以實驗探究深度構建

賈小紅

摘 要：“細胞是生命活動的單位”是細胞學說的核心觀點，但是初一學生理解起來比較抽象。本節課先通過視頻和實驗讓學生觀察草履蟲和變形蟲這兩種單細胞生物的生命活動，讓學生對這一概念有感性的認識;再通過實驗探究“碘液、紅墨水是否能透過洋蔥表皮細胞細胞膜進入細胞”，讓學生在科學實驗中分析領悟到正是由于細胞膜的選擇透過性控制了細胞與外界的物質交換，保證了細胞生命活動的正常進行，從而深度構建“細胞是生命活動的單位”這一核心概念，為后續生物科學學習打下堅實的基礎。

關鍵詞：細胞;生命活動;實驗探究;細胞膜選擇透過性。

一、指導思想與理論依據

2011版課標中的課程基本理念倡導探究性學習：生物科學不僅是眾多事實和理論的匯總，也是一個不斷探究的過程，科學探究既是科學家工作的基本方式，也是科學課程中重要的學習內容和有效的教學方式。探究性學習可改變學生學習方式，助學生領悟科學的本質，引導學生主動參與、勤于動手、積極思考，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流合作的能力等。[1]所以探究性學習不僅能培養學生創新精神和實踐能力，更能幫助學生從本質上領悟生物學概念。本節課正是基于此，嘗試著以實驗探究幫助學生深度構建“細胞是生命活動的單位”這一生物學核心概念。

二、背景分析及設計思路

本節教學內容是北師大版教材七年級上冊第2單元《生物體的結構》第3章第2節《細胞是生命活動的單位》。主要教學目的是讓學生深度構建“細胞是生命活動的單位”這一概念，這是細胞學說的核心觀點。本節課的教學內容不僅深化了學生對于之前細胞的基本結構和功能的認識，也為后續學習細胞分裂、細胞分化、光合作用、細胞呼吸、生殖等教學內容打下了基礎，在整本教材中有著承前啟后的作用。[2]

本堂課先通過視頻觀看“變形蟲捕食草履蟲”，及在實驗中用數碼顯微鏡觀察“草履蟲的生命活動”，讓學生感性認識到：因為單細胞生物可完成運動、捕食、排泄廢物、對外界刺激做出反應等一系列生命活動，所以細胞是生命活動的單位。接下來讓學生通過探究性實驗“碘液、紅墨水是否能透過洋蔥表皮細胞細胞膜進入細胞”，觀察、分析推理出：正是細胞膜的選擇透過性使細胞膜控制著細胞與外界的物質交換，保證了細胞正常的生命活動。從而使學生深度構建“細胞是生命活動的單位”這一核心概念，為生物學的細胞觀打下堅實基礎。

三、教學流程

（一）視頻及觀察實驗：觀察“變形蟲”、“草履蟲”的生命活動。

設計意圖：以視頻和實驗吸引學生興趣，讓學生可以直觀觀察到單細胞生物的生命活動，從而感性認識“細胞是生命活動的單位”這一核心概念。

1.活動一：視頻觀察“變形蟲捕食草履蟲”。

以“變形蟲捕食草履蟲”的視頻引入課堂，可快速吸引學生的注意力和對本堂課的興趣。通過視頻，學生可觀察到變形蟲的捕食行為，草履蟲的應激行為等，還可分析出變形蟲會有消化排泄行為。

2.活動二：用數碼顯微鏡觀察“草履蟲”。

學生親自動手制作并觀察草履蟲培養液的臨時裝片，用數碼顯微鏡，學生不僅可以在小組的顯微鏡屏幕上直觀看到草履蟲的外形特征，還可清晰觀察到草履蟲的運動、應激等行為，在活躍的課堂氛圍中，學生對“細胞是生命活動的單位”這一核心概念印象深刻。

（二）實驗探究：“碘液、紅墨水是否能透過洋蔥表皮細胞細胞膜進入細胞”。

設計意圖：通過探究“碘液、紅墨水是否能透過洋蔥表皮細胞細胞膜進入細胞”的實驗，得出細胞膜具有選擇透過性的結論，分析出正是細胞膜的選擇透過性控制著細胞與外界的物質交換，保證了細胞生命活動的正常進行，從而理性科學深度構建“細胞是生命活動的單位”這一核心概念。

