基于生命觀念的教學實踐與反思
——以“物質跨膜運輸?shù)姆绞健睘槔?/h1>
2018-09-07 06:42:46張麗云任建明北京市順義牛欄山第一中學北京101301
中學生物學 2018年7期
張麗云 孫 娟 任建明 （北京市順義牛欄山第一中學 北京 101301）
1 引言
學生核心素養(yǎng)是指學生應具備的，能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。其中生物學核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習過程中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的必備品格和關鍵能力，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面。其中生命觀念指的是學生能夠以生命科學的思維方式和研究結論理解或解釋生物學相關事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法。作為最具學科特色的核心素養(yǎng)，生命觀念是當今生物學科課堂教學的核心教學任務之一。
“物質跨膜運輸?shù)姆绞健笔侨私贪妗侗匦蕖し肿优c細胞》第四章第三節(jié)的內容，學習內容主要是水、小分子、離子等不同物質跨膜運輸?shù)姆绞郊捌洚愅c。需要解決的重難點是物質跨膜運輸?shù)姆绞?，以及主動運輸與被動運輸?shù)膮^(qū)別。教材內容是以概念為線索編寫的，內容比較抽象，學生在學習本節(jié)內容時無法建立知識與實際生活的聯(lián)系，只停留在對概念的區(qū)分和記憶層次，缺乏深層次的理解和實踐應用。事實上，物質的跨膜運輸方式與人體對于各類物質的吸收密切相關，本節(jié)課的學習有助于學生更好地理解自身的吸收過程，形成健康的生命觀念。因此，在教學時，教師嘗試從霧霾出發(fā)，使物質的跨膜運輸與學生的切身感受建立聯(lián)系，使學生通過學習可以解釋日常現(xiàn)象，構建生命觀念，提高學生的核心素養(yǎng)。
2 教學過程
2.1 創(chuàng)設情境，導入新課
霧霾中包含包括水汽在內的數(shù)百種大氣顆粒物，例如硫酸鹽、硝酸鹽、細菌、病毒等物質。霧霾的成分復雜，組成顆粒大小不等，研究表明，霧霾的顆粒越小對人體的危害越大。由于粒徑微小，PM2.5可以突破人體鼻腔絨毛和痰液的阻礙，進入肺泡后，會迅速被吸收，進入血液循環(huán)，遍布全身，進而引發(fā)一系列疾病。教師根據(jù)這一現(xiàn)象，提出問題：進入肺部的物質如何進入血液循環(huán)？
設計意圖：近年來我國大氣污染現(xiàn)象越發(fā)嚴重，霧霾天氣在全國各地頻發(fā)，對學生的日常生活、課外活動等也有很大的影響，同時對身體健康，尤其是呼吸系統(tǒng)的健康更是百害而無一利。教師引導學生理解霧霾顆粒進入人體的方式，引發(fā)學生通過自己的切身體會，感受宏觀現(xiàn)象與微觀上的物質跨膜運輸之間的關系，激發(fā)學生認識到本節(jié)課學習內容與生活密切聯(lián)系。
2.2 自主學習與實例講解配合
教師：為了研究生物膜控制物質進出的方式，科學家合成了脂雙層膜，探究不同物質能否穿過，發(fā)現(xiàn)有些小分子物質可以穿過，但是葡萄糖、氨基酸及離子等物質卻不能通過。人體細胞中有葡萄糖、氨基酸這些物質存在嗎？脂雙層與生物膜有什么差異？是不是這些蛋白質幫助了這些物質跨膜運輸呢？可見物質跨膜運輸?shù)倪^程是比較復雜的，教課書上列出了三種物質跨膜運輸?shù)姆绞?，請結合教課書內容，找出各方式中物質運輸方向、是否需要載體、是否消耗能量、具體例子等跨膜運輸方式的特點。
學生自主學習之后，教師請一位學生上講臺展示學習成果，其余學生補充完善。
