基于核心素養(yǎng)的“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸實(shí)例”教學(xué)設(shè)計(jì)

吳兆春

1 教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容包括細(xì)胞的吸水和失水、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例兩部分。本節(jié)將細(xì)胞的失水和吸水作為物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例來(lái)分析，通過(guò)對(duì)滲透作用現(xiàn)象的觀察，使學(xué)生闡明滲透作用發(fā)生的條件，推導(dǎo)滲透作用的概念，說(shuō)出水分子跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，舉例說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞膜和植物的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。為了便于學(xué)生理解，由“問(wèn)題探討”入手，從“擴(kuò)散”遷移到“滲透”，促進(jìn)理解動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水;通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解植物細(xì)胞的吸水和失水。基于以上教學(xué)內(nèi)容，立足于對(duì)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，對(duì)教學(xué)素材進(jìn)行重新改進(jìn)、整合、編排并精心設(shè)計(jì)教學(xué)。

2 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)導(dǎo)入

教師演示實(shí)驗(yàn)：把萎焉的玫瑰花放到水里面，過(guò)一段時(shí)間玫瑰花開(kāi)始堅(jiān)挺了，且水沒(méi)有變色，然后把堅(jiān)挺的玫瑰花再放到熱水中浸泡，水變?yōu)榧t色。教師：通過(guò)此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明有些物質(zhì)可以進(jìn)出細(xì)胞，有些物質(zhì)不能進(jìn)出細(xì)胞。物質(zhì)是如何進(jìn)出細(xì)胞的？今天我們來(lái)學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例。

設(shè)計(jì)意圖：教師利用演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生探究物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的學(xué)習(xí)興趣，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.2 滲透系統(tǒng)模型構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)探究：滲透作用的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

教師把一滴紅墨水滴入到清水中，要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并回答：如果兩種不同的溶液被一層半透膜隔開(kāi)，結(jié)果又會(huì)怎樣？

接著，教師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并分析分子穿過(guò)半透膜的情況：

在燒杯中加入清水，漏斗中裝有一定濃度的花青素溶液。漏斗口用一層半透膜（豬的鹽漬腸衣）扎緊，放入燒杯中。將實(shí)驗(yàn)裝置靜置一段時(shí)間，觀察漏斗內(nèi)的液面變化。教師要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合教材滲透現(xiàn)象示意圖，討論以下問(wèn)題：

（1）漏斗內(nèi)的液面為什么上升？

（2）科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要原則是對(duì)照，你覺(jué)得本實(shí)驗(yàn)可以設(shè)置哪些對(duì)照實(shí)驗(yàn)？

學(xué)生小組代表發(fā)言，教師點(diǎn)評(píng)。

根據(jù)學(xué)生的回答，師生共同總結(jié)發(fā)生滲透作用的條件：有半透膜;半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、構(gòu)建模型的能力。此外，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)效果更直觀、明顯，便于學(xué)生對(duì)滲透作用發(fā)生條件的理解。這樣從學(xué)生已有滲透作用知識(shí)的基礎(chǔ)上，過(guò)渡到動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞時(shí)吸水和失水的內(nèi)容，就顯得比較容易。

2.3 生活體驗(yàn)，合作解決問(wèn)題

教師：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了滲透作用，細(xì)胞是否具備滲透裝置的條件？細(xì)胞如何吸水和失水呢？我們以哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞為例來(lái)探究。

教師展示顯微鏡下紅細(xì)胞吸水與失水的視頻，并提出問(wèn)題：視頻中的紅細(xì)胞出現(xiàn)了哪些現(xiàn)象？你認(rèn)為紅細(xì)胞在什么條件下吸水或失水？你認(rèn)為紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么條件？紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物透過(guò)細(xì)胞膜嗎？這說(shuō)明紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于什么膜？紅細(xì)胞的吸水膨脹和失水皺縮是滲透現(xiàn)象嗎？其他動(dòng)物細(xì)胞呢？

學(xué)生討論總結(jié)，師生共同歸納動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水原理。

教師：我們?nèi)粘Ｉ钪袑撞硕缢樽鲳W時(shí)，常常放一些鹽，一會(huì)兒后就可看到水分滲出;對(duì)農(nóng)作物施肥過(guò)多，會(huì)造成“燒苗”現(xiàn)象。植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失（吸）水？原理和動(dòng)物細(xì)胞相同嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)。

（1）學(xué)生提出問(wèn)題：植物細(xì)胞內(nèi)的吸水或失水主要是吸的水進(jìn)到哪里去了？從哪里散失水分？水分進(jìn)出植物細(xì)胞要經(jīng)過(guò)哪些結(jié)構(gòu)？植物細(xì)胞的最外層多了一層細(xì)胞壁，它對(duì)細(xì)胞的吸水或失水有影響嗎？植物細(xì)胞是不是一個(gè)滲透系統(tǒng)，哪些結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜？植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水，什么情況下會(huì)吸水呢？學(xué)生自己篩選出值得探究的問(wèn)題。

（2）學(xué)生提出問(wèn)題后，小組討論，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)行推理分析，做出合理的假設(shè)。例如第一個(gè)問(wèn)題吸的水去向何方？有的學(xué)生說(shuō)是細(xì)胞質(zhì)中，有的說(shuō)在液泡中。又如對(duì)植物細(xì)胞是不是滲透裝置，學(xué)生都認(rèn)可是一個(gè)滲透裝置。但對(duì)于哪部分結(jié)構(gòu)相當(dāng)于半透膜時(shí)，有的學(xué)生認(rèn)為是細(xì)胞膜，有的認(rèn)為是液泡膜，仔細(xì)預(yù)習(xí)的學(xué)生提出是原生質(zhì)層。接著，教師要求需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己所作的假設(shè)。

（3）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并從教師提高的實(shí)驗(yàn)材料中選擇實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)施實(shí)驗(yàn)。教師提供以下實(shí)驗(yàn)材料：紫色洋蔥鱗片葉、菠菜葉、美人蕉的花瓣、刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡、物質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液、鹽水、清水等。學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)材料，有的學(xué)生按照教科書(shū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生用菠菜下表皮帶著葉肉細(xì)胞的臨時(shí)裝片做的，有的用花瓣為材料。選擇完實(shí)驗(yàn)材料后，教師要求學(xué)生先推理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再根據(jù)表1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

（4）學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小組討論后得出：植物細(xì)胞也是一個(gè)滲透裝置，原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，細(xì)胞液與外界溶液之間存在濃度差

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)類(lèi)比推理、實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、科學(xué)探究能力和歸納與概括、演繹與推理、批判性思維。

3 教學(xué)反思

本節(jié)課通過(guò)教師的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)及構(gòu)建了滲透系統(tǒng)模型，使學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的歷程，在擴(kuò)展、深入學(xué)習(xí)生物知識(shí)的同時(shí)，注重了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，同時(shí)聯(lián)系生活，滲透健康知識(shí)。

本節(jié)課的設(shè)計(jì)始終從學(xué)生出發(fā)，通過(guò)學(xué)生自己提出問(wèn)題，做出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論，讓學(xué)生在探究中獲取知識(shí)，在批判選擇中得到成長(zhǎng)。

不同學(xué)科的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方式不同，生物學(xué)是自然科學(xué)，是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，又是和生活健康密切聯(lián)系的學(xué)科。所以教師在核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上要以實(shí)驗(yàn)為載體，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中問(wèn)題的解決上，才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

李敏.“滲透作用實(shí)驗(yàn)”的改進(jìn)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017 （9）：42-43.