在這個過程中，讓學生明白科學探究既需要觀察和實驗：在實驗過程中要注意操作的規范，在觀察的過程中要注意觀察的全面細致，才能得到較為客觀的數據。又需要對證據、數據等進行分析和判斷。同時，科學探究需要利用多種方式呈現證據、數據，如采用文字、圖標等方式來表述結果，需要與他人交流和合作。[1]

通過這種探究性學習，不僅促進了學生學習方式的改變，使學生能主動地獲取生物科學知識，體驗科學過程，形成一定的科學探究能力和科學態度與價值觀，培養科學精神。[1]同時，在反復的實驗、觀察、數據整理、分析和交流討論中，學生逐漸生成對“細胞是生命活動的單位”這一核心概念的深度構建。

1.初觀察：制作洋蔥表皮臨時裝片，染色后觀察染液是否進入細胞并做好記錄和統計。

教師介紹實驗原理，學生回顧臨時裝片制作方法及注意事項，學生分小組分工合作：制作員制作兩個洋蔥表皮臨時裝片，A裝片滴碘液、B裝片滴稀釋紅墨水;觀察員調節數碼顯微鏡做好觀察準備;記錄員提醒觀察目的是看細胞內部是否被碘液染成棕色或被紅墨水染成紅色并做好記錄，并把記錄填寫在黑板上統計表格的相應地方。再通過分析本組數據和班級統計結果判斷碘液、紅墨水能否透過洋蔥表皮細胞細胞膜進入細胞。

2.初結果：碘液能透過洋蔥表皮細胞細胞膜進入細胞，紅墨水不確定。

學生能快速得出碘液能透過細胞膜進入細胞的結果，因為幾乎所有洋蔥表皮細胞的細胞核均被碘液染成了棕色、淺棕色，并且之前通過碘液染色觀察細胞結構的實驗中，同學們已經清晰地觀察到了細胞核被碘液染色的實驗現象。明顯的實驗現象很好地為紅墨水是否能進入洋蔥表皮細胞提供了參照。

而紅墨水進入細胞的情況，學生通過觀察到的現象得出的結果會有非常大的差異：①紅墨水能透過細胞膜進入細胞，因為有些細胞內部為紅色（其實為浮色，對焦不準確）;②紅墨水不能透過細胞膜進入細胞，因為大多數細胞未染成紅色（只觀察了玻片中央位置）;③紅墨水不確定是否能透過細胞膜進入細胞，因為玻片邊緣細胞大部分被染成紅色，而靠近玻片內部的細胞幾乎都未被染成紅色。

3.反思后的再觀察：通過反復全面細致的觀察，結合分析發現紅墨水不能透過洋蔥表皮細胞細胞膜進入細胞。

學生通過黑板表格展示出來的觀察現象的差異反思出實驗觀察應該做到：①要調焦準確，使細胞達到最高清晰度再觀察現象;②每張玻片要全面觀察，邊緣與中央反復對比;③A、B兩張玻片要反復對比觀察著色情況。

學生在此基礎上再次進行清晰、全面、反復地觀察，得出更為客觀的現象、分析出更為理性科學的結果。現象及分析：玻片邊緣結構不完整的細胞均被染成紅色—細胞膜被切傷，中央位置個別細胞染成紅色—可能是操作不當引起細胞損傷，其他細胞幾乎都沒有被染成紅色。

4.分析結果，得出結論：細胞膜具有選擇透過性，保證了細胞生命活動的正常進行。

碘液能透過細胞膜進入細胞，紅墨水不能透過細胞膜進入細胞，細胞膜具有選擇透過性。細胞膜的選擇透過性控制著細胞與外界環境的物質交換，保證了細胞正常生命活動的進行。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]張晶晶.初中“細胞是生命活動的單位”教學設計[J].生物學通報：2016第51卷第9期，28-30.