文件編號：1003—7586(2010)07—0035—02

摘要 以“物質(zhì)的跨膜運輸”的教學為例，結(jié)合探究植物細胞結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一的問題，探討了高中生物課中探究性學習的方式及其意義，力圖通過實施具有科學研究價值的探究性學習過程，提高學生進行科學實驗和科學思維的能力，促進學生學習方式的改變。

關鍵詞 生物學教學 跨膜運輸 教學探討

中圖分類號：633.91

文獻標識碼B

細胞結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一是生物學理論的基本觀點之一，認識細胞結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一性，是形成辯證唯物主義自然觀的基礎。物質(zhì)進出細胞的方式是高中生物知識中的基礎內(nèi)容。如何在教學中實踐課標理念，幫助學生理解科學過程和本質(zhì)?筆者在“物質(zhì)的跨膜運輸”的教學中，引導學生從“探究植物細胞結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一”的課題人手，以水分子和蔗糖分子的跨膜運輸方式為具體的探究內(nèi)容，試圖通過豐富的過程性體驗，提升學生對有關實驗的科學價值的認識，改變學生的學習方式。1教學內(nèi)容建構(gòu)體現(xiàn)由未知到獲知的過程

在新課程下，教師不僅是教材的使用者，更是教材的建設者。在各版本的教材中，觀察細胞質(zhì)壁分離和復原的實驗一般是安排在學習物質(zhì)的跨膜運輸方式之后，作為驗證性實驗開設。筆者在教學實踐中突出學習過程的探究性，引導學生經(jīng)歷由未知到獲知、由現(xiàn)象到本質(zhì)的過程性探討，使學生通過實驗不僅學習了物質(zhì)跨膜運輸?shù)闹R，還學習了在實驗中獲取科學知識和進行科學思考的方法。

教學中教師以“探究物質(zhì)的跨膜運輸方式”為具體教學內(nèi)容的中心，以學生當前的知識水平和課程背景為設置問題的基礎，在“探究植物細胞結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一”課題下，體現(xiàn)科學方法和科學思想的統(tǒng)一。在學生活動前，師生共同分析動物細胞和植物細胞在結(jié)構(gòu)和功能上的差異，特別是識別再認細胞中的生物膜系統(tǒng)，說明物質(zhì)的跨膜運輸既具有普遍性，又因不同的膜而有特殊性，在探討物質(zhì)進出細胞的方式中，體現(xiàn)細胞的結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的思想。

探討影響植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復原的因素，分析實現(xiàn)物質(zhì)跨膜運輸?shù)臈l件，探究水分子跨膜運輸和蔗糖分子跨膜運輸?shù)姆绞降?，從教師教學的環(huán)節(jié)看，是根據(jù)教學內(nèi)容預設問題和實驗，引導學生學習完成教學目標。而從學生學習的過程看，這就是一個由提出問題開始的探究活動，是一個解決問題的科學研究過程，是創(chuàng)造知識和形成能力的過程。學生提出了各種問題，有些問題貌似簡單，有些問題在提出時可能還不很確定，而教師應該相信，在每個問題提出前，都曾被學生反復醞釀斟酌，是基于原有知識積淀的探尋。

2 實驗材料選擇體現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的普遍規(guī)律

選擇適當?shù)膶嶒灢牧?，對于實現(xiàn)教學目標非常重要。在教材中，一般以洋蔥表皮細胞作為實驗材料，說明水分子跨膜運輸與細胞內(nèi)外溶液滲透壓差有關，同時說明蔗糖分子不能通過跨膜運輸進入洋蔥表皮細胞。除了洋蔥表皮細胞，選擇其他植物作為實驗材料，對于學生形成細胞結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的觀念具有積極的意義。

具體選擇實驗材料時，教師需要考慮：如果選擇的實驗材料學生不熟悉，會增加實驗以外的負擔；如果實驗材料不便于操作，會增加實驗的難度。由于利用黑藻觀察葉綠體和細胞質(zhì)流動的實驗剛剛結(jié)束，學生對黑藻比較熟悉，黑藻的葉結(jié)構(gòu)比較簡單，一般綠色部分只有3-4層細胞構(gòu)成，是觀察實驗的好材料。實驗材料種類的增加，使實驗中的變量復雜化了，學生的問題增多了，增強了學習過程的探究性。結(jié)合黑藻細胞在不同濃度的蔗糖溶液的變化情況，學生對洋蔥表皮細胞中發(fā)生質(zhì)壁分離和復原現(xiàn)象的討論，就不再局限于現(xiàn)象本身了，因為學生看到了一個存在于植物細胞的普遍現(xiàn)象，在觀察到的現(xiàn)象的啟發(fā)下，已經(jīng)感悟到植物細胞的質(zhì)壁分離和復原的普遍意義。

在真正的研究中，學生會發(fā)現(xiàn)許多問題。例如：為什么在同樣濃度的蔗糖溶液中，不同部位的洋蔥表皮細胞的反應不同，黑藻細胞和洋蔥表皮細胞的反應也不相同?怎樣解釋在不同濃度的蔗糖溶液中，黑藻細胞和洋蔥表皮細胞發(fā)生的反應?通過分析實驗現(xiàn)象，不僅說明不同物質(zhì)跨膜運輸方式可能不同，還在實驗中意外地“發(fā)現(xiàn)”了測定細胞液濃度的方法，真實地體驗了科學探究的過程。

