《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》教學(xué)設(shè)計(jì)

薛麗華

拋錨式教學(xué)是由美國范德堡大學(xué)的約翰·布蘭斯福德教授領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)知和技術(shù)項(xiàng)目組（CTGV）于20世紀(jì)80年代末90年代初開發(fā)的一種學(xué)習(xí)和教學(xué)策略。拋錨式教學(xué)有時(shí)也稱“實(shí)例式教學(xué)”或“基于問題的教學(xué)”。這種教學(xué)要求學(xué)生到實(shí)際環(huán)境中感受和體驗(yàn)問題，而不是聽這種經(jīng)驗(yàn)的間接介紹和講解。在實(shí)際情境中一旦確立一個(gè)問題，整個(gè)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)行進(jìn)程就被確定了（就像輪船被錨固定一樣）。

《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》一課的教學(xué)設(shè)計(jì)采用了拋錨式教學(xué)模式。

1.設(shè)計(jì)“錨”

學(xué)生在初中做過類似的實(shí)驗(yàn)：蘿卜泡在鹽水中會(huì)軟縮，泡在清水中的青菜會(huì)更加硬挺。學(xué)生也有這樣的生活經(jīng)驗(yàn)：糖拌的西紅柿?xí)B水出來，對(duì)農(nóng)作物施肥過多植物會(huì)萎蔫。這些生活中的實(shí)例對(duì)本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)有一定的幫助。因此，開始上課時(shí)，通過這些例子，引出本節(jié)課的“錨”——“水是如何進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)哪亍保?/p>

2.圍繞“錨”組織教學(xué)

圍繞“錨”，我將本節(jié)課有關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)成如下“問題化知識(shí)鏈”：

什么是滲透作用？→滲透裝置有哪些條件？→水分的運(yùn)輸方向是怎樣的？→動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜是否是半透膜？→動(dòng)物細(xì)胞是否可以發(fā)生滲透作用？→動(dòng)物細(xì)胞發(fā)生滲透作用的現(xiàn)象是怎樣的？→成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層是否是半透膜？→成熟的植物細(xì)胞是否可以發(fā)生滲透作用？→成熟的植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用的現(xiàn)象是怎樣的？

利用問題化知識(shí)鏈結(jié)合直觀教學(xué)、演示實(shí)驗(yàn)、自學(xué)討論、PPT展示及自主探究等方法組織教學(xué)。

3.引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)

本節(jié)課設(shè)計(jì)的問題鏈實(shí)際上聚焦了3個(gè)核心問題，在課堂教學(xué)過程中我采用演示實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫演示、自主探究、分組討論等方法發(fā)揮學(xué)生的主體作用，解決本節(jié)課的“錨”。

3.1滲透裝置有哪些條件？

請(qǐng)四位學(xué)生提前進(jìn)行滲透試驗(yàn)，觀察現(xiàn)象并在課堂上給全班介紹實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

授后實(shí)錄1：4位同學(xué)利用課前20分鐘預(yù)先開始做滲透試驗(yàn)，開始上課時(shí)，漏斗內(nèi)液面上升約8厘米，實(shí)驗(yàn)代表簡單介紹實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象。不足之處在于漏斗管很細(xì)，較遠(yuǎn)的同學(xué)看不清楚液面變化現(xiàn)象，可通過拍攝圖片或視頻在投影上播放改進(jìn)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出以下問題，進(jìn)行討論：

（1）漏斗內(nèi)的液面為什么會(huì)升高？

（2）如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗內(nèi)的液面還會(huì)升高嗎？

（3）如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會(huì)怎樣？

（4）水分子的運(yùn)輸方向是怎樣的？

設(shè)計(jì)意圖：通過問題討論，總結(jié)出滿足滲透裝置的兩個(gè)條件：有半透膜和膜兩側(cè)溶液有濃度差。

授后實(shí)錄2：學(xué)生討論熱烈，大多數(shù)同學(xué)能接受滲透裝置的兩個(gè)條件：有半透膜和膜兩側(cè)溶液有濃度差。但是部分同學(xué)對(duì)于水分子運(yùn)輸趨勢是從低濃度向高濃度不理解，建議先引導(dǎo)學(xué)生理解水從相對(duì)多的一側(cè)向水相對(duì)少的一側(cè)運(yùn)輸，結(jié)合溶液中水一般為溶劑，再讓學(xué)生接受水分子總體是從低濃度向高濃度運(yùn)輸?shù)挠^點(diǎn)。

請(qǐng)同學(xué)們課外思考：已知一瓶蔗糖溶液濃度30%，一瓶蔗糖溶液濃度10%，但濃度標(biāo)簽已丟失，我們有什么方法判斷這兩瓶蔗糖溶液的濃度呢？

設(shè)計(jì)意圖：鼓勵(lì)有能力的學(xué)生在課后活學(xué)活用滲透原理解決實(shí)際問題。

授后實(shí)錄3：很多學(xué)生在作業(yè)中簡單繪制了實(shí)驗(yàn)裝置，準(zhǔn)確表示出了利用滲透原理解決這個(gè)問題。

3.2動(dòng)物細(xì)胞可以發(fā)生滲透作用嗎？

回顧細(xì)胞膜獲取實(shí)驗(yàn)，結(jié)合教材插圖分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

