陳　亮?。ê邶埥〈髴c實驗中學　黑龍江大慶　163000）

1　學習內(nèi)容分析

本節(jié)課選自人教版普通高中生物學必修1《分子與細胞》第4章第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?。課程標準中對這部分的要求是“說明物質(zhì)進出細胞的方式”［1］，教材中以水為例，安排了一個探究實驗“植物細胞的吸水和失水”，這是高中教材中第1個探究實驗。本節(jié)課是在教材實驗的基礎上結(jié)合學生在自主探究活動中發(fā)現(xiàn)的新問題，進行進一步探究；通過實驗幫助學生形成滲透作用、質(zhì)壁分離和原生質(zhì)層相當于一層半透膜等重要概念，同時在實驗中落實培養(yǎng)學生“科學探究和理性思維”的生物學科核心素養(yǎng)的要求。

2　學生學習基礎分析

本校為黑龍江省示范性高中，生源較好，學生動手能力強。本節(jié)課的重要概念——滲透作用和質(zhì)壁分離，具有很強的科普性，學生通過自學較易掌握。教材舉例說明的質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象，學生通過課前實踐，也可順利觀察到，但學生在驗證教材實驗現(xiàn)象的同時，也會產(chǎn)生一些新的疑問，學生對這些發(fā)現(xiàn)作進一步研究的強烈興趣為本課奠定了良好的心理基礎和能力基礎。

3　教學目標

1）知識目標：掌握滲透作用的原理，理解質(zhì)壁分離現(xiàn)象發(fā)生的原理。

2）能力目標：熟練掌握顯微鏡的使用及裝片制作的相關(guān)技能，通過對實驗結(jié)果的觀察記錄，學會并掌握對實驗數(shù)據(jù)進行記錄、分析和處理的方法。

3）情感態(tài)度與價值觀目標：增加自信，培養(yǎng)團隊合作精神，提升自我創(chuàng)新意識。

4　教學重、難點

1）教學重點：引導學生實施探究實驗，確定實驗的材料、試劑的種類與濃度，并進行應用創(chuàng)新。

2）教學難點：在探究實驗過程中培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

5　教學策略

本節(jié)課采用了微課程-翻轉(zhuǎn)課堂教學法，主要分為課前準備和課堂探究2個部分：

課前教師制作了4節(jié)微課，介紹本節(jié)課的重要概念如滲透作用、質(zhì)壁分離等，學生自學后可以走進實驗室驗證教材的實驗現(xiàn)象，同時產(chǎn)生很多新問題，教師對學生的問題進行統(tǒng)計和分析，歸為3個研究方向，學生按照自己感興趣的研究問題自動組成實驗小組，并設計實驗，為課堂探究活動做好準備。

課堂探究時，學生首先匯報本組實驗設計，其他小組學生和教師提出修改意見，分組實驗后學生代表匯報實驗結(jié)果及結(jié)論，通過生生互動和師生互動討論，對不符合預期的實驗結(jié)果展開討論，最后學生總結(jié)如何保證實驗結(jié)果的準確性，以及對滲透作用的深刻理解。

6　教學過程

6.1課前準備

6.1.1課前微課程制作

①《滲透作用的原理》：介紹滲透作用的概念和條件、比較半透膜和選擇透過性膜，強調(diào)滲透作用中比較的是溶液的物質(zhì)的量濃度；②《細胞的質(zhì)壁分離》：將動、植物細胞與滲透裝置類比、闡述原生質(zhì)層的概念；③《探究實驗的步驟》：將探究實驗的提出問題、作出假設、設計實驗、進行實驗、分析結(jié)果得出結(jié)論、表達和交流、進一步探究7個步驟作詳細解釋，并強調(diào)結(jié)果和結(jié)論的區(qū)別；④《實驗操作》：介紹教材實驗的流程，強調(diào)引流法等重要操作。

6.1.2學生自學微課學生觀看微課，自學教材的相關(guān)概念，充分鍛煉自學能力。同時教師還制作了與微課內(nèi)容對應的自主學習任務單，以便學生檢驗自學效果，學生填寫后上交，也便于教師了解學情，教師批改后對學生的正確率進行統(tǒng)計，正確率達到85%以上，說明學生通過自學，可以初步達成本課的知識目標。

6.1.3開放實驗室學生走進實驗室，驗證微課所講知識點，探究植物細胞吸水和失水，學生通過自主實驗，可以熟悉實驗操作，并通過實踐引發(fā)深入思考，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

6.1.4提出問題，進一步探究教師匯總學生提出的新問題并將其歸納整理，主要集中在以下3個方向：小課題Ⅰ探究質(zhì)壁分離的最佳材料；小課題Ⅱ探究質(zhì)壁分離的蔗糖濃度；小課題Ⅲ探究其他溶液（葡萄糖、硝酸鉀）對質(zhì)壁分離的影響，這3個問題緊扣教材實驗，有助于學生加深對教材內(nèi)容的理解。

