和失水的原理。另外，通过增加衍生实验，课前利用植物的不同器官（白菜的叶，冬瓜的果实）进行实验，将实验结果进行课上演示，使学生从植物的六大器官角度理解植物细胞吸水和失水的原理，形成植物是一个统一的整体的重要概念。
4、尊重事实，源于生活。这节课的探究问题，从生活实际出发，激发学生的学习兴趣，加强学生关注生活中的生物学问题的理念，突出了生物科学的实用价值。
本节课有待改进的方面如下：
课堂上，没有完全放开，我说的多一些，应该让学生多说，把课堂真正还给学生。
2、语言的科学性、规范性不够细致、严谨，有待改善。
3、学生实验操作不够规范，比如胶头滴管的使用——不能倒放等。老师在巡视指导时，应就集中出现的问题实时强调一下，更有针对性。
4、最后学生的知识反馈环节——说收获谈体会有些宽泛，具体些会更好。