“物質(zhì)出入細(xì)胞的方式”教學(xué)設(shè)計(jì)

王科慧

1設(shè)計(jì)思想

新課標(biāo)和新教材最突出特點(diǎn)是以學(xué)生發(fā)展為中心，體現(xiàn)學(xué)生主體地位，面向全體學(xué)生，注重學(xué)生思維能力和學(xué)習(xí)方式的培養(yǎng)，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)和注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。所以在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中筆者采用以學(xué)生發(fā)展為本的主體性教學(xué)模式，從學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)問(wèn)題，營(yíng)造探究氛圍，使學(xué)生在觀察、討論、探究、合作交流中相互啟迪、自主學(xué)習(xí)、構(gòu)建模型。

2教學(xué)分析

2.1教材分析

“物質(zhì)出入細(xì)胞的方式”是浙科版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修1《分子與細(xì)胞》的第三章第二節(jié)的內(nèi)容。第二章已經(jīng)介紹了細(xì)胞膜的化學(xué)組成和細(xì)胞膜的功能，這一節(jié)是在此基礎(chǔ)上探討細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出的幾種方式，在細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之后，帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)探究細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出功能的方式和原理。這樣的編排符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，有助于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

2.2學(xué)情分析

通過(guò)前幾章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于細(xì)胞的分子組成、基本結(jié)構(gòu)和探究的基本步驟已有了一定的認(rèn)識(shí)，能理解細(xì)胞膜是系統(tǒng)的邊界，并且大部分學(xué)生已經(jīng)對(duì)生物有了較濃厚的學(xué)習(xí)興趣，很渴望在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究物質(zhì)是怎樣進(jìn)出細(xì)胞的，有哪些方式等有關(guān)細(xì)胞功能方面的知識(shí)。

2.3教學(xué)重難點(diǎn)

(1)教學(xué)重點(diǎn)：比較物質(zhì)出入細(xì)胞的各種方式的異同。

(2)教學(xué)難點(diǎn)：理解滲透作用原理。

3教學(xué)目標(biāo)

3.1知識(shí)目標(biāo)

(1)簡(jiǎn)述擴(kuò)散的特點(diǎn)。

(2)闡明滲透的概念及原理。

(3)比較說(shuō)明紅細(xì)胞吸水與失水的原因；概述被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的概念；比較擴(kuò)散、易化擴(kuò)散和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。

3.2能力目標(biāo)

(1)學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用比較、分析、歸納、綜合等科學(xué)思維方法。

(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，逐步領(lǐng)悟探究過(guò)程的一般方法與基本思想，培養(yǎng)自身的科學(xué)探究能力以及語(yǔ)言表達(dá)的能力。

(3)通過(guò)構(gòu)建模型和概念圖，提高知識(shí)建構(gòu)能力。

3.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀

(1)通過(guò)分析擴(kuò)散和滲透作用的過(guò)程，滲透生命活動(dòng)不斷發(fā)展變化以及適應(yīng)的特性，逐步學(xué)會(huì)自覺(jué)地利用發(fā)展變化的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)生命。

(2)領(lǐng)悟科學(xué)探究思想，體驗(yàn)探究活動(dòng)中的成就感。

(3)通過(guò)探討問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)合作意識(shí)和實(shí)事求是地對(duì)待實(shí)驗(yàn)結(jié)果的態(tài)度。

4教學(xué)策略與手段

(1)改變過(guò)去單純的教師講授和學(xué)生接受的教學(xué)方式，以問(wèn)題探究教學(xué)為主線，教師通過(guò)多媒體創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用討論法、實(shí)驗(yàn)法、學(xué)案導(dǎo)學(xué)、模型建構(gòu)等方法開(kāi)展學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮學(xué)生主體的作用。

(2)課前準(zhǔn)備：

①學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)課相關(guān)知識(shí)，提出相關(guān)問(wèn)題；

②教師針對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備好相關(guān)的多媒體課件、學(xué)案，實(shí)驗(yàn)所需的材料和用具。

5教學(xué)過(guò)程

5.1導(dǎo)課

教師組織引導(dǎo)學(xué)生思考(多媒體展示不同物質(zhì)通過(guò)不含蛋白質(zhì)的脂雙層)：

(1)什么樣的分子能夠通過(guò)脂雙層?什么樣的分子不能通過(guò)?

