《物質跨膜運輸的實例》教學設計

薛麗華

拋錨式教學是由美國范德堡大學的約翰·布蘭斯福德教授領導的認知和技術項目組（CTGV）于20世紀80年代末90年代初開發的一種學習和教學策略。拋錨式教學有時也稱“實例式教學”或“基于問題的教學”。這種教學要求學生到實際環境中感受和體驗問題，而不是聽這種經驗的間接介紹和講解。在實際情境中一旦確立一個問題，整個教學內容和教學進行進程就被確定了（就像輪船被錨固定一樣）。

《物質跨膜運輸的實例》一課的教學設計采用了拋錨式教學模式。

1.設計“錨”

學生在初中做過類似的實驗：蘿卜泡在鹽水中會軟縮，泡在清水中的青菜會更加硬挺。學生也有這樣的生活經驗：糖拌的西紅柿會滲水出來，對農作物施肥過多植物會萎蔫。這些生活中的實例對本節內容學習有一定的幫助。因此，開始上課時，通過這些例子，引出本節課的“錨”——“水是如何進行跨膜運輸的呢”？

2.圍繞“錨”組織教學

圍繞“錨”，我將本節課有關知識設計成如下“問題化知識鏈”：

什么是滲透作用？→滲透裝置有哪些條件？→水分的運輸方向是怎樣的？→動物細胞的細胞膜是否是半透膜？→動物細胞是否可以發生滲透作用？→動物細胞發生滲透作用的現象是怎樣的？→成熟的植物細胞的原生質層是否是半透膜？→成熟的植物細胞是否可以發生滲透作用？→成熟的植物細胞發生滲透作用的現象是怎樣的？

利用問題化知識鏈結合直觀教學、演示實驗、自學討論、PPT展示及自主探究等方法組織教學。

3.引導學生自主學習和協作學習

本節課設計的問題鏈實際上聚焦了3個核心問題，在課堂教學過程中我采用演示實驗、動畫演示、自主探究、分組討論等方法發揮學生的主體作用，解決本節課的“錨”。

3.1滲透裝置有哪些條件？

請四位學生提前進行滲透試驗，觀察現象并在課堂上給全班介紹實驗現象。

授后實錄1：4位同學利用課前20分鐘預先開始做滲透試驗，開始上課時，漏斗內液面上升約8厘米，實驗代表簡單介紹實驗方法和現象。不足之處在于漏斗管很細，較遠的同學看不清楚液面變化現象，可通過拍攝圖片或視頻在投影上播放改進。

根據實驗提出以下問題，進行討論：

（1）漏斗內的液面為什么會升高？

（2）如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗內的液面還會升高嗎？

（3）如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？

（4）水分子的運輸方向是怎樣的？

設計意圖：通過問題討論，總結出滿足滲透裝置的兩個條件：有半透膜和膜兩側溶液有濃度差。

授后實錄2：學生討論熱烈，大多數同學能接受滲透裝置的兩個條件：有半透膜和膜兩側溶液有濃度差。但是部分同學對于水分子運輸趨勢是從低濃度向高濃度不理解，建議先引導學生理解水從相對多的一側向水相對少的一側運輸，結合溶液中水一般為溶劑，再讓學生接受水分子總體是從低濃度向高濃度運輸的觀點。

請同學們課外思考：已知一瓶蔗糖溶液濃度30%，一瓶蔗糖溶液濃度10%，但濃度標簽已丟失，我們有什么方法判斷這兩瓶蔗糖溶液的濃度呢？

設計意圖：鼓勵有能力的學生在課后活學活用滲透原理解決實際問題。

授后實錄3：很多學生在作業中簡單繪制了實驗裝置，準確表示出了利用滲透原理解決這個問題。

3.2動物細胞可以發生滲透作用嗎？

回顧細胞膜獲取實驗，結合教材插圖分析實驗現象：

思考討論：

（1）紅細胞內血紅蛋白等有機物能否透過細胞膜？

（2）紅細胞細胞膜是否相當于剛才所說的半透膜？

（3）紅細胞什么時候吸水？什么時候失水？

（4）紅細胞膜吸水或失水的多少取決于什么條件？

授后實錄4：學生以前曾學習過紅細胞在不同濃度外界溶液中發生的形態變化，故對問題的回答都很準確。學生很順利地得出動物細胞滿足滲透裝置的兩個條件，可以滲透吸水或失水的結論。

