讓學(xué)生像科學(xué)家那樣探索——“主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐”同題異構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)及評(píng)析

王 菁

（江蘇省天一中學(xué) 江蘇無(wú)錫 214101）

隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)和新教材的推行，其開(kāi)放性、綜合性和靈動(dòng)性與教師過(guò)去的教學(xué)習(xí)慣和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖突。“同題異構(gòu)”作為校本教研模式越來(lái)越受到廣大教師的關(guān)注和參與。下面就教研活動(dòng)觀摩的兩節(jié)同題異構(gòu)課人教版《必修1·分子與細(xì)胞》第四章第二節(jié)“主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐”，從課題導(dǎo)入、教學(xué)過(guò)程、課堂總結(jié)3個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比評(píng)析。

1 “主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐”的教學(xué)設(shè)計(jì)和評(píng)析

1.1 課堂導(dǎo)入

教師甲播放小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的視頻，提問(wèn)：上述實(shí)例中葡萄糖、氨基酸和K+等物質(zhì)是如何逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞的？請(qǐng)聯(lián)想自己騎車上、下坡的經(jīng)驗(yàn)，推測(cè)物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)輸是否需要細(xì)胞提供能量。在學(xué)生充滿興趣的爭(zhēng)論中，教師未作正面解答，而是留下懸念，順勢(shì)導(dǎo)入本節(jié)的課題。

教師乙：人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動(dòng)中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘的濃度比血液中高20～30倍。甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過(guò)被動(dòng)運(yùn)輸嗎？聯(lián)想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是否需要細(xì)胞提供能量？教師創(chuàng)設(shè)情境，同時(shí)呈現(xiàn)人教版教材第69頁(yè)中的“問(wèn)題探討”，要求學(xué)生思考討論，從而導(dǎo)入本節(jié)的課題。

評(píng)析：一個(gè)新穎、生動(dòng)的課堂導(dǎo)入可以盡快集中學(xué)生注意力充分激發(fā)學(xué)生的興趣和探究的欲望，進(jìn)而展開(kāi)積極思考。2位教師都精心設(shè)置了導(dǎo)入環(huán)節(jié)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境來(lái)提出問(wèn)題。教師甲引入視頻，首先給學(xué)生以強(qiáng)烈的感官刺激，吸引了學(xué)生的眼球，雖然提出的是跟乙相似的問(wèn)題，學(xué)生明顯更感興趣，對(duì)問(wèn)題的答案還產(chǎn)生了爭(zhēng)議，而教師的笑而未答促使了學(xué)生去思考和探究科學(xué)的理論依據(jù)。教師乙提出的問(wèn)題也引起了學(xué)生的思考，但由于學(xué)生對(duì)甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘比較陌生，相對(duì)于甲的課堂導(dǎo)入，學(xué)生并沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 教學(xué)過(guò)程

1.2.1 教師甲的教學(xué)過(guò)程

在導(dǎo)入課題后，先通過(guò)資料卡形式簡(jiǎn)單介紹了“載體蛋白與通道蛋白”：

載體蛋白幾乎存在所有類型的生物膜上。每種載體蛋白能與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，通過(guò)一系列的構(gòu)像改變介導(dǎo)溶質(zhì)分子的跨膜運(yùn)輸。每種載體蛋白對(duì)底物具有高度選擇性，因此通常只轉(zhuǎn)運(yùn)一種類型的分子。目前所發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)通道蛋白都是離子通道。離子通道蛋白對(duì)離子的選擇性取決于通道的直徑、形狀以及通道內(nèi)帶電荷氨基酸的分布，所以離子通道介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸時(shí)不需要與溶質(zhì)分子結(jié)合，只有大小和電荷適宜的離子才能通過(guò)。相比載體蛋白，離子通道具有極高的轉(zhuǎn)運(yùn)速率，驅(qū)動(dòng)離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力來(lái)自溶質(zhì)的濃度梯度和跨膜電位差兩種的合力，即跨膜的電化學(xué)梯度，運(yùn)輸?shù)姆较蝽橂娀瘜W(xué)梯度進(jìn)行。

教師提出問(wèn)題：

①感悟載體蛋白具有什么特點(diǎn)。

②結(jié)合自身生活經(jīng)驗(yàn)及拓展資料嘗試初步構(gòu)建主動(dòng)運(yùn)輸模型。

③主動(dòng)運(yùn)輸與被動(dòng)運(yùn)輸有哪些區(qū)別？

根據(jù)以上模擬探究活動(dòng)和討論，學(xué)生合作構(gòu)建主動(dòng)運(yùn)輸模型。物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種運(yùn)輸物質(zhì)的方式叫主動(dòng)運(yùn)輸。

接著，教師以導(dǎo)入視頻里看到的小腸上皮細(xì)胞物質(zhì)跨膜運(yùn)輸為例，出示圖1，腸腔側(cè)細(xì)胞膜上的載體為鈉依賴的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（SGLT），基底側(cè)細(xì)胞膜上的載體分別為葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（GLUT-2）和Na+-K+泵。并提出問(wèn)題：