在學生對于物質跨膜運輸?shù)姆绞接辛顺醪降恼J識之后，教師逐個展示自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸發(fā)生的動態(tài)圖，講解各跨膜方式的特點及實例，并提醒學生除三種跨膜運輸方式之外，對于大分子物質的運輸則是通過胞吞和胞吐實現(xiàn)的。學生在充分認識了不同的運輸方式之后，分析葡萄糖被小腸上皮細胞吸收并進入血管的過程（圖1）。
教師提出問題：研究發(fā)現(xiàn)，在小腸絨毛的微絨毛面存在著兩種運輸葡萄糖的載體——SGLT1和GLUT2，前者是主動運輸?shù)妮d體，后者是協(xié)助擴散的載體，據(jù)圖辨析葡萄糖的跨膜運輸方式分別是什么？
圖1 葡萄糖的跨膜運輸方式辨析
設計意圖：針對教課書中的知識，學生可以找出三種運輸方式的名稱及特點，但是書上的實例比較少，因此教師著重補充實例，使概念化的知識更加生活化，促進學生理解。學生在進一步認識的基礎上，通過實例，分析葡萄糖在不同細胞或細胞的不同部位，運輸方式各有不同，從而認識到辨別物質跨膜運輸方式的方法要點。這樣，學生對于物質的跨膜運輸?shù)膶W習不是通過死記硬背，而是根據(jù)客觀情況具體分析，幫助學生深刻認識生命的本質和生物世界的復雜性。
2.3 探究影響運輸速率的因素
教師：在干燥的空氣里，皮膚很快會干燥，這是由于水分由細胞向外界擴散，使細胞失水導致。根據(jù)本節(jié)課的知識，水分的這種跨膜運輸是什么方式？細胞失水的速率和外界的濕度有什么關系呢？請同學們討論分析影響物質運輸速率的因素分別有哪些，這些因素是如何影響運輸速率的？
設計意圖：聯(lián)系實際生活，引導學生由淺入深地分析影響運輸速率的因素，通過思考總結規(guī)律，畫出變化曲線，使抽象思維以圖形的形式直觀地表現(xiàn)出來。
2.4 應用知識解決問題
教師給出資料：PM2.5顆粒物是構成霧霾的主要成分，是導致霧霾天氣的“罪魁禍首”。PM2.5是指直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，相當于頭發(fā)絲直徑的1/20，已到達肺泡的臨界值。PM2.5以下的細微顆粒物，人體的鼻腔、咽喉已經擋不住，它們可以一路下行，進入細支氣管、肺泡，再通過肺泡壁進入毛細血管，最后進入整個血液循環(huán)系統(tǒng)，對人體的呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害。PM2.5的主要成分為多環(huán)芳香化合物、硫酸鹽氣溶膠與粉塵混合物。
教師要求學生根據(jù)下列三種主要物質的特點，判斷其進入人體的物質跨膜運輸方式：
（1）多環(huán)芳香化合物是一類脂溶性比較強的物質；
（2）進入呼吸道的硫酸鹽氣溶膠溶于濕潤的黏膜，成為硫酸鹽；
（3）直徑較大的粉塵混合物進入肺部后，被巨噬細胞吞噬。
設計意圖：最后，教師以知識遷移應用的方式帶領學生再次回顧整理課堂知識，幫助學生學會將課堂知識應用到生活中，用以解釋實際的日常現(xiàn)象，實現(xiàn)了知識的內化。同時，通過本節(jié)課的學習，學生可以用學到的知識解釋現(xiàn)實問題，提高了自我效能感，激發(fā)了學生進一步學習的熱情。
3 教學反思
核心素養(yǎng)的形成主要依賴于日常的學科知識的學習，需要通過每節(jié)課的逐漸滲透來實現(xiàn)。本節(jié)課的教學目標是：①說明物質進出細胞的方式；②辯證地看待物質運輸對于整個生命個體的意義；③能夠運用生物學知識于生活，關注生命健康，提高環(huán)境保護意識。本節(jié)課通過教師舉出肺泡對于PM2.5顆粒吸收貫穿的實例，讓學生在對這一現(xiàn)象產生共鳴的基礎上，自主學習物質跨膜運輸?shù)闹R。接著,教師通過實例講解，幫助學生辨析跨膜方式區(qū)別，使學生對于基礎概念有一定理解；并再次把課堂交還給學生，通過問題激發(fā)學生的思考，探討影響運輸速率的因素，通過討論實現(xiàn)知識的內化。最后，回到PM2.5顆粒的物質跨膜運輸方式，促使學生可以通過應用本節(jié)課的知識解釋獲得成就感，達成教學目標。