思考討論：

（1）紅細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白等有機(jī)物能否透過細(xì)胞膜？

（2）紅細(xì)胞細(xì)胞膜是否相當(dāng)于剛才所說的半透膜？

（3）紅細(xì)胞什么時(shí)候吸水？什么時(shí)候失水？

（4）紅細(xì)胞膜吸水或失水的多少取決于什么條件？

授后實(shí)錄4：學(xué)生以前曾學(xué)習(xí)過紅細(xì)胞在不同濃度外界溶液中發(fā)生的形態(tài)變化，故對(duì)問題的回答都很準(zhǔn)確。學(xué)生很順利地得出動(dòng)物細(xì)胞滿足滲透裝置的兩個(gè)條件，可以滲透吸水或失水的結(jié)論。

3.3植物細(xì)胞可以發(fā)生滲透作用嗎？

結(jié)合下圖認(rèn)識(shí)成熟植物活細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。

回憶：細(xì)胞壁的特點(diǎn)是什么？

看圖：原生質(zhì)層包括哪些結(jié)構(gòu)？

根據(jù)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生活常識(shí)你能提出什么問題？

授后實(shí)錄5：教師列舉了一些生活中的常見現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生提出問題。學(xué)生甲問：植物細(xì)胞是不是一個(gè)滲透裝置？學(xué)生乙問：原生質(zhì)層是不是一個(gè)半透膜？學(xué)生丙問：植物細(xì)胞在不同濃度的外界溶液中會(huì)像動(dòng)物細(xì)胞一樣膨脹或皺縮嗎？

請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)自己提出的問題進(jìn)行探究。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生掌握探究實(shí)驗(yàn)的基本方法：提出問題→做出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→觀察現(xiàn)象并分析→得出結(jié)論。另外也通過本實(shí)驗(yàn)探究出植物細(xì)胞也是滲透裝置。

授后實(shí)錄6：在教師提供實(shí)驗(yàn)儀器材料的基礎(chǔ)上，學(xué)生在參看教材中實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，但是部分學(xué)生對(duì)顯微鏡使用不熟練，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，從而未看見植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。因此在后面教師出示了一段清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象視頻，便于學(xué)生理解。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考：

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明原生質(zhì)層是一個(gè)半透膜？

（2）細(xì)胞什么時(shí)候吸水，什么時(shí)候失水？

（3）假如細(xì)胞壁也是半透膜，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么不同？

（4）如果沒有細(xì)胞壁，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么不同？

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論：

授后實(shí)錄7：通過小問題的分析，學(xué)生基本接受了原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，當(dāng)外界溶液濃度高于或低于細(xì)胞液濃度時(shí)發(fā)生滲透失水或吸水。另外，由于細(xì)胞壁的存在，細(xì)胞發(fā)生特殊的現(xiàn)象：質(zhì)壁分離或復(fù)原現(xiàn)象。

4.消解“錨”

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及對(duì)問題的熱烈探討，解決了本節(jié)課的“錨”：動(dòng)物細(xì)胞和成熟植物細(xì)胞都是滲透裝置，都能發(fā)生滲透吸水或失水。

5.效果評(píng)價(jià)

每個(gè)人都期望被贊美、希望獲得積極的評(píng)價(jià)，學(xué)生亦如此。以往學(xué)生獲得的評(píng)價(jià)一般來自于教師，但筆者認(rèn)為積極的評(píng)價(jià)可以來自于不同的主體。自我和他人都可以作為評(píng)價(jià)的主體，教學(xué)活動(dòng)中的他人可以是老師，也可以是共同參與學(xué)習(xí)的其他學(xué)生。拋錨式教學(xué)可以通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行積極的評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于實(shí)踐，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

5.1師評(píng)實(shí)錄：

（1）紅細(xì)胞在不同溶液中發(fā)生不同現(xiàn)象的原因分析非常到位，對(duì)動(dòng)物細(xì)胞膜的特性總結(jié)非常準(zhǔn)確，非常棒。

（2）能在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上想到如果換更高濃度的蔗糖溶液，現(xiàn)象就會(huì)更顯著，很了不起。建議課后用實(shí)驗(yàn)來試一試，看看現(xiàn)象是怎樣的？

5.2生生互評(píng)實(shí)錄：

（1）某某的生物知識(shí)真豐富，植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)講得頭頭是道，看來我要向他學(xué)習(xí)，多看看書了。

（2）某某說用紫色洋蔥表皮細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)，我覺得用無色的表皮做也可以，只要外界溶液用有色的就可以了，我們的方法有異曲同工之妙。

5.3學(xué)生自評(píng)實(shí)錄：

（1）以前我從來沒想過涼拌西紅柿還和滲透失水有關(guān)，我平時(shí)要注意觀察。

（2）這次我做質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)所撕取的洋蔥表皮細(xì)胞是無色的，看不清楚現(xiàn)象，但我想到外界溶液加紅墨水來彌補(bǔ)，我很自豪。