圖1 小腸上皮細(xì)胞物質(zhì)跨膜運(yùn)輸示意圖

①一種載體蛋白是否都只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種物質(zhì)？

②小腸絨毛上皮細(xì)胞通過(guò)何種方式吸收葡萄糖？在其基底面通過(guò)何種方式將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)出去？

③如果Na+-K+泵停止工作，對(duì)葡萄糖的運(yùn)輸有什么影響？

④主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于細(xì)胞的生活有什么意義？

學(xué)生通過(guò)這個(gè)案例分析，知道每種載體蛋白都只能轉(zhuǎn)運(yùn)特定的一種或一類物質(zhì)，學(xué)會(huì)判斷物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?，并能夠說(shuō)明理由。

小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖、氨基酸，腎小管上皮細(xì)胞重吸收葡萄糖、氨基酸，以及根細(xì)胞吸收無(wú)機(jī)鹽離子，都屬于主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞?。就此，學(xué)生總結(jié)出主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于細(xì)胞的生活具有重要的意義。

最后，學(xué)生探究生物大分子進(jìn)出細(xì)胞的方式。教師補(bǔ)充：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白雖然能夠幫助許多離子和小分子通過(guò)細(xì)胞膜，但是，對(duì)于像蛋白質(zhì)和多糖這樣的生物大分子的運(yùn)輸卻無(wú)能為力。并提出問(wèn)題：

①消化酶、抗體等蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)合成后，都需要到細(xì)胞外起作用，它們是如何排出細(xì)胞的呢？

②單細(xì)胞生物變形蟲(chóng)如何攝取食物？

③胞吞、胞吐過(guò)程的實(shí)現(xiàn)與生物膜結(jié)構(gòu)的特性有什么關(guān)系？

④胞吞、胞吐過(guò)程是否需要消耗能量？

師生共同探討，得出結(jié)論：在物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸過(guò)程中，胞吞、胞吐是生物大分子進(jìn)出細(xì)胞的方式，也是普遍存在的生命現(xiàn)象，它們也需要消耗細(xì)胞呼吸所釋放的能量。

1.2.2 教師乙的教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入課題后，教師播放主動(dòng)運(yùn)輸動(dòng)畫，并補(bǔ)充資料：ATP水解轉(zhuǎn)化為ADP和Pi時(shí)放能。

任務(wù)一：學(xué)生觀看動(dòng)畫，嘗試描述主動(dòng)運(yùn)輸?shù)陌l(fā)生機(jī)制，結(jié)合課本歸納主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)和條件。

接著，教師出示各種小分子物質(zhì)或離子跨膜運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D，如圖2所示。

圖2 各種小分子物質(zhì)或離子跨膜運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D

任務(wù)二：判斷圖中物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式，填寫表格并歸納比較三種運(yùn)輸方式，見(jiàn)表1。

表1 自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^

教師提問(wèn)：同一分子進(jìn)出細(xì)胞的方式一定相同嗎？接著，出示葡萄糖進(jìn)出小腸上皮細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸模式圖，追問(wèn)：為什么小腸上皮細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖不會(huì)以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)入腸腔一側(cè)呢？為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的差異？

學(xué)生回答：細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白空間結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)許多物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸起著決定性的作用。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)決定了細(xì)胞膜的功能具有選擇透過(guò)性。

最后，教師提問(wèn)：一日三餐吃進(jìn)來(lái)的食物經(jīng)消化成小分子，需要消化酶的幫助，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，思考唾液腺細(xì)胞如何合成、運(yùn)輸和分泌唾液淀粉酶。為什么正常情況下，白細(xì)胞不會(huì)吞噬血漿蛋白，卻能吞噬分子量更大的細(xì)菌呢？該過(guò)程需要消耗能量嗎？

通過(guò)師生共同探討，得出胞吞、胞吐的概念和條件：細(xì)胞的胞吞和胞吐也是有選擇的，這種選擇性與生物膜上的蛋白質(zhì)的識(shí)別功能有關(guān)。胞吞和胞吐過(guò)程也需要消耗能量。

評(píng)析：主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐運(yùn)輸方式的判斷是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，兩位教師都沒(méi)有直接告訴學(xué)生判斷方法，而是想方設(shè)法讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)和感悟來(lái)一一呈現(xiàn)。教師甲把整節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容巧妙地設(shè)計(jì)成4個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，邏輯性強(qiáng)，更是放手讓學(xué)生自己去建構(gòu)模型，學(xué)生在不斷地試誤過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)科學(xué)家的不易。并通過(guò)設(shè)置成由淺入深、環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題串，引發(fā)學(xué)生的思維碰撞，使學(xué)生在沖突中不斷探究，在探究中不斷完善，形成概念并最終掌握規(guī)律，最終突破難點(diǎn)，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了建構(gòu)主義理論指導(dǎo)下的“知識(shí)問(wèn)題化、問(wèn)題情境化”的教學(xué)理念。教師乙由于沒(méi)有問(wèn)題串逐層深入的鋪路搭橋，學(xué)生在獨(dú)立和合作的探索過(guò)程中，概念的建構(gòu)沒(méi)有那么順暢，但是通過(guò)同伴互助、教師引導(dǎo)最終也圓滿地完成了教學(xué)目標(biāo)。

