基于生物核心素養(yǎng)的“細(xì)胞中的無機(jī)物”教學(xué)設(shè)計

馮芬

進(jìn)入21世紀(jì)以來，學(xué)生的成長環(huán)境以及社會對人才的要求發(fā)生著深刻的變化，為更好地滿足社會需求，貫徹教育“立德樹人”的根本任務(wù)，國家對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求——核心素養(yǎng)。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中指出生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括：生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任。本課創(chuàng)設(shè)多個真實情境，幫助學(xué)生達(dá)成核心素養(yǎng)。

1 教學(xué)背景

1.1 教材分析

“細(xì)胞中的無機(jī)物”是人教版生物《必修卜分子與細(xì)胞》的第二章第五節(jié)，包括細(xì)胞中的水和無機(jī)鹽兩部分。教材列舉諸多實例，引導(dǎo)學(xué)生在聯(lián)系生活實際的基礎(chǔ)上，掌握無機(jī)物在細(xì)胞中的存在形式和功能。這部分內(nèi)容較簡單，屬于了解水平，既是對細(xì)胞中有機(jī)物的補(bǔ)充，也為《必修3-德態(tài)與環(huán)境》的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

1.2 學(xué)情分析

通過前期學(xué)習(xí)，學(xué)生對細(xì)胞中的物質(zhì)己有一定了解，在日常生活中對水和無機(jī)鹽積累了較豐富的感性認(rèn)識，但對于水和無機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式?jīng)]有明確的概念，對其功能也未形成理性認(rèn)識。

2 教學(xué)目標(biāo)

①明確水和無機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式和作用，認(rèn)同生命的物質(zhì)觀。

②通過分析圖表、提取信息、歸納總結(jié)，提高科學(xué)思維的能力。

③通過設(shè)計、進(jìn)行、分析實驗，提高科學(xué)探究的能力。

④認(rèn)同水是生命之源，提高節(jié)約與保護(hù)水資源的環(huán)保意識，養(yǎng)成社會責(zé)任。

3 教學(xué)重難點

重點：水和無機(jī)鹽在細(xì)胞中的作用。

難點：結(jié)合水的概念：無機(jī)鹽的作用。

4 課前準(zhǔn)備

演示實驗（干樹葉中有水嗎？）所需材料：教師準(zhǔn)備兩片完全干燥的樹葉，一片剪碎后分裝至兩只干燥試管，另一片保持完整供展示用。除此之外，還需準(zhǔn)備試管架1個、試管夾1個、酒精燈1個、火柴1盒。

小組實驗（蛋清中結(jié)合水的轉(zhuǎn)化），每組所需材料：50mL燒杯2個，其中一個燒杯中提前裝入少量新鮮蛋清、食鹽（約1g）、攪拌棒1個。

5 教學(xué)過程

5.1 情境導(dǎo)入，激發(fā)興趣

教師設(shè)問：為什么運(yùn)動飲料“解口渴，更解體渴”？并展示某種運(yùn)動員飲料中的化學(xué)成分表，設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生理解，并引出課題：

①運(yùn)動飲料中什么成分最多？

②蔗糖與其他糖類的作用是什么？

③檸檬酸與檸檬香精的作用是什么？

④NaCl等其余的成分是什么？

⑤運(yùn)動飲料中什么成分解口渴，什么成分解體渴？它們在細(xì)胞的生活中起什么作用？

5.2 目標(biāo)導(dǎo)學(xué)

教師展示本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生，把握重難點：

①說出水在細(xì)胞中的存在形式及作用;

②說出無機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式和主要作用。

5.3 細(xì)胞中水的學(xué)習(xí)

5.3.1 水的含量特點

教師依次展示表1～表4，引導(dǎo)學(xué)生分析圖表、提取信息、歸納總結(jié)，提高科學(xué)思維素養(yǎng)。

學(xué)生根據(jù)表1、2，可得特點①：水是細(xì)胞及生物體中含量最多的化合物。再根據(jù)表2，可得特點②：不同生物體含水量不同，且一般水生生物大于陸生生物。根據(jù)表3，可得特點③：同一生物不同生長發(fā)育時期含水量不同。根據(jù)表4，可得特點④：同一生物不同組織器官含水量不同。

教師提示學(xué)生關(guān)注表4中血液與心臟的含水量，設(shè)問：為什么心臟與血液含水量相差不大，形態(tài)卻相差甚遠(yuǎn)？從而自然過渡至水的存在形式。

5.3.2 水的存在形式

教師演示實驗：干樹葉中有水嗎？加熱裝有干樹葉的試管，與另一只未加熱的試管對比展示，可見試管內(nèi)壁產(chǎn)生大量水珠。教師引導(dǎo)學(xué)生，得出結(jié)論：干樹葉中仍有水分——結(jié)合水。接著，教師從名稱、定義、含量三方面對比自由水與結(jié)合水。