3 學習實驗過程體現(xiàn)觀察發(fā)現(xiàn)和思考領悟的科學探究過程

高中課標指出：每個探究活動應有學生未知答案的問題。在本課的探究活動中，由于配制了3種質(zhì)量分數(shù)的蔗糖溶液、提供了黑藻和洋蔥鱗片葉兩種植物材料，而不同部位的洋蔥鱗片葉的細胞液濃度也有差異，為學生的問題解決過程創(chuàng)設了未知的條件，為探究發(fā)現(xiàn)提供了比較廣闊的認知背景。學生實驗探究過程簡述如下。

①提出問題。

學生分析教材列表中動物細胞在低滲、等滲和高滲溶液中的形態(tài)變化，結(jié)合探究植物細胞結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的學習要求，思考影響細胞跨膜運輸?shù)囊蛩?，初步考慮細胞結(jié)構(gòu)和細胞內(nèi)外溶液的濃度差(滲透壓差)的關系。學生根據(jù)教師和課文提供的信息，初步提出自己的研究問題。

②作出假設。

教師要引導學生確認自己提出的研究問題，并作出相應的假設。保證每個學生都是在有問題的情況下進行學習，并且問題確實與教學目標一致。

③設計實驗。

教師建議學生利用提供的實驗材料和試劑設計實驗，并交流實驗設計方案。三種質(zhì)量分數(shù)的蔗糖溶液為0.15g／mL、0.3g／mL、0.5g／mL；清水；洋蔥鱗片葉、黑藻等：

④實施實驗。

制作臨時玻片標本，運用引流法進行實驗，在高倍鏡下觀察細胞的變化。教師建議學生實驗時，依蔗糖溶液由0.5g／mL、0.3g／mL、0.15g／mL至清水的梯度順序進行實驗，及時判斷細胞是否發(fā)生了質(zhì)壁分離，思考發(fā)生了質(zhì)壁分離的細胞在什么條件下復原，并進行相應的操作。確認發(fā)生變化時細胞外液的溶液濃度。記錄實驗結(jié)果。

⑤分析實驗結(jié)果。

水分子的跨膜運輸受到細胞液和細胞外溶液濃度的影響。由于實驗過程表明，細胞發(fā)生的質(zhì)壁分離或復原現(xiàn)象與水分子進出細胞有關，故推測，蔗糖分子可能不能進入細胞。

⑥得出結(jié)論。

植物細胞的結(jié)構(gòu)與功能具有統(tǒng)一性。影響水分子跨膜運輸?shù)囊蛩兀捍嬖诩毎?原生質(zhì)層)和細胞膜兩側(cè)溶液的濃度差；蔗糖分子的跨膜運輸方式與水分子不同，需要進一步探究。

⑦進一步探究。

各種不同物質(zhì)的跨膜運輸方式有什么不同?蔗糖分子的跨膜運輸方式究竟是怎樣的?以新問題結(jié)束課時，激發(fā)學生進一步探究物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞降膶W習熱情。

在實驗中，有學生發(fā)現(xiàn)0.15／mL的蔗糖溶液最接近洋蔥外側(cè)鱗片葉的細胞液濃度；有的學生用位于洋蔥鱗莖內(nèi)部的鱗片葉實驗時，反映在用0.3g／mL的蔗糖溶液處理時，細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離，而在用0.15g／mL的蔗糖溶液處理時，還出現(xiàn)了細胞膨脹、液泡變大的現(xiàn)象，并推測此處細胞液濃度較高。學生發(fā)現(xiàn)黑藻細胞在0.3g／mL的蔗糖溶液中，很快發(fā)生質(zhì)壁分離。這些發(fā)現(xiàn)，實際上更加具體地說明了植物細胞結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一性的問題。

探究過程的真實性，揭示了生物學科知識必須與生產(chǎn)實踐相聯(lián)系的事實。學生在實驗結(jié)果討論時提出，可能由于實驗所用的洋蔥品質(zhì)不同，細胞中所含物質(zhì)的量有一定差異，或洋蔥經(jīng)過一段時間存放。細胞本身含水量減少，導致細胞液濃度相對增加。涉及了良種生產(chǎn)和果蔬儲存的問題；有些學生根據(jù)自己接觸洋蔥后手上留下的物質(zhì)粘稠情況推測，洋蔥鱗片葉的細胞液濃度確實是不同的，得出同樣用洋蔥鱗片葉作為實驗材料，實驗結(jié)果可能不同的結(jié)論。

在探究性學習中，由于實驗現(xiàn)象和結(jié)果的復雜性和多樣性，需要教師引導學生對實驗過程進行細致的分析，排除各種因素的干擾，比較得出具有普遍性意義的結(jié)論。教師還需要通過不斷的學習和實驗，提高自身把握探究活動進程的能力，使學生在探究性學習中不斷地得到發(fā)展。