基于生本理念進行“細胞中的無機物”一節的教學設計

蔣忠民

(遼寧省大連開發區得勝高中 116635)

1 教材分析

“細胞中的無機物”是人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》第2章第5節內容，包括水的兩種存在形式、水的主要作用、無機鹽的主要存在形式和作用等內容。本節是學習細胞有機物的知識補充，為必修3模塊內環境穩態和生命活動調節的學習打下基礎。重點內容是水和無機鹽在細胞中的存在形態與作用，難點是結合水的概念和無機鹽的作用。教材設置“問題探討”“思考與討論”“與生活的聯系”和“技能訓練”等欄目，便于學生自主、合作、探究學習。

2 教學目標

2.1 知識目標 說出水在細胞中的兩種存在形式和主要作用；說出無機鹽在細胞中的主要存在形式和作用。

2.2 能力目標 通過水和無機鹽的信息收集，學會資料分析和模型建構。

2.3 情感態度與價值觀目標 認同細胞的一切生命活動離不開水和無機鹽，形成生命的物質觀。

3 教學過程

3.1 創設情境，明確目標 觀看本校運動會上教師拍攝到的學生運動得大汗淋漓、腿抽筋和補充水分的圖片。設疑：最佳飲品是什么？肌肉抽搐是什么原因？引出本節學習目標。

設計意圖：創設情境，激發興趣，導入新課，明確學習目標。

3.2 水 通過課前布置學生收集與水相關的任務來逐步引領學生學習水的形式和作用。

3.2.1 從生活中來，引出學習主題 讓學生課前利用書籍和網絡等學習資源收集水和無機鹽的主要作用。交流完成導學案的課前任務：① 寫出自己喜愛的含水量較高的飲品和食物；② 觀察常見的不同生物體含水量和人體組織與器官含水量的表格，你有什么結論？③ 比較幼兒、成年女性和成年男性體內的含水量，你有什么結論？教師設疑：為什么這些組織、器官、個體等結構的含水量不同？根據結構與功能相統一的觀點，引出水的功能學習的主題。

設計意圖：培養信息收集、數據分析和語言表達能力；聯系生活，訓練發散思維，并認同學習內容與生活密切相關。

3.2.2 水的形式 讓學生觀察心肌和血液的動畫，教師質疑：已知心肌和血液的含水量相近，為什么二者形態差異較大？學生觀察水分子的結構圖，閱讀資料卡：氧原子對共用電子對的吸引力比氫大得多，導致水分子中的氧略帶負電荷，氫略帶正電荷，即水分子是極性分子，易與無機鹽離子以及有機物中的極性分子形成氫鍵(一種微弱的靜電引力)。教師引出概念：像這樣與細胞內其他物質相結合，難于流動的水，叫做結合水。絕大部分水以游離形式存在，可以自由流動，叫做自由水。

教師簡述科學探究的一般流程，啟發學生提出假設：心肌中結合水所占比例大于血液中結合水所占的比例。在教師的指導下，學習小組通過建構模型(圖1)的方法來尋求證據，檢驗假設是否正確，步驟如下：① 讀出心肌和血液展板上自由水的分子個數；② 利用水分子模型模擬結合水與極性物質相結合，組內成員相互提醒結合水的氧端與陽離子結合，氫端與陰離子結合；③ 計算和比較心肌中結合水所占的比例與血液中結合水所占的比例的大小(前者大于后者，即假設成立)。讓學生說出本次探究的解釋結論，并提醒科學探究并未結束，一般要進行成果交流和評價反思，甚至進一步的探究。

設計意圖：通過觀察類比、建構模型和合作探究，學生深入理解細胞中水的存在形式，有效突破結合水概念這一難點。

圖1 模型建構

3.2.3 水的作用 教師提問：結合水和自由水有哪些作用？聯系課前先學，讓學生閱讀資料：① 在細胞內液中，結合水可排列在離子表面“屏蔽”其電荷，降低離子間的靜電作用；還可排列在大分子的極性基團表面，形成水合層，大分子和水分子間的氫鍵作用力會降低大分子間的作用力，從而使其溶入自由水中；② 在動物和人體的消化道內，蛋白質和多糖等多聚體營養物質將水解成若干單體；綠色植物光合作用發生的總反應可表示為CO2+ H2O →有機物 + O2；細胞呼吸的第二階段反應是C3H6O3+ H2O → CO2+[H]；③人體的紅細胞、白細胞和血小板等血細胞直接生活在含水90.7%的血漿中，肌細胞、肝細胞和神經細胞等絕大多數組織細胞直接生活在含有大量水分的組織液中；④ 血漿中流動的自由水可以把人體吸收的營養物質運輸到各個組織細胞，同時把組織細胞產生的代謝廢物運輸到排泄器官；⑤ 新鮮菠菜放置幾天后，自由水比例降低，結合水比例升高；將該萎蔫菠菜放置清水中后，自由水比例升高，結合水比例降低。在教師的引導下，學生獨立思考—小組討論—歸納得出結合水和自由水的主要作用，總結出細胞一切生命活動離不開水，并繪制概念圖(圖2)。