5.3.3 自由水與結(jié)合水的相互轉(zhuǎn)化及意義

學(xué)生分小組進(jìn)行蛋清中結(jié)合水轉(zhuǎn)化的實驗：

①蛋清含水量高達(dá)88%，預(yù)測其流動性較強(qiáng)。

②在燒杯中來回傾倒蛋清，發(fā)現(xiàn)蛋清易形成團(tuán)塊，與純水相比流動性較差。教師解釋原因：蛋清富含的蛋白質(zhì)周圍束縛有結(jié)合水，使流動性下降。

③加入食鹽后發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)析出形成白色絮狀沉淀，傾倒時團(tuán)塊消失，蛋清流動性明顯加強(qiáng)，接近純水。教師引導(dǎo)：蛋白質(zhì)鹽析后對水的束縛消失，被釋放的結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，使蛋清流動性增強(qiáng)。

教師展示蛇毒凝血動圖，得出結(jié)論：自由水在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為結(jié)合水。教師展示以下問題，要求學(xué)生根據(jù)生活常識回答：

①干黃豆發(fā)芽必須吸足水，主要增加_______的含量，使種子的新陳代謝。

②冬天馬路結(jié)冰可以撒鹽融冰，因此細(xì)胞中結(jié)合水含量增加，生物抗寒性_______。

教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：自由水含量增加，生物的新陳代謝加快，抗逆性減弱;結(jié)合水含量增加，生物的新陳代謝減弱，抗逆性增強(qiáng)。

5.3.4 水的生理功能

學(xué)生根據(jù)概念，總結(jié)結(jié)合水的功能：細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。

教師展示表5中左側(cè)現(xiàn)象一欄。學(xué)生小組討論，根據(jù)現(xiàn)象，總結(jié)自由水的功能。

5.3.5 了解資源現(xiàn)狀，強(qiáng)化環(huán)保意識

展示地球水資源及淡水資源含量的圖片，教師呼吁：水是人類寶貴的資源！請節(jié)約用水！生命活動離不開水，沒有水，就沒有生命！從而提高學(xué)生的環(huán)保意識，養(yǎng)成社會責(zé)任。

5.4 細(xì)胞中的無機(jī)鹽

教師舉例介紹無機(jī)鹽的存在形式，并回顧其含量。

教師結(jié)合生活實例，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)無機(jī)鹽的生理功能：

①根據(jù)植物缺鎂與人缺鐵時的癥狀，結(jié)合教科書中葉綠素與血紅蛋白部分結(jié)構(gòu)示意圖，總結(jié)功能：參與構(gòu)成細(xì)胞中的某些化合物。

②根據(jù)人血鈣過高、過低以及植物缺硼時的癥狀，總結(jié)功能：維持細(xì)胞和生物體的生命活動。

③正常人血漿pH應(yīng)穩(wěn)定在7.35～7.40間，否則會出現(xiàn)酸堿中毒。教師引導(dǎo)：劇烈運(yùn)動后產(chǎn)生會乳酸或者攝入較多酸性食物后為什么不會出現(xiàn)酸中毒？因為血漿中存在如NaHCO₃/H₂CO₃眾多緩沖對，總結(jié)功能：維持細(xì)胞的酸堿平衡。

④根據(jù)動物細(xì)胞生活在生理鹽水中，總結(jié)功能：維持細(xì)胞的滲透壓平衡。

5.5 構(gòu)建知識框架（圖1），形成知識體系

6 教學(xué)反思

本課充分挖掘隱性課程資源，創(chuàng)設(shè)多個“以生為本”的教學(xué)情境，如“解口渴，更解體渴”的運(yùn)動飲料、千樹葉中的結(jié)合水等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課前目標(biāo)導(dǎo)學(xué)，課后概念圖總結(jié)，學(xué)生不僅見樹木，更能見樹林，有效地促進(jìn)了生命觀念形成。同時，教師利用原創(chuàng)實驗—蛋清中結(jié)合水的轉(zhuǎn)化，以蛋白質(zhì)鹽析為突破口，引導(dǎo)學(xué)生探究加鹽前后蛋清流動性的變化，通過舊識點燃新知，引導(dǎo)學(xué)生用已有生物知識解決真實問題，將抽象的知識具象化，突破難點。另外，教師創(chuàng)設(shè)多個實驗情境，學(xué)生在動手操作，動腦思考、動口交流的過程中落實科學(xué)探究。另外，教師還重視社會責(zé)任的養(yǎng)成，展示相關(guān)圖片與數(shù)據(jù)，讓學(xué)生了解水資源現(xiàn)狀，養(yǎng)成節(jié)約與保護(hù)水資源的環(huán)保意識。

本節(jié)課的設(shè)計立足于生物學(xué)科核心素養(yǎng)，在真實情境中引導(dǎo)學(xué)生解決真實問題，發(fā)展學(xué)科觀念，促進(jìn)學(xué)科理解，達(dá)成生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。