(2)氨基酸不能通過(guò)無(wú)蛋白質(zhì)的脂雙層，但是能進(jìn)出細(xì)胞的原因是什么?

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生觀察，思考問(wèn)題，根據(jù)教師引導(dǎo)總結(jié)出不同物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜的幾種方式。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過(guò)程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

5.2學(xué)習(xí)擴(kuò)散

教師組織引導(dǎo)學(xué)生親手實(shí)驗(yàn)將墨水滴到燒杯中并觀察現(xiàn)象，并引導(dǎo)學(xué)生討論什么是擴(kuò)散。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，討論、交流。

師生共同總結(jié)出擴(kuò)散是分子從高濃度處向低濃度處運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生注意力，體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。

5.3學(xué)習(xí)滲透

教師演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

教師設(shè)計(jì)問(wèn)題串：

(1)漏斗的液面為什么上升?

(2)如果用一層紗布代替玻璃紙，液面還會(huì)升高嗎?

(3)如果燒杯中也是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會(huì)怎么樣?

學(xué)生在教師的指導(dǎo)下歸納出產(chǎn)生滲透現(xiàn)象兩個(gè)必要條件以及滲透的方向是從低濃度溶液到高濃度溶液。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生經(jīng)歷“現(xiàn)象——問(wèn)題——分析——結(jié)論”，主動(dòng)構(gòu)建出滲透作用的條件，提高歸納總結(jié)的能力。

教師通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)演示微觀展示滲透實(shí)驗(yàn)。

問(wèn)題探究：

(1)滲透是水分子跨過(guò)膜的擴(kuò)散。擴(kuò)散的方向是怎么樣的?

(2)那么滲透作用與擴(kuò)散現(xiàn)象相矛盾嗎?

學(xué)生活動(dòng)：思考、回顧前面擴(kuò)散有關(guān)知識(shí)，通過(guò)相互討論在教師指導(dǎo)下得出回答滲透是水分子跨過(guò)膜的擴(kuò)散。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)多媒體的清晰展示，清楚觀察到了微觀的滲透現(xiàn)象，使抽象的知識(shí)具體化，從而得出滲透的概念，突破難點(diǎn)。

5.4學(xué)習(xí)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

教師通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)演示氧和二氧化碳進(jìn)出細(xì)胞的現(xiàn)象。創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：給出擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)(表1)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，繪出坐標(biāo)曲線。學(xué)生活動(dòng)：建構(gòu)模型繪出曲線(圖2)。

教師用多媒體演示展示葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞的現(xiàn)象。創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：給出葡萄糖跨紅細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表2)，請(qǐng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，繪出曲線。學(xué)生活動(dòng)：建構(gòu)模型繪出曲線。

教師組織引導(dǎo)學(xué)生觀察曲線后，評(píng)價(jià)擴(kuò)散和易化擴(kuò)散有何異同點(diǎn)。

學(xué)生歸納總結(jié)。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：用多媒體演示物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)母鞣N方式，直觀形象表現(xiàn)出事物的空間中的關(guān)系。學(xué)生構(gòu)建模型，需要進(jìn)行表格與曲線的相互轉(zhuǎn)換，使抽象的問(wèn)題直觀化、具體化，能夠變抽象思維為形象思維，有助于把握問(wèn)題的本質(zhì)。

5.5學(xué)習(xí)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

教師組織引導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：

(1)海帶中碘的濃度高出海水中碘濃度的200倍，但是海帶照樣從海水中吸收碘，由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)運(yùn)輸。

(2)人的紅細(xì)胞和血漿中的各種離子濃度如表3所示。

人的紅細(xì)胞中的N⁺和K⁺的濃度要高于血漿中的N⁺和K⁺濃度，但人的紅細(xì)胞卻仍能不斷地吸收K⁺、排出Na⁺。

以上兩種情況說(shuō)明細(xì)胞對(duì)離子的吸收是從低濃度到高濃度，這種運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)資料中思考主動(dòng)運(yùn)輸與被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)相比兩者的區(qū)別。

學(xué)生活動(dòng)：思考、討論回答，總結(jié)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，自然引入主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，提高學(xué)習(xí)興趣。