圖2 水的概念圖

設計意圖：學生閱讀和分析資料，提高獲取信息和歸納總結能力。構建水的概念圖，使主要內容直觀呈現，對所學知識有全面和系統的認識。

3.2.4 到生活中去，科學健康生活 正是因為細胞的一切生命活動都離不開水和人體每天都有水分排出，所以我們應該給機體細胞補充水分。那么，在炎炎夏日，你會科學飲水嗎？觀看科學飲水的視頻，在教師的倡導下，師生知行合一，共同飲水。

設計意圖：識別不良的飲水方式，明確怎樣科學飲水，養成調節生理、健康生長的生活習慣。

3.3 無機鹽 過渡提問：最佳飲品是什么？PPT呈現：在純凈水中，鈣和鎂等人體所需的多種微量元素大都已被去除，長期飲用會影響體內電解質酸堿平衡，使神經、肌肉和多種酶的活性受到影響；而長期盲目飲用礦泉水可能導致微量元素過剩，成為誘發結石的隱患。最佳飲品當屬pH與體液相同，無任何污染的低無機鹽天然水[1]，從而引出無機鹽內容的學習。

3.3.1 從生活中來，引出細胞中無機鹽的形式 教師提供近年某山失火的新聞資料：因中學生玩火導致該山生態環境慘遭破壞，5人不幸死亡，燃燒殆盡的部分植物剩余一些灰白色的灰燼。教師指出灰燼的成分主要是無機鹽。讓學生瀏覽細胞中各種無機鹽的名稱，歸納出細胞中大多數無機鹽是以離子的形式存在。

設計意圖：以新聞引出無機鹽的學習，并形成珍愛生命、維持生態的理念。

3.3.2 無機鹽作用 教師設問：一般來說，無機鹽僅占細胞鮮重的1%～1.5%，是細胞中含量很少的無機物，那么其作用是否微乎其微呢？聯系課前收集的無機鹽作用的信息，閱讀資料：①日常食物中可分為酸性食物(如禽、畜、魚等)和堿性食物(如大多蔬菜和水果)，當體內的乳酸(HL)增加時，發生反應有HL + NaHCO3→NaL + H2CO3，H2CO3→H2O + CO2；當體內的Na2CO3增多時，發生反應有Na2CO3+ H2CO3→2NaHCO3；②呈現葉綠素、血紅蛋白和甲狀腺激素的結構簡圖；校園的梧桐樹葉缺鎂會變黃，影響光合作用；人體缺鐵易患貧血；人們食用碘鹽以預防患“大脖子病”；③硼能促進植物花粉萌發和花粉管伸長；缺硼時，花藥和花絲萎縮，花粉發育不良；哺乳動物血漿中必須含有適量的Ca2+，鈣量過多時，會出現肌無力癥狀；鈣量過少時，會出現抽搐癥狀。在教師的啟發下，學生獨立思考—小組討論—歸納得出無機鹽的主要作用，理解細胞的無機鹽含量雖然少，但也非常重要，并繪制概念圖(圖3)。

圖3 無機鹽的概念圖

設計意圖：學生閱讀和分析資料，構建無機鹽的概念圖，將主要內容直觀呈現，使學生對所學知識有全面和系統的認識。

3.3.3 到生活中去，學以致用 觀看《舌尖上的中國》的“食鹽為五味之首”的微視頻，思考：人為什么每天必須攝入食鹽？PPT呈現：除了刺激味蕾產生鮮味感覺以外，主要作用在于補充因出汗和排泄而流失的NaCl。人每天食鹽的攝入量僅需5 g左右，過多的食鹽將擾亂水鹽平衡，容易引起高血壓和腎病[1]。

設計意圖：拓展無機鹽的知識，形成調節生理、健康生長的理念。

3.4 總結與拓展 通過獨立完成水與無機鹽的比較表格和歸納填空總結全課。教師講述：無論是植物細胞，還是動物細胞，細胞中各種化合物的作用都很重要。其中，水是生命之源，因各種因素引起的水資源短缺屬于全球性生態環境問題，提問：你知道和應用了哪些節約用水的方法呢？

設計意圖：師生總結全課，并將節約用水的意識外化于行，提高生物學科素養。

4 教學反思

本節根據“珍愛生命，調節生理，健康生長，維持生態”的生本理念，圍繞學習目標，通過收集信息、觀察類比、建構模型與合作探究，讓學生明確水的存在形式，有效突破結合水概念的難點。針對學生日常生活的愛好、習慣以及接受能力，創設真實、典型、適切的資料信息和問題,讓學生“從生活中來，到生活中去”，思考、討論和歸納水和無機鹽的主要作用，構建概念圖，從而有效地內化知識，訓練能力，提升素養。