6.2課堂探究

6.2.1回顧課前，導入新課課前學生已經(jīng)閱讀教材并觀看微課，填寫、上交了自主學習任務單，也走進實驗室進行了初步探究，并提出了很多新的問題，教師將問題進行匯總，發(fā)現(xiàn)主要集中在3個方面：探究質(zhì)壁分離的植物材料、溶液濃度、溶質(zhì)種類。學生已經(jīng)分別選擇了自己感興趣的課題，由各小組匯報都有哪些想法，通過對課前內(nèi)容的回顧過渡到課堂探究環(huán)節(jié)。

6.2.2小組代表匯報實驗設計各小組代表在課前制作了幻燈片，匯報包括以下主要內(nèi)容：①選擇該小課題的理由；②材料或濃度選擇；③實驗流程；④結(jié)果預期。

第1組：探究質(zhì)壁分離的理想材料。學生發(fā)現(xiàn)撕取洋蔥紫色外表皮細胞時，有時會帶有葉肉細胞，影響觀察，因此他們想探究其他植物細胞（紫色洋蔥內(nèi)表皮、黑藻、玫瑰花瓣）能否代替，并按照取材、制片、拍照、滴加蔗糖、拍照、滴加清水、拍照的流程設計實驗。黑藻和玫瑰花瓣細胞均有顏色，理論上應該能觀察到質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象，洋蔥內(nèi)表皮為無色細胞，可與前2種細胞進行對比。

第2組：探究質(zhì)壁分離的蔗糖濃度。學生在課前實驗時使用了0.3 g/mL的蔗糖，這次他們想探究不同濃度蔗糖溶液對質(zhì)壁分離與復原的影響，他們配制了 0.1 g/mL、0.3 g/mL、0.5 g/mL、0.7 g/mL 4 種濃度的溶液，跨度較大，現(xiàn)象區(qū)別明顯。實驗過程中要保證無關(guān)變量一致，例如蔗糖溶液的體積和清水的滴數(shù)。學生認為0.1 g/mL的蔗糖不能確定能否使細胞質(zhì)壁分離，0.5 g/mL和0.7 g/mL的蔗糖能使細胞發(fā)生更明顯的質(zhì)壁分離，但復原情況有待探究。教師為訓練學生嚴謹?shù)倪壿嬎季S，追問：除清水和蔗糖溶液的體積外，還有哪些條件也應該保持一致？學生回答：選取初始狀態(tài)相同的洋蔥，盡量選擇同一層的洋蔥鱗片葉。

第3組：探究其他溶液對質(zhì)壁分離的影響。葡萄糖是細胞的主要能源物質(zhì)，應該會被細胞吸收，同時教材舉例說明離子可以進入細胞，因此葡萄糖和硝酸鉀可能會使細胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動復原，省去了加清水的步驟，簡化實驗環(huán)節(jié)。起初學生選擇0.3 g/mL葡萄糖，但有的學生提出教師微課中提到濃度差應考慮物質(zhì)的量濃度，經(jīng)計算，0.16 g/mL葡萄糖與0.3 g/mL蔗糖的物質(zhì)的量濃度基本相同；同理，他們選擇了0.09 g/mL硝酸鉀，但有細心的學生想到，硝酸鉀在水中會發(fā)生完全電離，使物質(zhì)的量濃度加倍，因此0.045 g/mL硝酸鉀的離子物質(zhì)的量濃度與0.3 g/mL蔗糖相等。學生預測0.16 g/mL葡萄糖和0.045 g/mL硝酸鉀中都應該發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原。

通過匯報實驗設計，鍛煉了學生設計探究實驗的能力，同時表達能力也得到了很好的提升，學生已經(jīng)能運用自學的知識設計實驗，說明已順利掌握相關(guān)概念。

6.2.3分組實驗學生制作裝片、使用數(shù)碼顯微鏡拍照，并將結(jié)果制作成幻燈片，以備匯報；實驗的同時，學生也要完成課堂學習任務單，通過分組實驗，在鍛煉學生動手能力的同時，也培養(yǎng)了學生的團隊精神和分工合作意識，初步達成本課的能力目標。

6.2.4匯報實驗結(jié)果及結(jié)論

第1組：紫色洋蔥外表皮細胞、玫瑰花瓣和黑藻都能發(fā)生質(zhì)壁分離及復原，但玫瑰花瓣細胞太小，觀察難度較大，且撕取到的往往是花瓣的表皮細胞；黑藻葉片很薄，可以放在載玻片上直接觀察，但在北方取材受季節(jié)限制。綜上，黑藻在一定程度上可代替洋蔥外表皮，質(zhì)壁分離的理想材料應易獲取、易制片、有顏色、細胞大。教師追問：如果實驗材料只有洋蔥的內(nèi)表皮細胞，如何能看到明顯的質(zhì)壁分離現(xiàn)象？學生回答：在外界溶液中滴加紅墨水或藍墨水，使實驗現(xiàn)象更加明顯。

