在自主探究中實現自能教育

邱曉華

【內容摘要】突顯“自能教育”特色，利用真實課例為載體，以《物質跨膜運輸的實例》為教學案例，展示如何組織學生通過自主探究實驗來實現自能教育。

【關鍵詞】自能教育 自主學習 實驗探究 滲透作用 細胞吸水和失水

一、案例背景

為迎接市政府對四星級高中的督導，突顯出學校倡導的“自能教育”特色，筆者承擔了一節督導課《物質跨膜運輸的實例》的教學設計，以真實的課例為載體，探討在新課程的背景下，如何通過教師教學方式和學生學習方式的改變，來實現“自能教育”，即不靠空洞的說教，而是以自主探究實驗為載體，在探究中發揮學生的自主性和能動性，通過自探、自悟、自得，實現學生自主學習。

《物質跨膜運輸的實例》是高中生物必修1第四章《細胞的物質輸入和輸出》第一節的內容，它是學生在已經學過細胞的成分、結構和功能的基礎上，對細胞膜控制物質進出這一功能的進一步的拓展和深化，又是第2節生物膜的流動鑲嵌模型和第3節物質跨膜運輸方式的鋪墊。

二、教學過程設計

1.課前探究

請感興趣的同學分小組進行探究實驗，研究發生滲透現象的條件：

探究一：按書本“問題探討”中的講述的方法制作滲透裝置：在一個長頸漏斗的漏斗口外密封一層雞蛋膜，往漏斗內注入加了亞甲基藍的蔗糖溶液（亞甲基藍的藍色便于觀察），然后將漏斗浸入盛有清水的燒杯中，是漏斗管內外的液面高度相等，過一段時間觀察，發現漏斗管內的液面上升。

探究二：分別制作三組如探究一的裝置，用三種不同的膜——氣球膜、雞蛋膜和多層紗布代替雞蛋膜，只有用雞蛋膜的裝置漏斗管內液面上升。

探究三：分別制作兩組如探究一的裝置，都用雞蛋膜，燒杯內的溶液不同，分別用清水和與漏斗內等滲的蔗糖溶液，結果只有用清水的漏斗管內液面上升，而用等滲蔗糖溶液的液面不變。

通過以上探究實驗得出結論：要發生滲透現象，需要半透膜；膜兩側要有濃度差。

2.教學過程

上課時，教師先做演示實驗：在清水中滴加亞甲基藍，亞甲基藍分子很快擴散開來。

教師問：這是什么現象？

學生答：擴散。

教師繼續問：如果在燒杯中加一層膜，可以讓水分子自由通過，亞甲基藍分子不能通過，那發生的就是滲透。那我們怎么才能觀察到滲透現象呢？請參加探究實驗的同學來介紹一下他們的探究過程。（請同學上講臺結合做實驗時的照片講述探究過程，并得出發生實驗現象的兩個條件）

教師引導：為什么會出現滲透現象呢？

教師用PPT播放動畫，請同學結合學案上的知識鏈接解釋滲透現象發生的原因。

溫故而知新：回憶前面制備細胞膜的方法，用哺乳動物成熟的紅細胞吸水漲破，把紅細胞和滲透裝置做類比，紅細胞膜能讓水分子自由通過，但血紅蛋白等大分子不能過，相當于一層半透膜；紅細胞膜兩側有具有濃度差，所以實際上紅細胞吸水漲破也是發生了滲透作用。請同學分析紅細胞吸水、失水和保持正常狀態時所處的不同溶液的濃度。

聯系生活：腌蘿卜時蘿卜體積會變小，即失水；萎蔫的菜放入水中又會變得堅挺，即細胞吸水，得出植物細胞也會吸水和失水。那么植物細胞吸水和失水與動物細胞有何差別呢？

請同學比較植物細胞與動物細胞的差異，即植物細胞有細胞壁，大液泡。

為學生提供信息庫：（1）細胞壁是全透性的，它的伸縮性較小。（2）成熟植物細胞具有中央大液泡，占整個細胞很大比例，細胞內的液體環境主要考慮液泡中的細胞液。

請學生根據信息庫提供的知識，就植物細胞的吸水和失水提出相關問題。總結歸納，主要是兩個問題：一、植物細胞的細胞壁對植物細胞的吸水和失水有無影響；二、原生質層是否相當于一層半透膜？

請同學以小組為單位探究植物細胞的原生質層是否相當于一層半透膜？然后請同學按照書本提示進行質壁分離和質壁分離實驗。實驗結束后，交流實驗結果，并得出結論：植物細胞的原生質層相當于一層半透膜。

教師進一步引導：那么植物細胞的細胞壁在植物細胞的吸水和失水過程中有什么作用呢，請同學課后思考，并設計相應的探究。

三、教學設計反思

筆者教學設計中組織學生自主探究滲透實驗，但由于本節內容還有植物細胞吸水和失水的探究實驗，整體時間比較緊張，所以把自主探究實驗放到課前請同學以興趣小組探究活動的形式完成，然后到課上交流。這樣處理，學生通過親自動手實驗，然后通過實驗去思考、總結、表達交流，對滲透作用已經有了很好地認識，能清楚理解擴散和滲透這兩個迷思概念，并總結出發生滲透作用的條件。

后半部分對植物細胞吸水和失水的探究，也是設計由學生自己提出假設，然后當堂用實驗來驗證。這樣做，一方面讓學生更好地理解生物是一門以實驗為基礎的課程，讓他們通過動手實驗，學會科學的探究過程，另一方面，也可以增加他們學習生物的興趣。

當然如何讓學生真正動起來、真正參與進來做課堂的主體，如何更好地實現“自能教育”，還需要更多的探索和實踐。

【參考文獻】

[1] 朱正威、趙占良. 生物1分子與細胞（必修）[M]. 北京：人民教育出版社，2007：60-63.

[2] 胡云. 生物育種專題教學案例[J]. 生物學通報，2013，48（07）：34-36.

（作者單位：蘇州大學基礎醫學與生物科學學院；江蘇省木瀆高級中學）