基于核心素養的“物質跨膜運輸實例”教學設計

吳兆春

1 教學內容分析

本節內容包括細胞的吸水和失水、物質跨膜運輸的其他實例兩部分。本節將細胞的失水和吸水作為物質跨膜運輸的實例來分析，通過對滲透作用現象的觀察，使學生闡明滲透作用發生的條件，推導滲透作用的概念，說出水分子跨膜運輸的特點，舉例說明動物細胞膜和植物的原生質層相當于半透膜。為了便于學生理解，由“問題探討”入手，從“擴散”遷移到“滲透”，促進理解動物細胞的吸水和失水;通過探究實驗，使學生了解植物細胞的吸水和失水。基于以上教學內容，立足于對學生生物學核心素養的培養，對教學素材進行重新改進、整合、編排并精心設計教學。

2 教學過程設計

2.1 教學導入

教師演示實驗：把萎焉的玫瑰花放到水里面，過一段時間玫瑰花開始堅挺了，且水沒有變色，然后把堅挺的玫瑰花再放到熱水中浸泡，水變為紅色。教師：通過此實驗說明有些物質可以進出細胞，有些物質不能進出細胞。物質是如何進出細胞的？今天我們來學習物質跨膜運輸的實例。

設計意圖：教師利用演示實驗，激發學生探究物質進出細胞的學習興趣，為本節課的學習打下基礎。

2.2 滲透系統模型構建

實驗探究：滲透作用的實驗現象。

教師把一滴紅墨水滴入到清水中，要求學生觀察實驗現象并回答：如果兩種不同的溶液被一層半透膜隔開，結果又會怎樣？

接著，教師引導學生繼續進行實驗，并分析分子穿過半透膜的情況：

在燒杯中加入清水，漏斗中裝有一定濃度的花青素溶液。漏斗口用一層半透膜（豬的鹽漬腸衣）扎緊，放入燒杯中。將實驗裝置靜置一段時間，觀察漏斗內的液面變化。教師要求學生觀察實驗，并結合教材滲透現象示意圖，討論以下問題：

（1）漏斗內的液面為什么上升？

（2）科學實驗的一個重要原則是對照，你覺得本實驗可以設置哪些對照實驗？

學生小組代表發言，教師點評。

根據學生的回答，師生共同總結發生滲透作用的條件：有半透膜;半透膜兩側的溶液存在濃度差。

設計意圖：通過對照實驗的設計培養學生科學探究、構建模型的能力。此外，筆者對該實驗進行了改進，實驗效果更直觀、明顯，便于學生對滲透作用發生條件的理解。這樣從學生已有滲透作用知識的基礎上，過渡到動物細胞和植物細胞時吸水和失水的內容，就顯得比較容易。

2.3 生活體驗，合作解決問題

教師：我們已經學習了滲透作用，細胞是否具備滲透裝置的條件？細胞如何吸水和失水呢？我們以哺乳動物的紅細胞為例來探究。

教師展示顯微鏡下紅細胞吸水與失水的視頻，并提出問題：視頻中的紅細胞出現了哪些現象？你認為紅細胞在什么條件下吸水或失水？你認為紅細胞吸水或失水的多少取決于什么條件？紅細胞內的血紅蛋白等有機物透過細胞膜嗎？這說明紅細胞的細胞膜相當于什么膜？紅細胞的吸水膨脹和失水皺縮是滲透現象嗎？其他動物細胞呢？

學生討論總結，師生共同歸納動物細胞的吸水與失水原理。

教師：我們日常生活中將白菜剁碎做餡時，常常放一些鹽，一會兒后就可看到水分滲出;對農作物施肥過多，會造成“燒苗”現象。植物細胞在什么情況下會失（吸）水？原理和動物細胞相同嗎？教師引導學生進行探究活動。

（1）學生提出問題：植物細胞內的吸水或失水主要是吸的水進到哪里去了？從哪里散失水分？水分進出植物細胞要經過哪些結構？植物細胞的最外層多了一層細胞壁，它對細胞的吸水或失水有影響嗎？植物細胞是不是一個滲透系統，哪些結構相當于半透膜？植物細胞在什么情況下會失水，什么情況下會吸水呢？學生自己篩選出值得探究的問題。

（2）學生提出問題后，小組討論，結合所學的知識，進行推理分析，做出合理的假設。例如第一個問題吸的水去向何方？有的學生說是細胞質中，有的說在液泡中。又如對植物細胞是不是滲透裝置，學生都認可是一個滲透裝置。但對于哪部分結構相當于半透膜時，有的學生認為是細胞膜，有的認為是液泡膜，仔細預習的學生提出是原生質層。接著，教師要求需要通過實驗驗證自己所作的假設。

（3）學生設計實驗，并從教師提高的實驗材料中選擇實驗材料，實施實驗。教師提供以下實驗材料：紫色洋蔥鱗片葉、菠菜葉、美人蕉的花瓣、刀片、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡、物質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液、鹽水、清水等。學生自己選擇實驗材料，有的學生按照教科書進行實驗，有的學生用菠菜下表皮帶著葉肉細胞的臨時裝片做的，有的用花瓣為材料。選擇完實驗材料后，教師要求學生先推理實驗結果，再根據表1進行實驗操作。

（4）學生根據實驗現象，小組討論后得出：植物細胞也是一個滲透裝置，原生質層相當于半透膜，細胞液與外界溶液之間存在濃度差

設計意圖：通過類比推理、實驗探究，培養學生動手能力、科學探究能力和歸納與概括、演繹與推理、批判性思維。

3 教學反思

本節課通過教師的演示實驗、學生的探究實驗及構建了滲透系統模型，使學生體驗了科學探究的歷程，在擴展、深入學習生物知識的同時，注重了學生科學素養的培養，同時聯系生活，滲透健康知識。

本節課的設計始終從學生出發，通過學生自己提出問題，做出假設，設計實驗，實驗探究，得出結論，讓學生在探究中獲取知識，在批判選擇中得到成長。

不同學科的核心素養的培養方式不同，生物學是自然科學，是以實驗為基礎的學科，又是和生活健康密切聯系的學科。所以教師在核心素養的培養上要以實驗為載體，要把所學的知識應用于實際生活中問題的解決上，才能更好地培養學生的核心素養。

參考文獻：

李敏.“滲透作用實驗”的改進[J].中學生物教學，2017 （9）：42-43.