“物質出入細胞的方式”教學設計

王科慧

1設計思想

新課標和新教材最突出特點是以學生發(fā)展為中心，體現(xiàn)學生主體地位，面向全體學生，注重學生思維能力和學習方式的培養(yǎng)，倡導探究性學習和注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。所以在課堂教學設計中筆者采用以學生發(fā)展為本的主體性教學模式，從學生的認知水平出發(fā)，結合教學內容，精心設計問題，營造探究氛圍，使學生在觀察、討論、探究、合作交流中相互啟迪、自主學習、構建模型。

2教學分析

2.1教材分析

“物質出入細胞的方式”是浙科版普通高中課程標準實驗教科書生物必修1《分子與細胞》的第三章第二節(jié)的內容。第二章已經(jīng)介紹了細胞膜的化學組成和細胞膜的功能，這一節(jié)是在此基礎上探討細胞膜控制物質進出的幾種方式，在細胞膜的亞顯微結構基礎之后，帶領學生繼續(xù)探究細胞膜控制物質進出功能的方式和原理。這樣的編排符合學生認知規(guī)律，有助于幫助學生建立結構與功能相適應的觀點。

2.2學情分析

通過前幾章節(jié)的學習，學生對于細胞的分子組成、基本結構和探究的基本步驟已有了一定的認識，能理解細胞膜是系統(tǒng)的邊界，并且大部分學生已經(jīng)對生物有了較濃厚的學習興趣，很渴望在此基礎上進一步探究物質是怎樣進出細胞的，有哪些方式等有關細胞功能方面的知識。

2.3教學重難點

(1)教學重點：比較物質出入細胞的各種方式的異同。

(2)教學難點：理解滲透作用原理。

3教學目標

3.1知識目標

(1)簡述擴散的特點。

(2)闡明滲透的概念及原理。

(3)比較說明紅細胞吸水與失水的原因；概述被動轉運和主動轉運的概念；比較擴散、易化擴散和主動轉運。

3.2能力目標

(1)學會綜合運用比較、分析、歸納、綜合等科學思維方法。

(2)設計實驗，逐步領悟探究過程的一般方法與基本思想，培養(yǎng)自身的科學探究能力以及語言表達的能力。

(3)通過構建模型和概念圖，提高知識建構能力。

3.3情感、態(tài)度與價值觀

(1)通過分析擴散和滲透作用的過程，滲透生命活動不斷發(fā)展變化以及適應的特性，逐步學會自覺地利用發(fā)展變化的觀點認識生命。

(2)領悟科學探究思想，體驗探究活動中的成就感。

(3)通過探討問題，設計實驗，培養(yǎng)合作意識和實事求是地對待實驗結果的態(tài)度。

4教學策略與手段

(1)改變過去單純的教師講授和學生接受的教學方式，以問題探究教學為主線，教師通過多媒體創(chuàng)設問題情境，引導學生運用討論法、實驗法、學案導學、模型建構等方法開展學習，充分調動學生學習的積極性，發(fā)揮學生主體的作用。

(2)課前準備：

①學生預習本節(jié)課相關知識，提出相關問題；

②教師針對教學設計準備好相關的多媒體課件、學案，實驗所需的材料和用具。

5教學過程

5.1導課

教師組織引導學生思考(多媒體展示不同物質通過不含蛋白質的脂雙層)：

(1)什么樣的分子能夠通過脂雙層?什么樣的分子不能通過?

(2)氨基酸不能通過無蛋白質的脂雙層，但是能進出細胞的原因是什么?

學生活動：學生觀察，思考問題，根據(jù)教師引導總結出不同物質通過細胞膜的幾種方式。

教學設計意圖：創(chuàng)設問題情境，學生主動參與學習過程，激發(fā)學習興趣。

5.2學習擴散

教師組織引導學生親手實驗將墨水滴到燒杯中并觀察現(xiàn)象，并引導學生討論什么是擴散。

學生活動：學生實驗，觀察實驗現(xiàn)象，討論、交流。

師生共同總結出擴散是分子從高濃度處向低濃度處運動的現(xiàn)象。

教學設計意圖：學生實驗，吸引學生注意力，體現(xiàn)學生在學習中的主體地位。

5.3學習滲透

教師演示實驗，實驗裝置如圖1所示。

教師設計問題串：

(1)漏斗的液面為什么上升?

(2)如果用一層紗布代替玻璃紙，液面還會升高嗎?

(3)如果燒杯中也是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎么樣?

學生在教師的指導下歸納出產(chǎn)生滲透現(xiàn)象兩個必要條件以及滲透的方向是從低濃度溶液到高濃度溶液。

教學設計意圖：通過觀察演示實驗，學生經(jīng)歷“現(xiàn)象——問題——分析——結論”，主動構建出滲透作用的條件，提高歸納總結的能力。

教師通過多媒體動畫演示微觀展示滲透實驗。

問題探究：

(1)滲透是水分子跨過膜的擴散。擴散的方向是怎么樣的?

(2)那么滲透作用與擴散現(xiàn)象相矛盾嗎?