在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出：領(lǐng)悟建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的建模思想和建模能力。建模能力被認(rèn)為是將來(lái)學(xué)生從事科學(xué)研究的必備能力。在中學(xué)生物學(xué)的教學(xué)中，教師應(yīng)努力將建模方法應(yīng)用于課堂教學(xué)中，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力。

1.3 課堂總結(jié)

教師甲簡(jiǎn)單進(jìn)行了課堂小結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的概念圖，并請(qǐng)學(xué)生代表作展示和分享。

教師乙在課堂結(jié)束時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“探究MnO42-進(jìn)入植物細(xì)胞的方式”，最終得出學(xué)習(xí)“細(xì)胞的物質(zhì)輸入與輸出”的意義。

評(píng)析：巧妙、創(chuàng)新的課堂總結(jié)不僅能幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，而且可以維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、活躍思維、開(kāi)拓思路，達(dá)到“課結(jié)束，趣猶存”的良好效果。教師甲對(duì)本節(jié)課的自制概念圖，教師乙通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，又給學(xué)生以耳目一新的感覺(jué)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，再次激起學(xué)生思維的火花。學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的思索，既及時(shí)鞏固了本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，又提高了應(yīng)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2 聽(tīng)評(píng)課感悟

2.1 以問(wèn)題為基點(diǎn)建構(gòu)概念

杜威說(shuō)：“思維起源于疑難?！彼季S基于知識(shí)，產(chǎn)生于問(wèn)題。在課堂教學(xué)中，教師不宜直接將概念灌輸給學(xué)生，而是應(yīng)結(jié)合新知識(shí)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)比較和分析、概括和歸納等思維方法，把事物最一般的本質(zhì)屬性抽象出來(lái)，再科學(xué)給予定義，建構(gòu)概念。兩節(jié)課中，關(guān)于“主動(dòng)運(yùn)輸”這一概念的形成，教師通過(guò)設(shè)計(jì)情境和提出問(wèn)題，對(duì)主動(dòng)運(yùn)輸需要的條件進(jìn)行了分析，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思索、交流和爭(zhēng)論，最終建構(gòu)了“主動(dòng)運(yùn)輸”的概念模型，讓學(xué)生在自主求索中抽絲剝繭、化蛹成蝶，提升思維的品質(zhì)，讓思維之蝶旋出優(yōu)美而靈動(dòng)的舞姿。

2.2 以活動(dòng)為主線豐富體驗(yàn)

蘇娜丹戴克說(shuō)：“告訴我，我會(huì)忘記，做給我看，我會(huì)記住，讓我參加，我就會(huì)完全理解。”生物學(xué)課堂應(yīng)從知識(shí)型向?qū)嵺`型轉(zhuǎn)變。生物學(xué)教學(xué)不能深陷于學(xué)科知識(shí)的龐雜，而應(yīng)孜孜以求于發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，創(chuàng)設(shè)豐富多彩的課堂活動(dòng)。在兩節(jié)課中，教師都精心設(shè)計(jì)了學(xué)生的活動(dòng)：活動(dòng)形式有小組的合作學(xué)習(xí)，也有獨(dú)立完成的“任務(wù)單”；活動(dòng)材料可以是教師精心準(zhǔn)備的學(xué)具，也可以是實(shí)驗(yàn)材料。在活動(dòng)的體驗(yàn)中，問(wèn)題被一個(gè)個(gè)解決，發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)涌現(xiàn)，學(xué)生必將帶著自信和智慧走上社會(huì)、享受人生。

2.3 以同題異構(gòu)為方式收獲成長(zhǎng)

一本教材雖然無(wú)聲，但卻有靈魂、有思想。教師要尋找可作為的地方和主張自我的立足點(diǎn)?！巴}異構(gòu)”的教研方式讓開(kāi)課教師傾注智慧開(kāi)墾好教材的“自留地”，同時(shí)也開(kāi)闊了聽(tīng)課者的教學(xué)視野，加深了同行間的交流與學(xué)習(xí)。學(xué)科不僅是知識(shí)流淌的溪水，更是思維涌動(dòng)的波濤。同題異構(gòu)在共享教學(xué)資源的同時(shí)，也關(guān)注人與人之間思想的融合，“求同存異”通過(guò)與同伴進(jìn)行知識(shí)交流與互補(bǔ)，將促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)、提升學(xué)生核心素養(yǎng)放在首位，改善教材的表達(dá)方式、優(yōu)化教材的教學(xué)結(jié)構(gòu)、彌補(bǔ)個(gè)人知識(shí)的缺陷，在活動(dòng)中共同成長(zhǎng)。