蛋殼膜容器滲透模型：三次課堂觀察的“意外收獲”

王永田+付常明

課堂觀察是指觀察者通過特定的觀察程序和觀察記錄工具收集、分析課堂教學(xué)信息，并對課堂教學(xué)進(jìn)行評判和建議，以實現(xiàn)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師專業(yè)發(fā)展的多方持續(xù)合作的課堂研究方式，分為課前會議、課堂觀察和課后會議三個基本環(huán)節(jié)。通過對人教版必修1第四章第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗钡娜握n堂觀察，發(fā)現(xiàn)了滲透作用裝置的不足，將其改進(jìn)為蛋殼膜容器滲透裝置。在課后會議中還得到了“意外收獲”—蛋殼膜容器滲透模型。

1 初次觀察—改進(jìn)裝置

1.1 課堂觀察，發(fā)現(xiàn)問題

課堂上，執(zhí)教者在突破難點“滲透作用發(fā)生的條件”時，采用了教材提供的滲透實驗裝置（圖1）。課后會議上，觀察者們普遍認(rèn)為實驗效果不明顯，液面上升速度非常慢；結(jié)合PPT動態(tài)展示的效果也不夠科學(xué)—液面好像是鼠標(biāo)點擊上去的，不是滲透作用的結(jié)果。調(diào)查顯示，50%的學(xué)生對滲透作用的條件掌握情況不好。執(zhí)教者也抱怨，課前通過多次實驗，第一天18：00做好裝置，到第二天8：00上第一節(jié)課，大約14 h的時間上升液面大約1～2 cm，實驗效果不明顯；如果直接把提前做好的已經(jīng)發(fā)生了滲透作用的裝置拿給學(xué)生觀察，不利于學(xué)生對滲透作用過程的直觀體驗。且由于蔗糖溶液無色，液面上升高度僅為1 cm左右，第一排的學(xué)生都看不清楚，后排的學(xué)生更看不到液面上升現(xiàn)象，教學(xué)演示效果差。

1.2 討論改進(jìn)，現(xiàn)象明顯

在課后會議中，教師們集思廣益，多方搜集資料，對教材滲透實驗裝置進(jìn)行改進(jìn)。在接下來的實驗中，備課組通過比較發(fā)現(xiàn)教材中的半透膜材料玻璃紙為非生物材料，很難找到；用生物材料，豬膀胱不容易獲得，很難找到能包裹整個漏斗底部這么大的魚鰾；而蛋殼膜作為滲透實驗的半透膜最佳，能做到廢物利用且材料易得，與玻璃紙相比又貼近學(xué)生生活，故選擇蛋殼膜為半透膜制作滲透裝置。同時，把觀察液面上升高度改為觀察由杠桿兩側(cè)蛋殼膜容器中液體的質(zhì)量的變化而引起的杠桿不平衡現(xiàn)象作為觀察指標(biāo)（圖2）。利用杠桿原理設(shè)計巧妙，現(xiàn)象快而明顯，學(xué)生體驗深刻，增強了滲透實驗裝置的說服力。

2 二次觀察—拓展實驗

2.1 從定性到定量，挖掘蛋殼膜滲透裝置功能

再次課堂觀察，觀察者們充分肯定了蛋殼膜滲透裝置的演示效果，調(diào)查顯示絕大多數(shù)學(xué)生理解了滲透作用的條件。

除了突破滲透作用的條件這一難點，利用該實驗裝置還可以進(jìn)一步開展拓展實驗嗎？在第二次課后會議上，教師們熱烈討論，很快提出了幾個拓展實驗，經(jīng)動手操作，演示效果明顯。

（1） 定量地測定滲透作用速率。將左側(cè)的清水換成一定質(zhì)量的鉤碼，右側(cè)仍為蔗糖溶液，5 min后杠桿出現(xiàn)明顯的不平衡現(xiàn)象，用彈簧秤測出蛋殼內(nèi)蔗糖溶液滲透后的質(zhì)量，就可測出蛋殼膜發(fā)生滲透作用的速率。這樣就由定性探究滲透現(xiàn)象發(fā)生的條件，變?yōu)槎繙y定滲透速率，將微觀的滲透作用與宏觀的杠桿平衡建立了聯(lián)系。

