抽象知識形象化教學在高中生物教學中的應用

張瑩昕+李娘輝

摘 要 針對微觀抽象的物質跨膜運輸方式的特點，運用形象化的實驗演示、多媒體動畫模擬、對比類比等多種教學方法開展課堂教學，使課堂更具吸引力，有效地激發學生學習主動性、形成理性思維的習慣、樹立生命觀念，提高生物課堂教學效率。

關鍵詞 物質跨膜運輸 抽象知識 高中生物教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

形象化教學的目的是使學生對教學中的難點和重點準確理解并熟練掌握。在生物教學中，有些知識涉及到微觀領域，較為抽象復雜。教師如果在課堂教學過程中把抽象知識形象化，往往會取得意想不到的效果。

1 設計理念

以“物質跨膜運輸的方式”一節為例，進行教學設計。該設計利用演示實驗、多媒體動畫課件、與生活現象進行類比相結合，著重把微觀抽象的物質跨膜運輸的幾種方式形象化，使學生更好地理解物質跨膜運輸的方式、被動運輸和主動運輸的異同，從而完成教學目標。

2 教學設計

2.1 教材分析

“物質跨膜運輸的方式”選自人教版高中生物必修1第四章第五節。本章前兩節分別從“功能、結構”的角度介紹了細胞膜是一種選擇透過性膜和水分跨膜運輸實例、生物膜的結構和流動鑲嵌模型；而本節從“功能”的角度介紹了物質跨膜運輸的幾種方式，既是對第1、2節生物膜功能和結構的深入學習，同時為后面學習呼吸、光合作用等內容做鋪墊，是建立知識網絡的重要環節。編者把三節內容按照“功能—結構—功能”進行編排，符合學生的認知規律，有利于學生建立“生物體結構與功能相適應”的觀點，認同生物體結構的精確與奧妙。

2.2 學情分析

本節課授課對象是高一學生，他們對生物充滿好奇心且已經掌握細胞膜的結構和功能、生物膜流動鑲嵌模型等內容。但是，學生抽象思維能力相對較弱，理解抽象微觀領域的分子運動有一定難度，且相對缺乏自主對比、建構知識的能力。

2.3 教學目標

知識目標：說明物質跨膜運輸方式的類型、特點以及實例；比較被動運輸和主動運輸的異同。

能力目標：運用類比與對比的方法，進行知識構建；提高對表格的分析能力；形成理性思維的習慣。

情感、態度與價值觀目標：認同生物體結構的精確與奧妙；樹立生命觀念。

2.4 教學重難點

教學重點：主動運輸的運輸方式。

教學難點：主動運輸的方向及其特點。

2.5 教學過程

2.5.1 演示實驗，導入新課

教師演示實驗——把紅墨水滴入清水中，并提問：這是什么現象？人體內有無這樣的擴散現象？學生觀察實驗現象，思考問題，說出該實驗的特點；回憶初中相關內容，說出人體的擴散現象：人體肺泡處的氣體交換，并與演示實驗進行對比，找出它們之間的聯系與區別。教師引導學生認識肺泡處氣體交換這一擴散現象是一種跨膜的擴散現象。

設計意圖：教師通過演示實驗吸引學生的注意力，把生物體內看不見，摸不著的擴散現象與可用肉眼觀察的實驗現象進行聯系，把抽象問題形象化，降低學習難度，激發學生的求知欲；把人體肺泡處的氣體交換與演示實驗進行對比，明確本節課的學習內容，同時提高學生聯系、對比事物的能力。

2.5.2 動畫演示，新課講解——自由擴散

教師利用多媒體動畫演示人體肺泡處的氣體（以O2為例）交換這一運輸過程。通過觀察動畫以及教師引導，學生說出該過程中O2的運輸方向及特點。教師總結學生的回答，梳理語言，引導學生構建自由擴散的概念，并列舉自由擴散的實例。

設計意圖：把抽象微觀水平的分子運動通過動畫形象直觀地展示在學生面前，降低學習難度，學生根據動畫歸納自由擴散的特點，提高學習興趣，達成知識目標；同時，學生通過把人體內部物質交換與自由擴散建立聯系，可以更好地理解生物體對營養物質的吸收。

2.5.3 動畫演示，聯系對比——協助擴散

教師利用多媒體展示教材問題，探討關于“人工的無蛋白質的脂雙層膜對不同分子的通透性”，提問：葡萄糖不能通過無蛋白質的脂雙層，但卻能進入紅細胞，怎么解釋這個現象？教師利用多媒體展示細胞膜的結構模式圖，引導學生把人工膜與細胞膜進行對比，找出區別。

隨后，利用多媒體動畫演示紅細胞吸收葡萄糖運輸過程，組織學生小組討論該過程的特點，并與自由擴散的運輸特點進行比較，進而構建協助擴散的概念，列舉協助擴散的實例。

設計意圖：教師要充分利用教材的圖片，把前后知識進行聯系，使抽象的細胞膜結構形象化，把抽象微觀的協助擴散通過動畫形象直觀地展現在學生面前。學生在協助擴散與自由擴散特點的對比中更好地掌握協助擴散的特點，構建新知識，充分調動學生的學習積極性，激發學習思維，達成知識目標；同時向學生滲透“生物體結構與功能相適應”的思想，幫助學生認同生物體結構的精確與奧妙，達成能力目標。

