核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的“水分子的跨膜運(yùn)輸”課例分析

王麗

[摘要]以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，對(duì)“水分子的跨膜運(yùn)輸”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)自制滲透演示裝置，結(jié)合問(wèn)題層層引導(dǎo)，密切聯(lián)系生活實(shí)際，突破了探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);水分子;跨膜運(yùn)輸;滲透作用

[中圖分類號(hào)]

G633.91

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）17-0093-02

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)中逐漸發(fā)展起來(lái)的，在解決真實(shí)情景中的實(shí)際問(wèn)題時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的必備品格和關(guān)鍵能力，其中包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面…。本文主要以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，對(duì)“水分子的跨膜運(yùn)輸”一課進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、教材分析

“水分子的跨膜運(yùn)輸”是蘇教版高中生物學(xué)教材必修1《分子與細(xì)胞》第三章第二節(jié)《物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸》第1課時(shí)的內(nèi)容，在學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜、細(xì)胞器等結(jié)構(gòu)以后，學(xué)生已經(jīng)初步了解生物膜的結(jié)構(gòu)和功能，在基礎(chǔ)知識(shí)方面為本節(jié)課的學(xué)習(xí)做好了鋪墊，本節(jié)課的學(xué)習(xí)也為第2課時(shí)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

二、教學(xué)目標(biāo)

（1）通過(guò)自制雞蛋卵殼的實(shí)驗(yàn)了解半透膜的特點(diǎn)，闡述滲透作用的原理。

（2）通過(guò)哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞吸水和失水的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推測(cè)植物細(xì)胞失水與吸水的內(nèi)因與外因。

（3）通過(guò)質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)，認(rèn)同成熟植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)，養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣。

（4）通過(guò)同伴討論、積極思考、交流合作，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)探究精神。

三、教學(xué)準(zhǔn)備

多媒體課件;組織生物興趣小組學(xué)生用洗凈的雞蛋制作卵殼膜，錄制操作視頻;制作分別浸于清水、糖水、蘿卜汁中的三組蘿卜條;準(zhǔn)備0.3 g/mL蔗糖溶液、紅墨水、牛奶吸管、保鮮膜兩小塊、燒杯若干。

四、教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，自制裝置，激發(fā)探究欲望

視頻展示用雞蛋制作卵殼膜的過(guò)程：先將雞蛋尖端敲開(kāi)小孔，倒掉蛋清蛋黃，在網(wǎng)端小心敲碎蛋殼，掀開(kāi)蛋殼露出卵殼膜。讓學(xué)生分組用此方法制作卵殼膜，每小組選取制作成功的一個(gè)實(shí)物模型，倒入一定濃度的蔗糖溶液，引起學(xué)生的疑問(wèn)：卵殼膜處會(huì)不會(huì)有液體漏出？

2.對(duì)照實(shí)驗(yàn)，探究滲透作用及發(fā)生條件

（1）半透膜的特點(diǎn)

學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)在卵殼膜處有液體流出，引發(fā)疑問(wèn)：裝入蔗糖溶液的蛋殼滲出的是清水還是蔗糖溶液？讓學(xué)生用干凈吸管先后蘸取膜外與膜內(nèi)的液體并品嘗，學(xué)生嘗出滲出卵殼膜的液體不甜，而里面的蔗糖溶液是甜的，進(jìn)一步產(chǎn)生疑問(wèn)：為什么水分子可以透過(guò)卵殼膜，而蔗糖分子卻不能？師生共同總結(jié)卵殼膜的特點(diǎn)：允許水分子透過(guò)，不允許蔗糖分子透過(guò)。科學(xué)研究中將這類膜稱為“半透膜”，如膀胱膜、魚膘等。半透膜具有“允許小分子透過(guò)，不允許大分子透過(guò)”的特性。

設(shè)計(jì)意圖：從生活食材雞蛋入手，對(duì)雞蛋的卵殼膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心。通過(guò)對(duì)滲出卵殼膜的液體進(jìn)行研究，得出半透膜的特點(diǎn)。

（2）滲透的概念及發(fā)生條件

教師指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在上述盛有蔗糖溶液的蛋殼內(nèi)滴加兩滴紅墨水混勻，用保鮮膜封閉蛋殼開(kāi)孔處，并在小孑L處插入牛奶吸管，用透明膠適當(dāng)加以固定;將蛋殼裝置放在盛有清水的小燒杯中，并使清水液面與蛋殼內(nèi)的液面基本持平（如圖1）。學(xué)生觀察現(xiàn)象，引發(fā)疑問(wèn)：為什么吸管的液面會(huì)上升？結(jié)合生活感知，學(xué)生推測(cè)蛋殼內(nèi)溶液濃度大，從燒杯中吸水。

