核心素養導向下高中生物“滲透作用”的教學過程

呂奕

摘? 要： 通過物理滲透模型探究滲透作用發生的條件，借助類比推理法和假說-演繹法幫助學生設計探究性實驗，培養學生科學思維與科學探究能力。通過課外讀材料，讓學生體悟學以致用，增強社會責任感。

關鍵詞：? 核心素養;滲透作用;科學探究;社會責任

一、設計思路

本節課通過演示物理滲透實驗，采用追問法層層遞進，引出半透膜的概念，明確滲透現象發生的兩個條件。在整個教學過程中始終圍繞“觀察現象—提出問題—做出假設—演繹推理—設計、實施實驗—得出結論”的主線進行探究式教學。學生在探究過程中，掌握實驗設計一般思路和方法，運用科學思維方法，提高科學探究能力。

二、教學目標

1.生命觀念。通過闡明細胞是一個滲透系統，建立生命結構與功能相統一的觀點

2.科學思維。運用類比的科學思維、歸納與概括能力明確動植物細胞是一個滲透系統。

3.科學探究。通過設計實驗探究動植物細胞是一個滲透系統，引導學生自行設計實驗，實施方案和交流討論結果，體驗科學探究的一般過程，掌握科學探究的基本思路和方法，提高實踐能力。

4.社會責任。能用滲透作用解釋“蛙卵在清水中不會漲破”等生活常見現象;能夠概括材料，思考并提出實際可靠的解決問題的方案，為社會出謀劃策。

三、教學過程

1.問題導入，引發學生思考

細胞要維持正常的生活，必須從周圍環境中獲得營養物質，同時向周圍環境中排出各種代謝產物。運輸這些物質的介質是什么？水進出細胞的方式是什么？

2.用物理滲透模型探究滲透作用發生的條件

（1）巧用模型裝置，引出滲透作用

創設問題串：①燒杯內液體為什么會變紅？②蔗糖能否透過半透膜？如何設計實驗進行證明？③一段時間后，漏斗管內的液面為什么會上升？④水分子能否從漏斗內進入燒杯？該過程是否屬于滲透作用？

（2）實驗拓展延伸，探究滲透條件

①如果沒有半透膜滲透作用還能發生嗎？②若燒杯和漏斗中裝有相同濃度蔗糖溶液，一段時間后，漏斗內液面情況？該裝置是否發生滲透作用？

設計意圖：基于實驗現象不斷拋出問題，步步引導學生思考，層層遞進，培養學生崇尚嚴謹和務實的求知態度。借助問題引導學生理解半透膜的物理性質，引入滲透作用的概念，歸納滲透發生條件。

3.探究動物細胞的吸水和失水

類比推理紅細胞是否會發生滲透現象：①紅細胞是否具有半透膜？依據是什么？②膜內外的濃度差如何做到？③嘗試設計實驗證明紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜。

探究課題：紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜

（1） 提出問題：紅細胞的細胞膜是否相當于一層半透膜？

（2）做出假說：紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜。

（3）演繹推理：如果紅細胞的細胞膜相當于一層半透膜，那么可在顯微鏡下觀察到紅細胞在1.5%NaCl溶液中失水皺縮而在清水中膨脹甚至漲破消失。

（4）設計實驗：取稀釋后新鮮紅細胞為實驗材料制作臨時裝片，用顯微鏡觀察紅細胞先后在1.5%NaCl溶液與清水中細胞形態變化。

（5）實施實驗：①高倍鏡下正常紅細胞的形態呈現兩面中央凹的圓餅狀。②在一側滴加1.5%NaCl溶液，紅細胞皺縮。③在一側滴加清水，紅細胞體積增大，有些細胞漲破消失。

（6）得出結論：紅細胞在1.5%NaCl溶液中失水，在清水中吸水，符合假說，紅細胞的細胞膜確實相當于一層半透膜。

4.探究植物細胞的質壁分離和復原

仿照動物細胞是否具有半透膜的探究實驗。植物細胞在蔗糖和清水中可以發生質壁分離及復原現象，其原生質層相當于一層半透膜。

設計意圖：通過假說—演繹法，設計、實施課堂實驗，明確實驗探究的一般步驟，引導學生投入到真實情境中去，激發探索知識的欲望，培養學生創造性的思維、嚴謹的科研態度。

5.學以致用

細胞如何控制水進出的量？

課外讀：青蛙卵在水里并沒有吸水漲破，反而會進一步發育，最終長成青蛙。為什么？

學生主要有兩類答案：一是可能卵細胞內部溶液濃度接近于清水濃度;二是可能細胞可以自主控制進入的水量。

課外讀：細胞膜上存在水通道蛋白。其功能是高效、專一性地轉運水分子。教師留問：基于這樣的功能，請學生課下查閱資料交流討論，為研制一種新型抗寄生蟲藥物或疫苗提供思路。

設計意圖：用新穎的課外讀構建生物知識與生活間的關系，既解決“細胞是如何控制水進出的量”這一問題，又可以引導學生活用所學知識解釋或解決生活中的問題。

四、教學與反思

本節課圍繞學科核心素養進行課堂知識構建與探究性活動設計。整節課通過不斷拋出問題，啟發學生思考，鼓勵學生大膽設計實驗，用課外閱讀材料，提升學生綜合素養。

參考文獻：

[1]鄧鵬，楊曉霜.說說“水通道蛋白”[J].生物學教學，2015（06）：60-62.