學生活動：思考、回顧前面擴散有關知識，通過相互討論在教師指導下得出回答滲透是水分子跨過膜的擴散。

教學設計意圖：學生在實驗的基礎上通過多媒體的清晰展示，清楚觀察到了微觀的滲透現(xiàn)象，使抽象的知識具體化，從而得出滲透的概念，突破難點。

5.4學習被動轉運

教師通過多媒體動畫演示氧和二氧化碳進出細胞的現(xiàn)象。創(chuàng)設問題情境：給出擴散的實驗數(shù)據(jù)，請學生分析數(shù)據(jù)(表1)，構建數(shù)學模型，繪出坐標曲線。學生活動：建構模型繪出曲線(圖2)。

教師用多媒體演示展示葡萄糖進入紅細胞的現(xiàn)象。創(chuàng)設問題情境：給出葡萄糖跨紅細胞膜的實驗數(shù)據(jù)(表2)，請學生分析數(shù)據(jù)，構建數(shù)學模型，繪出曲線。學生活動：建構模型繪出曲線。

教師組織引導學生觀察曲線后，評價擴散和易化擴散有何異同點。

學生歸納總結。

教學設計意圖：用多媒體演示物質跨膜運輸?shù)母鞣N方式，直觀形象表現(xiàn)出事物的空間中的關系。學生構建模型，需要進行表格與曲線的相互轉換，使抽象的問題直觀化、具體化，能夠變抽象思維為形象思維，有助于把握問題的本質。

5.5學習主動轉運

教師組織引導，創(chuàng)設問題情境：

(1)海帶中碘的濃度高出海水中碘濃度的200倍，但是海帶照樣從海水中吸收碘，由低濃度一側向高濃度一側運輸。

(2)人的紅細胞和血漿中的各種離子濃度如表3所示。

人的紅細胞中的N⁺和K⁺的濃度要高于血漿中的N⁺和K⁺濃度，但人的紅細胞卻仍能不斷地吸收K⁺、排出Na⁺。

以上兩種情況說明細胞對離子的吸收是從低濃度到高濃度，這種運輸方式是主動運輸。教師引導學生根據(jù)資料中思考主動運輸與被動轉運相比兩者的區(qū)別。

學生活動：思考、討論回答，總結主動轉運的特點。

教學設計意圖：創(chuàng)設問題情境，自然引入主動轉運，提高學習興趣。

師生共同小結：設計表格對擴散、易化擴散、主動轉運進行比較。

5.6課堂反饋

教師組織引導一：實驗探究：現(xiàn)有兩瓶沒有標簽的蔗糖溶液，請學生利用所提供的材料(半透膜、漏斗、燒杯、橡皮筋)，根據(jù)今天學習的知識，設計一種實驗方案，比較兩瓶溶液濃度的高低，并預期實驗結果及得出相應結論。

學生活動：分組討論、設計實驗方案并預期實驗結果及結論。

教學設計意圖：充分發(fā)揮自身自主探究能力，培養(yǎng)自身的實驗設計能力，逐步領悟探究過程的一般方法與基本思想，提高語言表達、分析歸納的能力。

教師組織引導二：建構模型：請嘗試畫圖表示隨氧氣濃度與離子運輸速率的關系，并分析曲線各階段的限制因素。

學生活動：繪制曲線圖(圖4)。

教學設計意圖：通過模型建構復習鞏固知識，突出教學難點。

6問題研討

6.1在教學過程如何進行探究性學習

探究性學習是一種學生學習方式的根本改變，學生由過去主要聽從教師講授、從學科的概念和規(guī)律開始學習的方式變?yōu)閷W生通過各種事實來發(fā)現(xiàn)概念和規(guī)律的方式。本節(jié)課通過創(chuàng)設問題情境，積極引導學生自己去探究、去嘗試、去分析、去體驗，最終獲得正確的知識和相應的能力，但教學設計探究的問題收集和提出仍然以教師為主。教師在進行教學設計的時候應充分尊重學生，滿足學生的好奇心和探究欲望，形成學生的問題意識，學生應該參與到資料的收集和問題的提出，應鼓勵學生多角度地思考問題，確保多種問題的碰撞，最終形成科學的假設。另外學生要積極參與設計實驗和實施實驗，很多的探究都是通過實驗來完成，所以本節(jié)課學生不僅親手演示實驗，而且在最后還通過設計實驗來解決生活實際問題。

6.2在教學過程如何適時地進行模型建構

本節(jié)課突出的亮點是通過提供實驗數(shù)據(jù)，學生自主進行圖形轉化，構建數(shù)學模型。在科學研究中，模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一?，F(xiàn)行生物模型建構通常有l(wèi)一種：物理模型、想象模型、數(shù)學模型。本節(jié)課所用的模型是數(shù)學模型，即用符號、公式、圖象等數(shù)學語言表現(xiàn)生物學現(xiàn)象、特征和狀況的方法?！镀胀ǜ咧猩镎n程標準》要求學生能夠領，悟建立數(shù)學模型等科學方法及其在科學研究中的應用。所以在學習活動中教師要讓學生充分運用生物數(shù)學模型方法解釋和研究生命現(xiàn)象。在學習過程中，學生恰當進行模型建構不僅能為學生學習提供直觀的印象，而且能領悟到生物模型的科學美，培養(yǎng)解決實際問題能力，激發(fā)創(chuàng)造性思維。本節(jié)課的重點中物質出入細胞的幾種方式比較抽象，而數(shù)學模型中的曲線模型不僅可以使某些抽象的問題直觀化、生動化，能夠變抽象思維為形象思維，更有助于把握問題的本質。對于細胞的物質運輸速度與濃度差的關系，課堂上無法進行實驗探究，如果讓學生憑空繪出曲線圖，就不符合學生認知的規(guī)律。為此，教師給出擴散實驗相關數(shù)據(jù)，讓學生分析數(shù)據(jù)，繪出曲線圖，建構數(shù)學模型，更好地理解被動轉運和主動轉運，從而提高自身收集和處理信息的能力以及知識遷移能力。