教師播放科學(xué)家模擬分子進(jìn)出半透膜的動(dòng)畫。學(xué)生觀察現(xiàn)象并總結(jié)出單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)半透膜進(jìn)入的水分子比出來(lái)的多，即水往“高”處流（從溶液濃度低的一側(cè)流向高的一側(cè)，即水分子由相對(duì)數(shù)日多的一側(cè)流向相對(duì)數(shù)日少的一側(cè)）。師生共同總結(jié)“滲透”的概念。

教師提問(wèn)：如果用紗布代替卵殼膜，液面還會(huì)上升嗎？如果燒杯中放的是蛋殼內(nèi)等濃度的溶液，液面還會(huì)上升嗎？學(xué)生討論得出滲透發(fā)生的兩個(gè)條件：半透膜、膜兩側(cè)具有濃度差。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)簡(jiǎn)單、易操作、現(xiàn)象明顯的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從觀察現(xiàn)象中得出滲透作用發(fā)生的條件。

3.探究動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水

教師基于上述實(shí)驗(yàn)探究，提出問(wèn)題：細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)嗎？帶領(lǐng)學(xué)生回顧之前學(xué)習(xí)的動(dòng)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)。學(xué)生做出假設(shè)：動(dòng)物細(xì)胞是滲透系統(tǒng)，細(xì)胞膜類似于半透膜。教師展示科學(xué)家關(guān)于將等量的哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞分別放在清水、高濃度鹽水、與細(xì)胞內(nèi)液濃度相當(dāng)?shù)柠}水中一段時(shí)間哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞實(shí)驗(yàn)圖片，學(xué)生觀察比較實(shí)驗(yàn)后的紅細(xì)胞形態(tài)變化，得出結(jié)論：動(dòng)物細(xì)胞能發(fā)生滲透吸水和失水，細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜。教師結(jié)合生活實(shí)例提問(wèn)：輸液時(shí)為什么用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的生理鹽水？師生共同總結(jié)出“動(dòng)物細(xì)胞可以看作是一個(gè)滲透系統(tǒng)”，并總結(jié)動(dòng)物細(xì)胞發(fā)生滲透失水與吸水的條件。

4.探究植物細(xì)胞的吸水與失水

教師將興趣小組的蘿卜條實(shí)驗(yàn)在課堂上展示，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：浸在清水中的蘿卜條變大硬挺，燒杯中的液體變少;浸在濃鹽水中的蘿卜條變小軟縮，燒杯中的液體變多;浸在蘿卜汁中的蘿卜條保持正常形態(tài)和硬度，燒杯中的蘿卜汁體積無(wú)變化。學(xué)生聯(lián)想生活中涼拌黃瓜和涼拌西紅柿?xí)r盤子里液體增多的現(xiàn)象，分析得出：植物能夠發(fā)生吸水和失水。進(jìn)一步提問(wèn)：如何探究植物細(xì)胞的吸水與失水呢？

教師展示成熟植物細(xì)胞圖，學(xué)生回顧相關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，提出植物細(xì)胞吸水與失水方面的問(wèn)題，如植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水、吸水？植物細(xì)胞中的什么結(jié)構(gòu)充當(dāng)半透膜？動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞的吸水、失水情況是否完全一樣？嘗試運(yùn)用已驗(yàn)證的知識(shí)做出假設(shè)。例如，植物的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，當(dāng)原生質(zhì)層兩側(cè)溶液（細(xì)胞液與外界溶液）具有濃度差時(shí)，就能發(fā)生滲透吸水與失水的現(xiàn)象。組織學(xué)生交流，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。通過(guò)制作洋蔥紫色的鱗片葉外表皮裝片，分別觀察正常情況下、0.3 g/m L蔗糖溶液中、清水中的細(xì)胞中液泡的大小、顏色、原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的位置等，比較分析，得出結(jié)論，驗(yàn)證假設(shè)，師生共同總結(jié)植物細(xì)胞失水與吸水的外因和內(nèi)因。

五、教學(xué)評(píng)析

本節(jié)課從利用雞蛋自制滲透模型導(dǎo)入，課堂演示實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，指導(dǎo)學(xué)生觀察生物學(xué)現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程和模擬動(dòng)畫，了解生物體結(jié)構(gòu)和半透膜的特性，形成結(jié)構(gòu)與功能觀念，體現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中“生命觀念”的滲透。

通過(guò)觀察分析興趣小組的蘿卜條實(shí)驗(yàn)及生活中涼拌菜、燒苗等現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以“觀察現(xiàn)象一提出問(wèn)題一做出假設(shè)一設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一分析現(xiàn)象一得出結(jié)論一進(jìn)一步探究”為主線，探究植物細(xì)胞的吸水與失水，提高學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維解決生物學(xué)問(wèn)題的能力。

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[2]程銳創(chuàng).“滲透作用”的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].生物學(xué)通報(bào)，2016（8）：24-27.

（責(zé)任編輯 黃春香）