2.5.4 巧用類比，深入理解

教師提問：既然自由擴散和協助擴散不需要外界提供能量，也不需要自身消耗能量，那么它們是如何完成擴散的呢？它們的運輸動力是什么呢？并組織學生小組討論，大膽猜測。教師把自由擴散和協助擴散兩過程分別類比成小球、小車載物可以自發地從高處向低處運動，并及時出示動畫，引導學生理解其運輸動力是濃度差，并給出被動運輸的定義。同時再次通過有無小車鞏固自由擴散與協助擴散是否需要載體協助。

隨后，教師提問：在協助擴散動畫中，葡萄糖選擇載體并沒有遵循就近原則，選擇離它較近的右側的蛋白質分子，而是選擇更遠的左側的載體。這說明載體蛋白具有什么特性？教師以此引導學生思考載體蛋白具有特異性。

設計意圖：把被動運輸的運輸動力與學生熟悉的生活現象進行類比，把抽象問題形象化，幫助學生對該過程的理解。教師利用葡萄糖分子的“六邊形”和兩種不同的載體蛋白進行區別（圖1），刺激學生感官，把抽象知識形象化，加深學生對載體蛋白具有特異性的理解，達成知識目標；教師向學生滲透生物體結構的精確性這一思想，使學生認同生物體的奧妙與精確，達成情感目標。

2.5.5 案例動畫，構建新知——主動運輸

教師運用教材中“麗藻細胞液與池水的多種離子濃度比值”這一案例，引導學生觀察現象、分析表格數據，發現問題。教師提出問題：離子來源是什么？比值為何大于一？如果假設是由被動運輸完成離子運輸的過程，會出現什么結果？從而引導學生思考麗藻細胞的離子來源、做出假設、分析結果，通過推理分析得到假設結果與案例現象相矛盾的事實，繼而引出主動運輸，并由學生歸納該運輸方式的方向。

隨后，教師提問：既然被動運輸是順濃度梯度運輸的，其運輸動力為濃度差，但是主動運輸是逆濃度運輸，那么怎么給它提供動力呢？教師組織學生相互討論，大膽假設。教師利用多媒體展示動畫，進行類比：利用小車載物上坡需要借助外力的動畫，類比在主動運輸中，從低濃度到高濃度的運輸過程也需要借助外力，幫助學生理解主動運輸需要消耗能量；同時，再次展示圖片“人工的無蛋白質的脂雙層膜對不同分子的通透性”中離子無法通過人工膜，而離子可以通過麗藻細胞膜，幫助學生理解主動運輸需要載體蛋白的協助；并通過表格的形式比較被動運輸和主動運輸的異同點。

設計意圖：主動運輸是本節課的重難點，教師如何處理好本部分的內容，讓學生更好地理解主動運輸的特點是本節課的關鍵。教師把抽象的運輸過程通過直觀的表格數據、層層遞進的問題推理、動畫演示、形象類比，把抽象問題形象化，引導學生深刻理解主動運輸的方向及其條件，激發學生的探知欲，突出本節課的教學重點、突破教學難點，達成知識目標；培養學生分析表格數據的能力、形成理性思維的習慣，達成能力目標；再次向學生滲透生物體結構的精確性這一思想，使學生認同生物體的奧妙與精確，達成情感目標。

2.5.6 聯系舊知，構建新知——胞吞胞吐

教師總結被動運輸和主動運輸的運輸物質都是氣體、離子、葡萄糖等小分子物質，并提出疑問：大分子物質是如何進出細胞的？教師帶領學生回憶“分泌蛋白的形成”，并利用Flash動畫演示其過程，再展示白細胞吞噬細菌的過程，總結特點，構建胞吞胞吐的概念。

設計意圖：教師聯系“分泌蛋白的形成”，由舊知構建新知，符合學生認識特點；把抽象微觀的分子運動通過動畫形象直觀地展現在學生面前，把抽象問題形象化，幫助學生更好地理解胞吞胞吐的運輸過程，達成知識目標。

2.5.7 滲透情感，結束教學

教師創設“自由擴散”“協助擴散”“主動運輸”和“胞吞胞吐”之間的對話情景，將全班學生分成四組，分別代表四種運輸方式，進行朗讀。學生結合本節課所學的知識，理解對話中蘊含的信息，強化理解。

設計意圖：通過師生共同朗讀，引導學生梳理回顧所學知識，理解對話內容，產生情感共鳴，讓學生認識生命活動不僅需要物質，還需要能量，樹立正確的生命觀念，認識微觀領域的生命現象，探索生命規律。

2.5.8 布置作業，鞏固提升

教師要求學生根據課堂所學內容，畫出本節課的概念圖（圖2、圖3示學生作品）。

3 教學效果與反思

本節課知識點較多且物質跨膜運輸屬于微觀水平的分子運動，學生看不見摸不著，容易把各知識點混淆。為了讓學生更清楚地理解各知識點，在教學過程中，教師通過演示實驗導入新課，聯系新舊知識，充分調動學生學習的主動性，使學生形成完整的知識體系；利用多媒體動畫，與生活現象進行類比，把抽象知識形象化，刺激學生感官、降低學習難度、激發學生學習的思維；為了讓學生更清晰地梳理各知識點的知識脈絡，在課后布置學生畫出本節課的概念圖。從作業反饋看，學生較好地掌握了本節課的內容，能夠清晰地梳理各知識點，形成知識體系網絡。

如果教師在教學過程中能把抽象問題通過直觀形象的動畫、教具、生活現象等巧妙地聯系起來，把抽象知識形象化，使教學更具吸引力，在激發學生學習生物的興趣的同時，促進學生通過主動思考問題獲取知識，讓學生深刻理解，以取得高效課堂的效果。

參考文獻：

人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心.分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2007：70-73.