蛋殼膜容器滲透模型：三次課堂觀察的“意外收獲”

王永田+付常明

課堂觀察是指觀察者通過特定的觀察程序和觀察記錄工具收集、分析課堂教學信息，并對課堂教學進行評判和建議，以實現促進學生學習和教師專業發展的多方持續合作的課堂研究方式，分為課前會議、課堂觀察和課后會議三個基本環節。通過對人教版必修1第四章第一節“物質跨膜運輸的實例”的三次課堂觀察，發現了滲透作用裝置的不足，將其改進為蛋殼膜容器滲透裝置。在課后會議中還得到了“意外收獲”—蛋殼膜容器滲透模型。

1 初次觀察—改進裝置

1.1 課堂觀察，發現問題

課堂上，執教者在突破難點“滲透作用發生的條件”時，采用了教材提供的滲透實驗裝置（圖1）。課后會議上，觀察者們普遍認為實驗效果不明顯，液面上升速度非常慢；結合PPT動態展示的效果也不夠科學—液面好像是鼠標點擊上去的，不是滲透作用的結果。調查顯示，50%的學生對滲透作用的條件掌握情況不好。執教者也抱怨，課前通過多次實驗，第一天18：00做好裝置，到第二天8：00上第一節課，大約14 h的時間上升液面大約1～2 cm，實驗效果不明顯；如果直接把提前做好的已經發生了滲透作用的裝置拿給學生觀察，不利于學生對滲透作用過程的直觀體驗。且由于蔗糖溶液無色，液面上升高度僅為1 cm左右，第一排的學生都看不清楚，后排的學生更看不到液面上升現象，教學演示效果差。

1.2 討論改進，現象明顯

在課后會議中，教師們集思廣益，多方搜集資料，對教材滲透實驗裝置進行改進。在接下來的實驗中，備課組通過比較發現教材中的半透膜材料玻璃紙為非生物材料，很難找到；用生物材料，豬膀胱不容易獲得，很難找到能包裹整個漏斗底部這么大的魚鰾；而蛋殼膜作為滲透實驗的半透膜最佳，能做到廢物利用且材料易得，與玻璃紙相比又貼近學生生活，故選擇蛋殼膜為半透膜制作滲透裝置。同時，把觀察液面上升高度改為觀察由杠桿兩側蛋殼膜容器中液體的質量的變化而引起的杠桿不平衡現象作為觀察指標（圖2）。利用杠桿原理設計巧妙，現象快而明顯，學生體驗深刻，增強了滲透實驗裝置的說服力。

2 二次觀察—拓展實驗

2.1 從定性到定量，挖掘蛋殼膜滲透裝置功能

再次課堂觀察，觀察者們充分肯定了蛋殼膜滲透裝置的演示效果，調查顯示絕大多數學生理解了滲透作用的條件。

除了突破滲透作用的條件這一難點，利用該實驗裝置還可以進一步開展拓展實驗嗎？在第二次課后會議上，教師們熱烈討論，很快提出了幾個拓展實驗，經動手操作，演示效果明顯。

（1） 定量地測定滲透作用速率。將左側的清水換成一定質量的鉤碼，右側仍為蔗糖溶液，5 min后杠桿出現明顯的不平衡現象，用彈簧秤測出蛋殼內蔗糖溶液滲透后的質量，就可測出蛋殼膜發生滲透作用的速率。這樣就由定性探究滲透現象發生的條件，變為定量測定滲透速率，將微觀的滲透作用與宏觀的杠桿平衡建立了聯系。

（2） 探究單位時間內杠桿傾斜角度與蔗糖濃度的關系。將對照實驗中的蔗糖溶液稀釋不同的倍數，分組實驗，相同時間后測量杠桿傾斜的角度即可。

有的班級甚至指導學生動手制作“蛋殼膜容器”或在家中完成，把教具變成了學生探究實驗的學具。

2.2 從定量到定性，為后續學習做鋪墊

教師進一步從定量回到定性的探究，為下一步的學習打下基礎。

（1） 探究溶液中的其他溶質是否能夠通過蛋殼膜，為學習物質的跨膜運輸打下基礎。將裝置中的蔗糖溶液的一側，換成等量的尿素溶液，由于尿素可以自由通過蛋殼膜，則一段時間后杠桿仍然是平衡的，若換成其他溶液且發生了杠桿不平衡的現象則說明該物質不能通過蛋殼膜。

（2） 研究溫度對蛋殼膜透性的影響，為學習影響酶活性的因素等做了鋪墊。將燒杯內的水設置不同的溫度梯度，可以探究蛋殼膜發生滲透作用的最適溫度。這一思路為學生學習探究溫度對酶活性的影響、影響光合作用的因素等實驗打下基礎。

3 三次觀察—構建模型

3.1 精益求精，完善裝置

取材是實驗成功的關鍵，也是實驗裝置的科學性和可推廣性的保證。蛋殼膜滲透裝置采用的雞蛋，全國各地幾乎都能找到，便宜實用。在經過兩次課堂觀察后，經過統計分析觀察量表數據，教師們普遍認為達到了預期目的。然而蛋殼膜滲透裝置的制作過程需要一定的技巧：（1） 輕輕敲。輕輕敲裂雞蛋的鈍端露出雞蛋氣室內的蛋殼膜，再敲裂雞蛋尖端的蛋殼，用剪刀剪出直徑約為1 cm的圓孔。（2） 緩慢吹。先將小孔朝下倒出部分蛋白，再朝鈍端氣室內緩慢吹氣（或用吸蛋器），排出剩余蛋白、蛋黃，容器底部的蛋殼膜即半透膜。

3.2 理念提升，構建模型

在課堂觀察中不斷發現問題，改進實驗裝置，為教學難點的突破提供了有力的抓手。然而教師們并不滿足，在隨后舉行階段檢測復習公開課的課前會議上，有教師提出，復習課上如果再使用蛋殼膜滲透裝置重復新授課的實驗，已經不合時宜。學生已經學習細胞的結構并構建了真核細胞的結構模型，能不能將蛋殼膜滲透裝置簡化、概括、提煉成一個模型，以實物的圖畫形式直觀地表達蛋殼膜容器滲透作用呢？教師們經過反復研究，畫出了蛋殼膜容器滲透模型（圖3）。該模型在復習課的應用中，從“教師行為·達成”和“學生學習·達成”觀察維度的深度和廣度進行比較，都取得了預期的效果。

4 收獲與反思

課堂觀察的扎實推進會有意外收獲。通過課堂觀察發現問題，圍繞問題討論對策，二次觀察繼續改進，對提升教學業務的同時，提高了老師們把握教材的能力，提高了開發教具和學具的水平，也是落實教學直觀性原則的具體體現。定量分析課堂觀察量表統計的數據，為進一步確定觀察問題、設計量表提供了重要參考，有了具體觀察目標的引領，加上備課組成員智慧的碰撞，出現更多的“意外收獲”也在意料之中。

參考文獻：

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