抽象知識形象化教學(xué)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

張瑩昕+李娘輝

摘 要 針對微觀抽象的物質(zhì)跨膜運輸方式的特點，運用形象化的實驗演示、多媒體動畫模擬、對比類比等多種教學(xué)方法開展課堂教學(xué)，使課堂更具吸引力，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、形成理性思維的習(xí)慣、樹立生命觀念，提高生物課堂教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞 物質(zhì)跨膜運輸 抽象知識 高中生物教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

形象化教學(xué)的目的是使學(xué)生對教學(xué)中的難點和重點準(zhǔn)確理解并熟練掌握。在生物教學(xué)中，有些知識涉及到微觀領(lǐng)域，較為抽象復(fù)雜。教師如果在課堂教學(xué)過程中把抽象知識形象化，往往會取得意想不到的效果。

1 設(shè)計理念

以“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健币还?jié)為例，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。該設(shè)計利用演示實驗、多媒體動畫課件、與生活現(xiàn)象進(jìn)行類比相結(jié)合，著重把微觀抽象的物質(zhì)跨膜運輸?shù)膸追N方式形象化，使學(xué)生更好地理解物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?、被動運輸和主動運輸?shù)漠愅?，從而完成教學(xué)目標(biāo)。

2 教學(xué)設(shè)計

2.1 教材分析

“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健边x自人教版高中生物必修1第四章第五節(jié)。本章前兩節(jié)分別從“功能、結(jié)構(gòu)”的角度介紹了細(xì)胞膜是一種選擇透過性膜和水分跨膜運輸實例、生物膜的結(jié)構(gòu)和流動鑲嵌模型；而本節(jié)從“功能”的角度介紹了物質(zhì)跨膜運輸?shù)膸追N方式，既是對第1、2節(jié)生物膜功能和結(jié)構(gòu)的深入學(xué)習(xí)，同時為后面學(xué)習(xí)呼吸、光合作用等內(nèi)容做鋪墊，是建立知識網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)。編者把三節(jié)內(nèi)容按照“功能—結(jié)構(gòu)—功能”進(jìn)行編排，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有利于學(xué)生建立“生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點，認(rèn)同生物體結(jié)構(gòu)的精確與奧妙。

2.2 學(xué)情分析

本節(jié)課授課對象是高一學(xué)生，他們對生物充滿好奇心且已經(jīng)掌握細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能、生物膜流動鑲嵌模型等內(nèi)容。但是，學(xué)生抽象思維能力相對較弱，理解抽象微觀領(lǐng)域的分子運動有一定難度，且相對缺乏自主對比、建構(gòu)知識的能力。

2.3 教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：說明物質(zhì)跨膜運輸方式的類型、特點以及實例；比較被動運輸和主動運輸?shù)漠愅?/p>

能力目標(biāo)：運用類比與對比的方法，進(jìn)行知識構(gòu)建；提高對表格的分析能力；形成理性思維的習(xí)慣。

情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)：認(rèn)同生物體結(jié)構(gòu)的精確與奧妙；樹立生命觀念。

2.4 教學(xué)重難點

教學(xué)重點：主動運輸?shù)倪\輸方式。

教學(xué)難點：主動運輸?shù)姆较蚣捌涮攸c。

2.5 教學(xué)過程

2.5.1 演示實驗，導(dǎo)入新課

教師演示實驗——把紅墨水滴入清水中，并提問：這是什么現(xiàn)象？人體內(nèi)有無這樣的擴散現(xiàn)象？學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，思考問題，說出該實驗的特點；回憶初中相關(guān)內(nèi)容，說出人體的擴散現(xiàn)象：人體肺泡處的氣體交換，并與演示實驗進(jìn)行對比，找出它們之間的聯(lián)系與區(qū)別。教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識肺泡處氣體交換這一擴散現(xiàn)象是一種跨膜的擴散現(xiàn)象。

設(shè)計意圖：教師通過演示實驗吸引學(xué)生的注意力，把生物體內(nèi)看不見，摸不著的擴散現(xiàn)象與可用肉眼觀察的實驗現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)系，把抽象問題形象化，降低學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)生的求知欲；把人體肺泡處的氣體交換與演示實驗進(jìn)行對比，明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時提高學(xué)生聯(lián)系、對比事物的能力。

2.5.2 動畫演示，新課講解——自由擴散

教師利用多媒體動畫演示人體肺泡處的氣體（以O(shè)2為例）交換這一運輸過程。通過觀察動畫以及教師引導(dǎo)，學(xué)生說出該過程中O2的運輸方向及特點。教師總結(jié)學(xué)生的回答，梳理語言，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自由擴散的概念，并列舉自由擴散的實例。

