基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

謝月娥

摘要：以“滲透作用”概念為核心，引出“動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水”和“植物細(xì)胞的吸水和失水”兩個(gè)教學(xué)基本點(diǎn)。通過漸進(jìn)式的問題引導(dǎo)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析突破教學(xué)重難點(diǎn)，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng) 教學(xué)設(shè)計(jì) 跨膜運(yùn)輸

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1教材分析

本節(jié)選自人教版高中生物必修一第四章第一節(jié)，包括細(xì)胞的吸水和失水以及物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例兩部分內(nèi)容，并安排了探究植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)。本節(jié)課是第四章的重要內(nèi)容之一，以細(xì)胞質(zhì)膜的物質(zhì)交換功能為基礎(chǔ)，進(jìn)一步闡明質(zhì)膜具有選擇透過性。同時(shí)，為生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容可分兩個(gè)課時(shí)教學(xué)。本節(jié)課為第一課時(shí)，主要學(xué)習(xí)細(xì)胞的吸水和失水以及探究植物細(xì)胞的吸水和失水的演示實(shí)驗(yàn)。基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，本教師聯(lián)系學(xué)生常見的生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境，組織學(xué)生開展科學(xué)探究活動(dòng)，以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作為載體，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究能力，通過學(xué)以致用提高素養(yǎng)活動(dòng)，提高社會(huì)責(zé)任感，滲透家國教育。

2教學(xué)目標(biāo)

①通過學(xué)習(xí)滲透作用的概念和細(xì)胞的吸水和失水，建立結(jié)構(gòu)與功能的生命觀點(diǎn)。

②通過進(jìn)行植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作，培養(yǎng)合作意識(shí)、科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力。

③通過嘗試解決植物燒苗現(xiàn)象并給出一些好建議，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，通過小妙招嘗試為父母做菜，滲透家國情懷。

3教學(xué)過程

3.1創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

教師展示植物萎焉的圖片，提出問題：把萎焉的植物放置在清水中浸泡一段時(shí)間，又會(huì)恢復(fù)活性，說明植物細(xì)胞需要什么？教師展示腌黃瓜圖片，提出問題：腌黃瓜的時(shí)候會(huì)出很多水，說明了細(xì)胞會(huì)失去什么？

設(shè)計(jì)意圖：以學(xué)生常見的生活現(xiàn)象等導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教師播放自制的滲透作用的微課，并提出問題：①用紗布代替半透膜，液面還會(huì)升高嗎？為什么？②將清水換成等濃度的蔗糖溶液，液面還會(huì)上升嗎？為什么？學(xué)生分析，得出發(fā)生滲透作用發(fā)生的兩個(gè)條件。

設(shè)計(jì)意圖：教師利用微課形式直觀呈現(xiàn)滲透現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，利于學(xué)生理解抽象的知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的積極性和自主性，培養(yǎng)學(xué)生從情境中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題的能力。

3.2探究動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水

教師提問：如果將裝置中的漏斗換成動(dòng)物細(xì)胞還會(huì)不會(huì)滲透吸水？請(qǐng)打開教科書P60仔細(xì)觀察圖4-1水分進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的狀況，先獨(dú)立思考以下的四個(gè)問題，然后再小組交流。①從圖中可以看出，水分可以進(jìn)出紅細(xì)胞，紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白能透過細(xì)胞膜外嗎？紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白什么時(shí)候會(huì)從細(xì)胞膜內(nèi)出來？②當(dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞的體積會(huì)發(fā)生什么變化？什么情況才會(huì)漲破？③紅細(xì)胞的細(xì)胞膜能看作半透膜嗎？④紅細(xì)胞吸水和失水的多少取決什么條件？學(xué)生回答完后，教師再追問：動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水算滲透作用嗎？

設(shè)計(jì)意圖：通過小組合作交流，教師以問題串和“類比推理法”引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出動(dòng)物細(xì)胞也是發(fā)生滲透作用吸水和失水的，并且使學(xué)生知道動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜，吸水和失水取決于細(xì)胞內(nèi)外的濃度差。

3.3實(shí)驗(yàn)“植物細(xì)胞的吸水和失水”

教師展示一張成熟的植物細(xì)胞圖，讓學(xué)生回顧成熟細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。教師分析解疑液泡內(nèi)液體被稱為細(xì)胞液的原因，并提出問題：原生質(zhì)層是不是相當(dāng)于一層半透膜？引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)探究實(shí)驗(yàn)的七大步驟。教師展示學(xué)生課前自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生分小組交流完善實(shí)驗(yàn)方案。