（2） 探究單位時間內(nèi)杠桿傾斜角度與蔗糖濃度的關(guān)系。將對照實驗中的蔗糖溶液稀釋不同的倍數(shù)，分組實驗，相同時間后測量杠桿傾斜的角度即可。

有的班級甚至指導(dǎo)學(xué)生動手制作“蛋殼膜容器”或在家中完成，把教具變成了學(xué)生探究實驗的學(xué)具。

2.2 從定量到定性，為后續(xù)學(xué)習(xí)做鋪墊

教師進(jìn)一步從定量回到定性的探究，為下一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（1） 探究溶液中的其他溶質(zhì)是否能夠通過蛋殼膜，為學(xué)習(xí)物質(zhì)的跨膜運輸打下基礎(chǔ)。將裝置中的蔗糖溶液的一側(cè)，換成等量的尿素溶液，由于尿素可以自由通過蛋殼膜，則一段時間后杠桿仍然是平衡的，若換成其他溶液且發(fā)生了杠桿不平衡的現(xiàn)象則說明該物質(zhì)不能通過蛋殼膜。

（2） 研究溫度對蛋殼膜透性的影響，為學(xué)習(xí)影響酶活性的因素等做了鋪墊。將燒杯內(nèi)的水設(shè)置不同的溫度梯度，可以探究蛋殼膜發(fā)生滲透作用的最適溫度。這一思路為學(xué)生學(xué)習(xí)探究溫度對酶活性的影響、影響光合作用的因素等實驗打下基礎(chǔ)。

3 三次觀察—構(gòu)建模型

3.1 精益求精，完善裝置

取材是實驗成功的關(guān)鍵，也是實驗裝置的科學(xué)性和可推廣性的保證。蛋殼膜滲透裝置采用的雞蛋，全國各地幾乎都能找到，便宜實用。在經(jīng)過兩次課堂觀察后，經(jīng)過統(tǒng)計分析觀察量表數(shù)據(jù)，教師們普遍認(rèn)為達(dá)到了預(yù)期目的。然而蛋殼膜滲透裝置的制作過程需要一定的技巧：（1） 輕輕敲。輕輕敲裂雞蛋的鈍端露出雞蛋氣室內(nèi)的蛋殼膜，再敲裂雞蛋尖端的蛋殼，用剪刀剪出直徑約為1 cm的圓孔。（2） 緩慢吹。先將小孔朝下倒出部分蛋白，再朝鈍端氣室內(nèi)緩慢吹氣（或用吸蛋器），排出剩余蛋白、蛋黃，容器底部的蛋殼膜即半透膜。

3.2 理念提升，構(gòu)建模型

在課堂觀察中不斷發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)實驗裝置，為教學(xué)難點的突破提供了有力的抓手。然而教師們并不滿足，在隨后舉行階段檢測復(fù)習(xí)公開課的課前會議上，有教師提出，復(fù)習(xí)課上如果再使用蛋殼膜滲透裝置重復(fù)新授課的實驗，已經(jīng)不合時宜。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)并構(gòu)建了真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)模型，能不能將蛋殼膜滲透裝置簡化、概括、提煉成一個模型，以實物的圖畫形式直觀地表達(dá)蛋殼膜容器滲透作用呢？教師們經(jīng)過反復(fù)研究，畫出了蛋殼膜容器滲透模型（圖3）。該模型在復(fù)習(xí)課的應(yīng)用中，從“教師行為·達(dá)成”和“學(xué)生學(xué)習(xí)·達(dá)成”觀察維度的深度和廣度進(jìn)行比較，都取得了預(yù)期的效果。

4 收獲與反思

課堂觀察的扎實推進(jìn)會有意外收獲。通過課堂觀察發(fā)現(xiàn)問題，圍繞問題討論對策，二次觀察繼續(xù)改進(jìn)，對提升教學(xué)業(yè)務(wù)的同時，提高了老師們把握教材的能力，提高了開發(fā)教具和學(xué)具的水平，也是落實教學(xué)直觀性原則的具體體現(xiàn)。定量分析課堂觀察量表統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步確定觀察問題、設(shè)計量表提供了重要參考，有了具體觀察目標(biāo)的引領(lǐng)，加上備課組成員智慧的碰撞，出現(xiàn)更多的“意外收獲”也在意料之中。

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