設(shè)計意圖：把抽象微觀水平的分子運動通過動畫形象直觀地展示在學(xué)生面前，降低學(xué)習(xí)難度，學(xué)生根據(jù)動畫歸納自由擴散的特點，提高學(xué)習(xí)興趣，達(dá)成知識目標(biāo)；同時，學(xué)生通過把人體內(nèi)部物質(zhì)交換與自由擴散建立聯(lián)系，可以更好地理解生物體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

2.5.3 動畫演示，聯(lián)系對比——協(xié)助擴散

教師利用多媒體展示教材問題，探討關(guān)于“人工的無蛋白質(zhì)的脂雙層膜對不同分子的通透性”，提問：葡萄糖不能通過無蛋白質(zhì)的脂雙層，但卻能進(jìn)入紅細(xì)胞，怎么解釋這個現(xiàn)象？教師利用多媒體展示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖，引導(dǎo)學(xué)生把人工膜與細(xì)胞膜進(jìn)行對比，找出區(qū)別。

隨后，利用多媒體動畫演示紅細(xì)胞吸收葡萄糖運輸過程，組織學(xué)生小組討論該過程的特點，并與自由擴散的運輸特點進(jìn)行比較，進(jìn)而構(gòu)建協(xié)助擴散的概念，列舉協(xié)助擴散的實例。

設(shè)計意圖：教師要充分利用教材的圖片，把前后知識進(jìn)行聯(lián)系，使抽象的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)形象化，把抽象微觀的協(xié)助擴散通過動畫形象直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前。學(xué)生在協(xié)助擴散與自由擴散特點的對比中更好地掌握協(xié)助擴散的特點，構(gòu)建新知識，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)思維，達(dá)成知識目標(biāo)；同時向?qū)W生滲透“生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的思想，幫助學(xué)生認(rèn)同生物體結(jié)構(gòu)的精確與奧妙，達(dá)成能力目標(biāo)。

2.5.4 巧用類比，深入理解

教師提問：既然自由擴散和協(xié)助擴散不需要外界提供能量，也不需要自身消耗能量，那么它們是如何完成擴散的呢？它們的運輸動力是什么呢？并組織學(xué)生小組討論，大膽猜測。教師把自由擴散和協(xié)助擴散兩過程分別類比成小球、小車載物可以自發(fā)地從高處向低處運動，并及時出示動畫，引導(dǎo)學(xué)生理解其運輸動力是濃度差，并給出被動運輸?shù)亩x。同時再次通過有無小車鞏固自由擴散與協(xié)助擴散是否需要載體協(xié)助。

隨后，教師提問：在協(xié)助擴散動畫中，葡萄糖選擇載體并沒有遵循就近原則，選擇離它較近的右側(cè)的蛋白質(zhì)分子，而是選擇更遠(yuǎn)的左側(cè)的載體。這說明載體蛋白具有什么特性？教師以此引導(dǎo)學(xué)生思考載體蛋白具有特異性。

設(shè)計意圖：把被動運輸?shù)倪\輸動力與學(xué)生熟悉的生活現(xiàn)象進(jìn)行類比，把抽象問題形象化，幫助學(xué)生對該過程的理解。教師利用葡萄糖分子的“六邊形”和兩種不同的載體蛋白進(jìn)行區(qū)別（圖1），刺激學(xué)生感官，把抽象知識形象化，加深學(xué)生對載體蛋白具有特異性的理解，達(dá)成知識目標(biāo)；教師向?qū)W生滲透生物體結(jié)構(gòu)的精確性這一思想，使學(xué)生認(rèn)同生物體的奧妙與精確，達(dá)成情感目標(biāo)。

2.5.5 案例動畫，構(gòu)建新知——主動運輸

教師運用教材中“麗藻細(xì)胞液與池水的多種離子濃度比值”這一案例，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析表格數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題。教師提出問題：離子來源是什么？比值為何大于一？如果假設(shè)是由被動運輸完成離子運輸?shù)倪^程，會出現(xiàn)什么結(jié)果？從而引導(dǎo)學(xué)生思考麗藻細(xì)胞的離子來源、做出假設(shè)、分析結(jié)果，通過推理分析得到假設(shè)結(jié)果與案例現(xiàn)象相矛盾的事實，繼而引出主動運輸，并由學(xué)生歸納該運輸方式的方向。

隨后，教師提問：既然被動運輸是順濃度梯度運輸?shù)?，其運輸動力為濃度差，但是主動運輸是逆濃度運輸，那么怎么給它提供動力呢？教師組織學(xué)生相互討論，大膽假設(shè)。教師利用多媒體展示動畫，進(jìn)行類比：利用小車載物上坡需要借助外力的動畫，類比在主動運輸中，從低濃度到高濃度的運輸過程也需要借助外力，幫助學(xué)生理解主動運輸需要消耗能量；同時，再次展示圖片“人工的無蛋白質(zhì)的脂雙層膜對不同分子的通透性”中離子無法通過人工膜，而離子可以通過麗藻細(xì)胞膜，幫助學(xué)生理解主動運輸需要載體蛋白的協(xié)助；并通過表格的形式比較被動運輸和主動運輸?shù)漠愅c。