3.3植物細胞可以發生滲透作用嗎？

結合下圖認識成熟植物活細胞的結構。

回憶：細胞壁的特點是什么？

看圖：原生質層包括哪些結構？

根據植物細胞的結構特點和生活常識你能提出什么問題？

授后實錄5：教師列舉了一些生活中的常見現象，引導學生提出問題。學生甲問：植物細胞是不是一個滲透裝置？學生乙問：原生質層是不是一個半透膜？學生丙問：植物細胞在不同濃度的外界溶液中會像動物細胞一樣膨脹或皺縮嗎？

請同學們根據自己提出的問題進行探究。

設計意圖：讓學生掌握探究實驗的基本方法：提出問題→做出假設→設計實驗→進行實驗→觀察現象并分析→得出結論。另外也通過本實驗探究出植物細胞也是滲透裝置。

授后實錄6：在教師提供實驗儀器材料的基礎上，學生在參看教材中實驗的基礎上設計實驗，但是部分學生對顯微鏡使用不熟練，實驗時間較長，導致細胞死亡，從而未看見植物細胞的質壁分離復原現象。因此在后面教師出示了一段清晰的實驗現象視頻，便于學生理解。

根據實驗現象思考：

（1）實驗能否說明原生質層是一個半透膜？

（2）細胞什么時候吸水，什么時候失水？

（3）假如細胞壁也是半透膜，那么實驗結果會有什么不同？

（4）如果沒有細胞壁，那么實驗結果會有什么不同？

根據實驗你能得出什么結論：

授后實錄7：通過小問題的分析，學生基本接受了原生質層相當于半透膜，當外界溶液濃度高于或低于細胞液濃度時發生滲透失水或吸水。另外，由于細胞壁的存在，細胞發生特殊的現象：質壁分離或復原現象。

4.消解“錨”

學生根據實驗現象及對問題的熱烈探討，解決了本節課的“錨”：動物細胞和成熟植物細胞都是滲透裝置，都能發生滲透吸水或失水。

5.效果評價

每個人都期望被贊美、希望獲得積極的評價，學生亦如此。以往學生獲得的評價一般來自于教師，但筆者認為積極的評價可以來自于不同的主體。自我和他人都可以作為評價的主體，教學活動中的他人可以是老師，也可以是共同參與學習的其他學生。拋錨式教學可以通過對學生進行積極的評價，引導學生獨立思考、勇于實踐，提高學生的綜合素質。

5.1師評實錄：

（1）紅細胞在不同溶液中發生不同現象的原因分析非常到位，對動物細胞膜的特性總結非常準確，非常棒。

（2）能在實驗基礎上想到如果換更高濃度的蔗糖溶液，現象就會更顯著，很了不起。建議課后用實驗來試一試，看看現象是怎樣的？

5.2生生互評實錄：

（1）某某的生物知識真豐富，植物細胞的結構及特點講得頭頭是道，看來我要向他學習，多看看書了。

（2）某某說用紫色洋蔥表皮細胞做實驗，我覺得用無色的表皮做也可以，只要外界溶液用有色的就可以了，我們的方法有異曲同工之妙。

5.3學生自評實錄：

（1）以前我從來沒想過涼拌西紅柿還和滲透失水有關，我平時要注意觀察。

（2）這次我做質壁分離和復原實驗所撕取的洋蔥表皮細胞是無色的，看不清楚現象，但我想到外界溶液加紅墨水來彌補，我很自豪。