一、教材分析
“细胞大小与物质运输的关系”是人教版高中生物必修一第六章第一节的一个模拟实验。这是继学习了“细胞的物质运输”之后而学习“细胞增殖”之前的一个重要衔接点。通过本实验的学习，学生就很容易理解为什么多细胞生物体是由许多个体积很小的细胞而不是几个较大的细胞构成的，为后续“细胞增殖”的学习奠定了基础；同时也充分体现了教材编排的逻辑性和连续性，具有承上启下的重要作用。
二、学情分析
1.知识基础
已具有相应的化学知识：NaOH与酚酞、淀粉与碘液的显色原理；具有相应的数学知识：计算正方体、圆柱体的体积和表面积等。
2.能力基础
经过之前的学习，学生已具有一定的分析问题和解决问题的能力，具有一定的实验操作技能。已进行过其它课题的探究，对探究的过程和方法有了一定的认识。
三、教学方法
问题探究法和合作探究法。
四、三维目标
1.知识目标
通过探究细胞大小（细胞的表面积与体积之比）与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。
2.能力目标
（1）通过对实验材料、用具和原有数学模型的改进，提高学生的创新探究能力。
（2）适时引导，提高学生的逆向思维能力和建模能力等。
3.情感态度与价值观目标
通过学生动手探究，以及师生间、同学间的交流，培养学生的团队精神，提升学生的生物科学素养，培养学生乐于思考和探究的精神。
五、实验创新
1.创新分析
（1）本实验用含酚酞的琼脂块和NaOH作材料，因NaOH属于强碱，具有一定的腐蚀性，所以不少学生在实验过程中表现得畏首畏尾。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此我考虑：能否将酚酞——NaOH换成安全一点的试剂呢？
（2）教材要求将琼脂块切成边长为1cm、2cm、3cm的正方体。因为质地软滑，学生切出的琼脂块大都歪歪扭扭，而且切割速度相当慢，严重浪费了课堂时间。因此我提出：能否让琼脂块的切割变得更容易呢？
（3）本实验有一个学生理解起来较困难的问题，即：到底哪个因素能反映物质运输的效率？为什么是NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积的比值，而不是扩散的深度呢？对此我提出：如何让学生顺利突破实验的难点呢？
2.创新改进
（1）关于实验材料：
最终选择含淀粉的琼脂块和碘伏作为最佳替代材料，因为该材料安全、容易获取，实验现象明显。这组材料还有另一个突出优点，即可以回收再利用，能够极大地节省实验成本。
（2）关于琼脂块的切割：
①用圆柱体代替正方体——将熬好的琼脂倒入不同规格的烧杯中，等琼脂凝固后扣出，把两侧切整齐就可以了。
②用专业的模具代替手工切割。如用耐高温的塑料做成边长不等的正方体，实验时，学生只需将凝固的琼脂块扣出即可，操作非常简单且节省琼脂。
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这是改进后的表格，增加了一列“全部完成扩散所需的时间”。时间与效率的对应关系很容易理解，即“时间越长，效率越低”。表中数据是用替换后的材料进行实验算出的，从数据不难看出，琼脂块的体积越大，完成扩散所需的时间越长，效率越低，这就表明反映物质运输效率的是“碘伏扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积的比值，而不是扩散的深度”。这样，这个难点问题也就轻松解决了。
六、思维拓展
1.转换新的视角，引发逆向思维。
实验中，学生的注意力大都集中在对琼脂块的观察上，即只考虑了外界物质向内部的运输。这时我引导学生转换观察角度：看外界溶液有何变化？学生通过观察发现，碘伏颜色明显加深，变成了蓝黑色。这表明琼脂块中的淀粉向外渗出了，由此得出物质运输具有双向性的结论，即：既有外界营养物质向细胞内的输入，又有细胞代谢产物的输出。
2.构建数学模型，提高建模思维和建模能力。
高中生物课程标准中对建立模型有一定的要求，因此在本实验中，针对重点知识目标“细胞大小与物质运输效率的关系是什么”，我也引入了数学模型的构建，并让学生参与其中，体会建模的过程。我首先引导学生根据自己的分析对问题做出假设，然后根据实验测量的数据构建数学模型。通过建模，可以直观地看出，琼脂块的体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低，从而明确了为何细胞不能无限长大。这样不仅完成了教学目标，也提升了学生的建模能力。
论文作者:马国芹
论文发表刊物:《素质教育》2015年10月总第187期供稿
论文发表时间:2015/9/24
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