設(shè)計意圖：主動運輸是本節(jié)課的重難點，教師如何處理好本部分的內(nèi)容，讓學(xué)生更好地理解主動運輸?shù)奶攸c是本節(jié)課的關(guān)鍵。教師把抽象的運輸過程通過直觀的表格數(shù)據(jù)、層層遞進(jìn)的問題推理、動畫演示、形象類比，把抽象問題形象化，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解主動運輸?shù)姆较蚣捌錀l件，激發(fā)學(xué)生的探知欲，突出本節(jié)課的教學(xué)重點、突破教學(xué)難點，達(dá)成知識目標(biāo)；培養(yǎng)學(xué)生分析表格數(shù)據(jù)的能力、形成理性思維的習(xí)慣，達(dá)成能力目標(biāo)；再次向?qū)W生滲透生物體結(jié)構(gòu)的精確性這一思想，使學(xué)生認(rèn)同生物體的奧妙與精確，達(dá)成情感目標(biāo)。

2.5.6 聯(lián)系舊知，構(gòu)建新知——胞吞胞吐

教師總結(jié)被動運輸和主動運輸?shù)倪\輸物質(zhì)都是氣體、離子、葡萄糖等小分子物質(zhì)，并提出疑問：大分子物質(zhì)是如何進(jìn)出細(xì)胞的？教師帶領(lǐng)學(xué)生回憶“分泌蛋白的形成”，并利用Flash動畫演示其過程，再展示白細(xì)胞吞噬細(xì)菌的過程，總結(jié)特點，構(gòu)建胞吞胞吐的概念。

設(shè)計意圖：教師聯(lián)系“分泌蛋白的形成”，由舊知構(gòu)建新知，符合學(xué)生認(rèn)識特點；把抽象微觀的分子運動通過動畫形象直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，把抽象問題形象化，幫助學(xué)生更好地理解胞吞胞吐的運輸過程，達(dá)成知識目標(biāo)。

2.5.7 滲透情感，結(jié)束教學(xué)

教師創(chuàng)設(shè)“自由擴散”“協(xié)助擴散”“主動運輸”和“胞吞胞吐”之間的對話情景，將全班學(xué)生分成四組，分別代表四種運輸方式，進(jìn)行朗讀。學(xué)生結(jié)合本節(jié)課所學(xué)的知識，理解對話中蘊含的信息，強化理解。

設(shè)計意圖：通過師生共同朗讀，引導(dǎo)學(xué)生梳理回顧所學(xué)知識，理解對話內(nèi)容，產(chǎn)生情感共鳴，讓學(xué)生認(rèn)識生命活動不僅需要物質(zhì)，還需要能量，樹立正確的生命觀念，認(rèn)識微觀領(lǐng)域的生命現(xiàn)象，探索生命規(guī)律。

2.5.8 布置作業(yè)，鞏固提升

教師要求學(xué)生根據(jù)課堂所學(xué)內(nèi)容，畫出本節(jié)課的概念圖（圖2、圖3示學(xué)生作品）。

3 教學(xué)效果與反思

本節(jié)課知識點較多且物質(zhì)跨膜運輸屬于微觀水平的分子運動，學(xué)生看不見摸不著，容易把各知識點混淆。為了讓學(xué)生更清楚地理解各知識點，在教學(xué)過程中，教師通過演示實驗導(dǎo)入新課，聯(lián)系新舊知識，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生形成完整的知識體系；利用多媒體動畫，與生活現(xiàn)象進(jìn)行類比，把抽象知識形象化，刺激學(xué)生感官、降低學(xué)習(xí)難度、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的思維；為了讓學(xué)生更清晰地梳理各知識點的知識脈絡(luò)，在課后布置學(xué)生畫出本節(jié)課的概念圖。從作業(yè)反饋看，學(xué)生較好地掌握了本節(jié)課的內(nèi)容，能夠清晰地梳理各知識點，形成知識體系網(wǎng)絡(luò)。

如果教師在教學(xué)過程中能把抽象問題通過直觀形象的動畫、教具、生活現(xiàn)象等巧妙地聯(lián)系起來，把抽象知識形象化，使教學(xué)更具吸引力，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣的同時，促進(jìn)學(xué)生通過主動思考問題獲取知識，讓學(xué)生深刻理解，以取得高效課堂的效果。

參考文獻(xiàn)：

人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發(fā)中心.分子與細(xì)胞[M].北京：人民教育出版社，2007：70-73.