科学家访谈　探索生物大分子的奥秘PPT及专用教学设计内容

《探究细胞大小与物质运输的关系——基于教材实验材料的探究》

教学设计

杨家坪中学

陈辉

一、教材分析

《探究细胞大小与物质运输的关系》是人教版高中生物必修一《分子与细胞》第6章第1节《细胞增殖》的教学内容，主要学习细胞的生长和增值的内在关系。

本实验是基于学生认知水平而设计的教学内容。

二、教学目标 1.知识目标: （1）简述细胞大小的表示方式。

（2）概述细胞与物质运输的方式。 （3）描述细胞大小与物质运输效率的关系。

（4）运用实验设计的一般步骤。

2.能力目标: （1）运用数学知识，模拟细胞表面积与体积的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。 （2）联系生活实际，能从常见的植物中确定出适应本实验的材料。

3. 情感、态度和价值观目标：

通过探究细胞的增殖原因，更加清楚的认识到生命的奇特，激发学生对生物学科的兴趣热爱和对生命的敬仰。

三、教学重点、难点 （1）重点：实验操作探究细胞大小与物质运输的关系。

（2）难点：探寻实验材料、确定表示不同形态的细胞其大小的方法。

四、学情分析

（1）

学生已学过细胞的有关结构的知识，但要对微观世界的细胞进行实验探究，对于学生的认知水平来说难度很大。因此，运用宏观的实验材料来替代细胞。

（2）运用已有的数学知识，通过体积和表面积的计算来表示细胞的大小，从而探寻微观细胞的大小与物质运输效率的关系，以解释细胞增殖的原因之一。

五、教学方法

1．学案导学：见后面的学案。

2.讲解法：围绕重点进行启发诱导，引起学生学习兴趣。

3.直观教学法：用多媒体演示多种细胞。

4.讨论法：提出问题（实验目的）→解决问题（实验材料和实验步骤）→观察结果→得出结论→引申运用、解释实例。

六、课前准备

1．学生的学习准备：正方体、长方体和球形的表面积和体积的计算公式。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，准备实验器材，课内探究学案，课后延伸视频。 七、课时安排：1课时

八、教学过程

(一) 情景导入、明确本节实验的目的：

展示几种不同形态、大小的细胞，直观感受到不同的细胞的体积相差不会很大。那么，为什么细胞都那么微小，是什么因素限制了细胞的长大呢？

细胞体积越大，需要的营养物质越多，需要排出的代谢废物也越多，物质的输入和输出会遇到困难，但细胞膜的面积不也在扩大吗？

（二）组内议题探讨：

议题一：不同形态的细胞，其细胞体积和细胞膜的面积怎样表示呢？如正方体？长方体？球形？

议题二：进入细胞的营养物质的多少怎样表示呢？

议题三：随着细胞的长大，其体积和细胞膜的面积也在增长，你怎样区分不同大小的细胞？

议题四：不同大小的同种细胞，吸收同种营养物质的方式一样吗？

议题五：同种物质进入不同大小的同种细胞受哪些因素影响？ 细胞微小不利于测量表面积、体积，可选择利于实验操作的替代品。

如果要进行实验操作，你能想到用什么可行的实验材料来代替细胞吗？

（三）提问及讲授：

1、教材中琼脂代表的是什么？细胞

2、进入琼脂的物质的什么？氢氧化钠

3、怎样表示进入琼脂的氢氧化钠的体积？颜色变红区域的体积。用含酚酞的琼脂块浸泡在氢氧化钠中，氢氧化钠向琼脂内扩散，遇到酚酞，呈现为紫红色。

4、氢氧化钠在不同大小的琼脂块中扩散速度一样吗？一样，因为介质一样，扩散的深度一样。

5、请通过数学模型（公式），表示进入琼脂块内的氢氧化钠的体积占琼脂块的体积。

正方体：6/l；球形：3/r。

6、小结提问，集体回答：

琼脂块的相对表面积=琼脂块的表面积/体积，随着琼脂块的增大而 。 细胞的相对表面积=细胞的表面积/体积，随着细胞的增大而 。

琼脂块体积越大，其相对表面积越小，琼脂块的物质运输的效率 ；可以推知：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率 。

（四）组内活动，探索教材以外的实验材料并设计完成实验步骤：

1、请确定你们组的“细胞”

是什么材质的？是什么形态的？

2、你们打算用几组，来表示不同大小的同种形态的细胞？在实验报告上，设计表格记录下细胞的尺寸！

3、请商定，你们选择的“外界营养物质”

用什么来表示？请测量并记录进入细胞的深度的数据！

4、设计合理的方式，记录实验结果……并分析数据（可以是文字描述、表格、柱形图、曲线等你所能想到的方式）

5、请组长对比你们组的实验结果与教材所诉如何？

（五）成果分享

学生活动：

小组汇报

（六）提问：

大多数高等动植物细胞的直径为20-30µm。为什么多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的？

有些单细胞生物，个体较大，它们细胞内有用于收集和排泄废物的伸缩泡。你能解释这种结构与功能的关系吗？

由此得出刚才遗留问题“细胞为什么不能无限长大？什么因素限制了细胞的长大？”的结论：细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。

限制细胞长大的因素还有哪些呢？例如,细胞核是细胞的控制中心。一般来说，细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的。如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。

单细胞生物体通过细胞增殖而繁衍。细胞以分裂的方式进行增殖。

那么，是不是细胞越小就越好呢？

通过资料分析，细胞中各种细胞结构需要一定的必需空间，并不是细胞越小就越好。

（七）情感共鸣：

任何事物都有其内在发展的自然规律，所谓“存在都是合理的”。我们要尊重事物的发展，尊重自然规律，敬仰生命，在芳华岁月，撸起袖子干！

（八）课后习题巩固：

完成教材课后题1题和练习册课后提升。