霧霾是我國近年來在各地頻發(fā)的天氣污染事件，教師將學生身邊的現(xiàn)象融入到教學中，一方面使原有的知識具有現(xiàn)實色彩，另一方面可以幫助學生理解學習對于個人的價值，培養(yǎng)生命觀念。
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“物質跨膜運輸?shù)姆绞健笔侨私贪妗侗匦蕖し肿优c細胞》第四章第三節(jié)的內容，學習內容主要是水、小分子、離子等不同物質跨膜運輸?shù)姆绞郊捌洚愅c。需要解決的重難點是物質跨膜運輸?shù)姆绞?，以及主動運輸與被動運輸?shù)膮^(qū)別。教材內容是以概念為線索編寫的，內容比較抽象，學生在學習本節(jié)內容時無法建立知識與實際生活的聯(lián)系，只停留在對概念的區(qū)分和記憶層次，缺乏深層次的理解和實踐應用。事實上，物質的跨膜運輸方式與人體對于各類物質的吸收密切相關，本節(jié)課的學習有助于學生更好地理解自身的吸收過程，形成健康的生命觀念。因此，在教學時，教師嘗試從霧霾出發(fā)，使物質的跨膜運輸與學生的切身感受建立聯(lián)系，使學生通過學習可以解釋日常現(xiàn)象，構建生命觀念，提高學生的核心素養(yǎng)。
2 教學過程
2.1 創(chuàng)設情境，導入新課
霧霾中包含包括水汽在內的數(shù)百種大氣顆粒物，例如硫酸鹽、硝酸鹽、細菌、病毒等物質。霧霾的成分復雜，組成顆粒大小不等，研究表明，霧霾的顆粒越小對人體的危害越大。由于粒徑微小，PM2.5可以突破人體鼻腔絨毛和痰液的阻礙，進入肺泡后，會迅速被吸收，進入血液循環(huán)，遍布全身，進而引發(fā)一系列疾病。教師根據(jù)這一現(xiàn)象，提出問題：進入肺部的物質如何進入血液循環(huán)？
設計意圖：近年來我國大氣污染現(xiàn)象越發(fā)嚴重，霧霾天氣在全國各地頻發(fā)，對學生的日常生活、課外活動等也有很大的影響，同時對身體健康，尤其是呼吸系統(tǒng)的健康更是百害而無一利。教師引導學生理解霧霾顆粒進入人體的方式，引發(fā)學生通過自己的切身體會，感受宏觀現(xiàn)象與微觀上的物質跨膜運輸之間的關系，激發(fā)學生認識到本節(jié)課學習內容與生活密切聯(lián)系。
2.2 自主學習與實例講解配合
教師：為了研究生物膜控制物質進出的方式，科學家合成了脂雙層膜，探究不同物質能否穿過，發(fā)現(xiàn)有些小分子物質可以穿過，但是葡萄糖、氨基酸及離子等物質卻不能通過。人體細胞中有葡萄糖、氨基酸這些物質存在嗎？脂雙層與生物膜有什么差異？是不是這些蛋白質幫助了這些物質跨膜運輸呢？可見物質跨膜運輸?shù)倪^程是比較復雜的，教課書上列出了三種物質跨膜運輸?shù)姆绞?，請結合教課書內容，找出各方式中物質運輸方向、是否需要載體、是否消耗能量、具體例子等跨膜運輸方式的特點。
學生自主學習之后，教師請一位學生上講臺展示學習成果，其余學生補充完善。
在學生對于物質跨膜運輸?shù)姆绞接辛顺醪降恼J識之后，教師逐個展示自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸發(fā)生的動態(tài)圖，講解各跨膜方式的特點及實例，并提醒學生除三種跨膜運輸方式之外，對于大分子物質的運輸則是通過胞吞和胞吐實現(xiàn)的。學生在充分認識了不同的運輸方式之后，分析葡萄糖被小腸上皮細胞吸收并進入血管的過程（圖1）。
教師提出問題：研究發(fā)現(xiàn)，在小腸絨毛的微絨毛面存在著兩種運輸葡萄糖的載體——SGLT1和GLUT2，前者是主動運輸?shù)妮d體，后者是協(xié)助擴散的載體，據(jù)圖辨析葡萄糖的跨膜運輸方式分別是什么？