教師要求各小組利用所提供的材料和用具制作紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片。由2名小組成員將制作的臨時(shí)裝片放在顯微鏡下觀察。一名學(xué)生操作顯微鏡，另一名學(xué)生進(jìn)行攝像，其他同學(xué)做觀察員，觀察使用顯微鏡的操作是否規(guī)范。當(dāng)觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞后，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察分析細(xì)胞圖像，使學(xué)生注意原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的位置，并提出問題：①如何讓洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞浸潤在蔗糖溶液中？②請(qǐng)你預(yù)測一下，在蔗糖溶液中，洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的中央液泡的體積會(huì)發(fā)生什么變化？液泡中的顏色會(huì)怎樣變化？原生質(zhì)層會(huì)發(fā)生什么變化？

然后，教師請(qǐng)2名學(xué)生，1名學(xué)生滴加蔗糖溶液并觀察不同視野的變化，1名進(jìn)行攝像。其他學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，并觀察中央液泡的體積、顏色、原生質(zhì)層的變化。觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞后，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察分析此時(shí)的細(xì)胞圖像與實(shí)驗(yàn)前的圖像的區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生注意原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的位置，認(rèn)識(shí)質(zhì)壁分離的現(xiàn)象以及發(fā)生的原因，并提出問題：請(qǐng)你再預(yù)測一下，在清水中，洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的中央液泡的體積又會(huì)發(fā)生什么變化？液泡中的顏色又會(huì)怎樣變化？原生質(zhì)層又會(huì)發(fā)生什么變化？

接著，再請(qǐng)2名學(xué)生，1名滴加清水并觀察不同視野的變化，1名進(jìn)行攝像。其他學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，再觀察中央液泡的體積、顏色、原生質(zhì)層的變化。觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞后，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察分析此時(shí)的細(xì)胞圖像與上次的圖像的區(qū)別，讓學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)到已發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細(xì)胞吸水又復(fù)原的現(xiàn)象，并讓學(xué)生分析、思考、討論原因，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

設(shè)計(jì)意圖：教師設(shè)置一系列不同梯度的問題，層層設(shè)問，讓學(xué)生從問題中得到啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生通過類比推理認(rèn)識(shí)到植物細(xì)胞也是通過滲透作用吸水和失水的，也是可以看作一個(gè)滲透系統(tǒng)。整個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的過程都可以用手機(jī)同屏直播，學(xué)生可以直觀地觀察到整個(gè)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)變化，特別是植物細(xì)胞處于蔗糖溶液中，液泡逐漸變小的變化過程以及復(fù)原的過程，培養(yǎng)了科學(xué)思維和科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

3.4學(xué)以致用，提升素養(yǎng)

教師展示自己改編的“我有好建議”以及自創(chuàng)的“我有小妙招”兩個(gè)教學(xué)情境，讓學(xué)生通過所學(xué)知識(shí)給出好建議以及好點(diǎn)子。

“我有好建議”：瓜農(nóng)王老伯為了讓黃瓜增產(chǎn)，連續(xù)給他種植的黃瓜追肥兩次，結(jié)果他發(fā)現(xiàn)黃瓜葉子第二天出現(xiàn)了枯黃（燒苗）現(xiàn)象，老王著急萬分，如果你是一位農(nóng)業(yè)技術(shù)員，你會(huì)建議他怎么解決這次危機(jī)？以后施肥時(shí)，你又會(huì)給出什么好建議呢？

“我有小妙招”：茄子的營養(yǎng)很豐富含有蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素以及鈣、磷、鐵等多種營養(yǎng)成分，平時(shí)炒茄子前一般用水泡一泡，可是怎么炒都很難入味，你有什么好點(diǎn)子嗎？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生以專業(yè)人員的角色嘗試解決植物燒苗現(xiàn)象并給出一些好建議，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，通過小妙招嘗試為父母做菜，滲透家國教育。

4教學(xué)反思

本節(jié)課中，教師利用微課引出滲透作用的概念，提出問題：如果將裝置中的漏斗換成動(dòng)物細(xì)胞，會(huì)不會(huì)滲透吸水？教師設(shè)計(jì)了環(huán)環(huán)相扣的問題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，再通過小組合作交流來解決問題。教師利用“類比一推理法”提出問題：原生質(zhì)層是不是相當(dāng)于一層半透膜？學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，再動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了科學(xué)思維和科學(xué)探究的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?！皩W(xué)以致用”的環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過思考，給出好建議和小妙招，提高了社會(huì)責(zé)任感，滲透了家國教育，從而達(dá)到落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，發(fā)展了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。