師生共同小結(jié)：設(shè)計(jì)表格對(duì)擴(kuò)散、易化擴(kuò)散、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行比較。

5.6課堂反饋

教師組織引導(dǎo)一：實(shí)驗(yàn)探究：現(xiàn)有兩瓶沒(méi)有標(biāo)簽的蔗糖溶液，請(qǐng)學(xué)生利用所提供的材料(半透膜、漏斗、燒杯、橡皮筋)，根據(jù)今天學(xué)習(xí)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案，比較兩瓶溶液濃度的高低，并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及得出相應(yīng)結(jié)論。

學(xué)生活動(dòng)：分組討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：充分發(fā)揮自身自主探究能力，培養(yǎng)自身的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，逐步領(lǐng)悟探究過(guò)程的一般方法與基本思想，提高語(yǔ)言表達(dá)、分析歸納的能力。

教師組織引導(dǎo)二：建構(gòu)模型：請(qǐng)嘗試畫(huà)圖表示隨氧氣濃度與離子運(yùn)輸速率的關(guān)系，并分析曲線各階段的限制因素。

學(xué)生活動(dòng)：繪制曲線圖(圖4)。

教學(xué)設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)模型建構(gòu)復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)，突出教學(xué)難點(diǎn)。

6問(wèn)題研討

6.1在教學(xué)過(guò)程如何進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)

探究性學(xué)習(xí)是一種學(xué)生學(xué)習(xí)方式的根本改變，學(xué)生由過(guò)去主要聽(tīng)從教師講授、從學(xué)科的概念和規(guī)律開(kāi)始學(xué)習(xí)的方式變?yōu)閷W(xué)生通過(guò)各種事實(shí)來(lái)發(fā)現(xiàn)概念和規(guī)律的方式。本節(jié)課通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，積極引導(dǎo)學(xué)生自己去探究、去嘗試、去分析、去體驗(yàn)，最終獲得正確的知識(shí)和相應(yīng)的能力，但教學(xué)設(shè)計(jì)探究的問(wèn)題收集和提出仍然以教師為主。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)充分尊重學(xué)生，滿足學(xué)生的好奇心和探究欲望，形成學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，學(xué)生應(yīng)該參與到資料的收集和問(wèn)題的提出，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生多角度地思考問(wèn)題，確保多種問(wèn)題的碰撞，最終形成科學(xué)的假設(shè)。另外學(xué)生要積極參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)，很多的探究都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，所以本節(jié)課學(xué)生不僅親手演示實(shí)驗(yàn)，而且在最后還通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決生活實(shí)際問(wèn)題。

6.2在教學(xué)過(guò)程如何適時(shí)地進(jìn)行模型建構(gòu)

本節(jié)課突出的亮點(diǎn)是通過(guò)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生自主進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)化，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。在科學(xué)研究中，模型是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和探索新規(guī)律的有效途徑之一?，F(xiàn)行生物模型建構(gòu)通常有l(wèi)一種：物理模型、想象模型、數(shù)學(xué)模型。本節(jié)課所用的模型是數(shù)學(xué)模型，即用符號(hào)、公式、圖象等數(shù)學(xué)語(yǔ)言表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀況的方法?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生能夠領(lǐng)，悟建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用。所以在學(xué)習(xí)活動(dòng)中教師要讓學(xué)生充分運(yùn)用生物數(shù)學(xué)模型方法解釋和研究生命現(xiàn)象。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生恰當(dāng)進(jìn)行模型建構(gòu)不僅能為學(xué)生學(xué)習(xí)提供直觀的印象，而且能領(lǐng)悟到生物模型的科學(xué)美，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題能力，激發(fā)創(chuàng)造性思維。本節(jié)課的重點(diǎn)中物質(zhì)出入細(xì)胞的幾種方式比較抽象，而數(shù)學(xué)模型中的曲線模型不僅可以使某些抽象的問(wèn)題直觀化、生動(dòng)化，能夠變抽象思維為形象思維，更有助于把握問(wèn)題的本質(zhì)。對(duì)于細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸速度與濃度差的關(guān)系，課堂上無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，如果讓學(xué)生憑空繪出曲線圖，就不符合學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律。為此，教師給出擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)，繪出曲線圖，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，更好地理解被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高自身收集和處理信息的能力以及知識(shí)遷移能力。