圖1 葡萄糖的跨膜運輸方式辨析
設計意圖：針對教課書中的知識，學生可以找出三種運輸方式的名稱及特點，但是書上的實例比較少，因此教師著重補充實例，使概念化的知識更加生活化，促進學生理解。學生在進一步認識的基礎上，通過實例，分析葡萄糖在不同細胞或細胞的不同部位，運輸方式各有不同，從而認識到辨別物質跨膜運輸方式的方法要點。這樣，學生對于物質的跨膜運輸?shù)膶W習不是通過死記硬背，而是根據(jù)客觀情況具體分析，幫助學生深刻認識生命的本質和生物世界的復雜性。
2.3 探究影響運輸速率的因素
教師：在干燥的空氣里，皮膚很快會干燥，這是由于水分由細胞向外界擴散，使細胞失水導致。根據(jù)本節(jié)課的知識，水分的這種跨膜運輸是什么方式？細胞失水的速率和外界的濕度有什么關系呢？請同學們討論分析影響物質運輸速率的因素分別有哪些，這些因素是如何影響運輸速率的？
設計意圖：聯(lián)系實際生活，引導學生由淺入深地分析影響運輸速率的因素，通過思考總結規(guī)律，畫出變化曲線，使抽象思維以圖形的形式直觀地表現(xiàn)出來。
2.4 應用知識解決問題
教師給出資料：PM2.5顆粒物是構成霧霾的主要成分，是導致霧霾天氣的“罪魁禍首”。PM2.5是指直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，相當于頭發(fā)絲直徑的1/20，已到達肺泡的臨界值。PM2.5以下的細微顆粒物，人體的鼻腔、咽喉已經擋不住，它們可以一路下行，進入細支氣管、肺泡，再通過肺泡壁進入毛細血管，最后進入整個血液循環(huán)系統(tǒng)，對人體的呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害。PM2.5的主要成分為多環(huán)芳香化合物、硫酸鹽氣溶膠與粉塵混合物。
教師要求學生根據(jù)下列三種主要物質的特點，判斷其進入人體的物質跨膜運輸方式：
（1）多環(huán)芳香化合物是一類脂溶性比較強的物質；
（2）進入呼吸道的硫酸鹽氣溶膠溶于濕潤的黏膜，成為硫酸鹽；
（3）直徑較大的粉塵混合物進入肺部后，被巨噬細胞吞噬。
設計意圖：最后，教師以知識遷移應用的方式帶領學生再次回顧整理課堂知識，幫助學生學會將課堂知識應用到生活中，用以解釋實際的日常現(xiàn)象，實現(xiàn)了知識的內化。同時，通過本節(jié)課的學習，學生可以用學到的知識解釋現(xiàn)實問題，提高了自我效能感，激發(fā)了學生進一步學習的熱情。
3 教學反思
核心素養(yǎng)的形成主要依賴于日常的學科知識的學習，需要通過每節(jié)課的逐漸滲透來實現(xiàn)。本節(jié)課的教學目標是：①說明物質進出細胞的方式；②辯證地看待物質運輸對于整個生命個體的意義；③能夠運用生物學知識于生活，關注生命健康，提高環(huán)境保護意識。本節(jié)課通過教師舉出肺泡對于PM2.5顆粒吸收貫穿的實例，讓學生在對這一現(xiàn)象產生共鳴的基礎上，自主學習物質跨膜運輸?shù)闹R。接著,教師通過實例講解，幫助學生辨析跨膜方式區(qū)別，使學生對于基礎概念有一定理解；并再次把課堂交還給學生，通過問題激發(fā)學生的思考，探討影響運輸速率的因素，通過討論實現(xiàn)知識的內化。最后，回到PM2.5顆粒的物質跨膜運輸方式，促使學生可以通過應用本節(jié)課的知識解釋獲得成就感，達成教學目標。
霧霾是我國近年來在各地頻發(fā)的天氣污染事件，教師將學生身邊的現(xiàn)象融入到教學中，一方面使原有的知識具有現(xiàn)實色彩，另一方面可以幫助學生理解學習對于個人的價值，培養(yǎng)生命觀念。
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