第2組：0.1 g/mL蔗糖不能使細胞質(zhì)壁分離；0.5 g/mL蔗糖細胞可以質(zhì)壁分離，且相同時間內(nèi)，質(zhì)壁分離程度更明顯，部分細胞質(zhì)壁分離難以復原；0.7 g/mL蔗糖質(zhì)壁分離非常明顯，不能復原。教師總結(jié)：觀察質(zhì)壁分離及復原應選擇高于細胞液濃度的溶液，但濃度不能過大，否則細胞將失水過多而死亡。過渡：如果改變?nèi)苜|(zhì)的種類，能否觀察到質(zhì)壁分離及復原的現(xiàn)象？

通過前2組學生的匯報和討論，學生對于質(zhì)壁分離的實驗材料和蔗糖濃度有了更深的理解，通過親身實踐，也認識到教材選擇的細胞和溶液濃度的科學性和嚴謹性。

第3組：對于質(zhì)壁分離自動復原現(xiàn)象，學生觀察到硝酸鉀溶液中已經(jīng)出現(xiàn)該趨勢，而葡萄糖溶液中未能觀察到，但學生認為等待時間較短，應進行更長時間的實驗，以準確判斷質(zhì)壁分離的自動復原能否發(fā)生。此時展示教師課前完成的這個實驗，結(jié)果顯示葡萄糖溶液中（3 h連續(xù)觀察），未發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原；硝酸鉀溶液中45 min時，質(zhì)壁分離基本自動復原，這與文獻報道相符［2］（表1）。教師的實驗有效解決了課堂實驗時間不夠的問題，對學生的實驗結(jié)果進行了有效補充，利于學生分析問題。

表1　文獻中關(guān)于硝酸鉀使細胞自動復原的描述［2］

教師提問：根據(jù)實驗結(jié)果，能否證明細胞吸收了鉀離子和硝酸根？學生回答：不能，應該進一步探究究竟是鉀離子還是硝酸根進入細胞。教師追問：應怎樣設計實驗？學生回答：選擇含鉀離子和硝酸根的其他無機鹽。教師補充：有文獻表明，在氯化鈉溶液中細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原［2］。學生繼續(xù)回答：應選氯化鉀和硝酸鈉。氯化鈉溶液如果不能使已發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞自動復原，證明鈉離子和氯離子都不能被細胞吸收，所以，如果氯化鉀溶液中細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原，則證明細胞不能吸收鉀離子；硝酸鈉同理。根據(jù)教師的實驗結(jié)果及文獻數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學生的理性思維和進一步探究的意識。

教師提問：葡萄糖溶液中細胞為什么沒有發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復原？學生回答：葡萄糖進入細胞速度很慢；葡萄糖進入細胞質(zhì)基質(zhì)，未進入液泡，沒有增加細胞液濃度……當已有的實驗結(jié)果與理論知識不符時，學生沒有盲從和迷信，而是尋找自身實驗的問題，并有理有據(jù)地進行分析，體現(xiàn)了科學探究的本質(zhì)。教師提問：細胞對于葡萄糖和硝酸鉀吸收情況的不同，體現(xiàn)了細胞膜的什么特性？學生回答：選擇透過性。緊扣教材結(jié)論，將學生的發(fā)散思維統(tǒng)一在教材內(nèi)容中。對實驗結(jié)果的討論和匯報是本節(jié)課的核心環(huán)節(jié)，充分鍛煉了學生分析問題和解決問題的能力，同時達成本課的能力目標和情感目標。

教師總結(jié)：今天大家完成了3個探究實驗，實際上是對教材結(jié)論的拓展性研究，你認為在進行探究實驗的過程中應該如何保證實驗的準確性？學生先討論后回答：應遵循單一變量原則和對照原則；注意實驗的可重復性。這一環(huán)節(jié)目的是落實實驗設計的2個原則，學生在討論后加深對探究實驗的理解。

結(jié)束語：生物學是一門以實驗為基礎的學科，教材中幾乎每個結(jié)論都是科學家辛勤探索的結(jié)果。做好實驗，才能更好理解生物學知識，探尋生命奧秘。對教學內(nèi)容進行升華，同時對學生進行情感教育。

6.3課后延伸開放實驗室，學生可以對硝酸鉀和葡萄糖等問題繼續(xù)探究；完成作業(yè)。

7　板書設計（圖1）

圖1　本課板書設計

8　教學反思

本節(jié)實驗課采用微課程-翻轉(zhuǎn)課堂教學法，充分鍛煉了學生的自學能力、探究意識和小組合作意識，有效提高了教學目標達成度。針對教材沒有闡述清楚的問題設計了探究實驗，對教材內(nèi)容進行有效補充，鍛煉學生的動手能力，激發(fā)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生科學探究和理性思維的生物學科核心素養(yǎng)。

由于本節(jié)課的時間有限，很多小組的優(yōu)秀成果未能得到展示和實踐，在后續(xù)的實驗教學中可以給學生更多展示的機會，教師選出優(yōu)秀實驗設計張貼于教室中供學生進一步交流和探討。

［1］中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準.北京：人民教育出版社，2013.

［2］趙則信.影響質(zhì)壁分離自動復原因素的實驗探究.林區(qū)教學，2012(7):108.