王麗

[摘要]以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，對“水分子的跨膜運輸”進行教學(xué)設(shè)計，通過自制滲透演示裝置，結(jié)合問題層層引導(dǎo)，密切聯(lián)系生活實際，突破了探究性實驗設(shè)計的難點。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);水分子;跨膜運輸;滲透作用

[中圖分類號]

G633.91

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（2020）17-0093-02

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實情景中的實際問題時所表現(xiàn)出來的必備品格和關(guān)鍵能力，其中包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面…。本文主要以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，對“水分子的跨膜運輸”一課進行教學(xué)設(shè)計。

一、教材分析

“水分子的跨膜運輸”是蘇教版高中生物學(xué)教材必修1《分子與細胞》第三章第二節(jié)《物質(zhì)的跨膜運輸》第1課時的內(nèi)容，在學(xué)習(xí)了細胞膜、細胞器等結(jié)構(gòu)以后，學(xué)生已經(jīng)初步了解生物膜的結(jié)構(gòu)和功能，在基礎(chǔ)知識方面為本節(jié)課的學(xué)習(xí)做好了鋪墊，本節(jié)課的學(xué)習(xí)也為第2課時的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

二、教學(xué)目標

（1）通過自制雞蛋卵殼的實驗了解半透膜的特點，闡述滲透作用的原理。

（2）通過哺乳動物紅細胞吸水和失水的實驗現(xiàn)象，推測植物細胞失水與吸水的內(nèi)因與外因。

（3）通過質(zhì)壁分離實驗，認同成熟植物細胞是一個滲透系統(tǒng)，養(yǎng)成科學(xué)嚴謹?shù)乃季S習(xí)慣。

（4）通過同伴討論、積極思考、交流合作，培養(yǎng)團結(jié)協(xié)作的科學(xué)探究精神。

三、教學(xué)準備

多媒體課件;組織生物興趣小組學(xué)生用洗凈的雞蛋制作卵殼膜，錄制操作視頻;制作分別浸于清水、糖水、蘿卜汁中的三組蘿卜條;準備0.3 g/mL蔗糖溶液、紅墨水、牛奶吸管、保鮮膜兩小塊、燒杯若干。

四、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，自制裝置，激發(fā)探究欲望

視頻展示用雞蛋制作卵殼膜的過程：先將雞蛋尖端敲開小孔，倒掉蛋清蛋黃，在網(wǎng)端小心敲碎蛋殼，掀開蛋殼露出卵殼膜。讓學(xué)生分組用此方法制作卵殼膜，每小組選取制作成功的一個實物模型，倒入一定濃度的蔗糖溶液，引起學(xué)生的疑問：卵殼膜處會不會有液體漏出？

2.對照實驗，探究滲透作用及發(fā)生條件

（1）半透膜的特點

學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)在卵殼膜處有液體流出，引發(fā)疑問：裝入蔗糖溶液的蛋殼滲出的是清水還是蔗糖溶液？讓學(xué)生用干凈吸管先后蘸取膜外與膜內(nèi)的液體并品嘗，學(xué)生嘗出滲出卵殼膜的液體不甜，而里面的蔗糖溶液是甜的，進一步產(chǎn)生疑問：為什么水分子可以透過卵殼膜，而蔗糖分子卻不能？師生共同總結(jié)卵殼膜的特點：允許水分子透過，不允許蔗糖分子透過?？茖W(xué)研究中將這類膜稱為“半透膜”，如膀胱膜、魚膘等。半透膜具有“允許小分子透過，不允許大分子透過”的特性。

設(shè)計意圖：從生活食材雞蛋入手，對雞蛋的卵殼膜進行實驗探究，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心。通過對滲出卵殼膜的液體進行研究，得出半透膜的特點。

（2）滲透的概念及發(fā)生條件

教師指導(dǎo)學(xué)生分組實驗，在上述盛有蔗糖溶液的蛋殼內(nèi)滴加兩滴紅墨水混勻，用保鮮膜封閉蛋殼開孔處，并在小孑L處插入牛奶吸管，用透明膠適當加以固定;將蛋殼裝置放在盛有清水的小燒杯中，并使清水液面與蛋殼內(nèi)的液面基本持平（如圖1）。學(xué)生觀察現(xiàn)象，引發(fā)疑問：為什么吸管的液面會上升？結(jié)合生活感知，學(xué)生推測蛋殼內(nèi)溶液濃度大，從燒杯中吸水。

教師播放科學(xué)家模擬分子進出半透膜的動畫。學(xué)生觀察現(xiàn)象并總結(jié)出單位時間內(nèi)通過半透膜進入的水分子比出來的多，即水往“高”處流（從溶液濃度低的一側(cè)流向高的一側(cè)，即水分子由相對數(shù)日多的一側(cè)流向相對數(shù)日少的一側(cè)）。師生共同總結(jié)“滲透”的概念。

教師提問：如果用紗布代替卵殼膜，液面還會上升嗎？如果燒杯中放的是蛋殼內(nèi)等濃度的溶液，液面還會上升嗎？學(xué)生討論得出滲透發(fā)生的兩個條件：半透膜、膜兩側(cè)具有濃度差。

設(shè)計意圖：通過簡單、易操作、現(xiàn)象明顯的小實驗，讓學(xué)生從觀察現(xiàn)象中得出滲透作用發(fā)生的條件。

3.探究動物細胞的吸水與失水

教師基于上述實驗探究，提出問題：細胞是一個滲透系統(tǒng)嗎？帶領(lǐng)學(xué)生回顧之前學(xué)習(xí)的動植物細胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識。學(xué)生做出假設(shè)：動物細胞是滲透系統(tǒng)，細胞膜類似于半透膜。教師展示科學(xué)家關(guān)于將等量的哺乳動物的紅細胞分別放在清水、高濃度鹽水、與細胞內(nèi)液濃度相當?shù)柠}水中一段時間哺乳動物成熟的紅細胞實驗圖片，學(xué)生觀察比較實驗后的紅細胞形態(tài)變化，得出結(jié)論：動物細胞能發(fā)生滲透吸水和失水，細胞膜相當于半透膜。教師結(jié)合生活實例提問：輸液時為什么用質(zhì)量分數(shù)為0.9%的生理鹽水？師生共同總結(jié)出“動物細胞可以看作是一個滲透系統(tǒng)”，并總結(jié)動物細胞發(fā)生滲透失水與吸水的條件。

4.探究植物細胞的吸水與失水

教師將興趣小組的蘿卜條實驗在課堂上展示，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象：浸在清水中的蘿卜條變大硬挺，燒杯中的液體變少;浸在濃鹽水中的蘿卜條變小軟縮，燒杯中的液體變多;浸在蘿卜汁中的蘿卜條保持正常形態(tài)和硬度，燒杯中的蘿卜汁體積無變化。學(xué)生聯(lián)想生活中涼拌黃瓜和涼拌西紅柿?xí)r盤子里液體增多的現(xiàn)象，分析得出：植物能夠發(fā)生吸水和失水。進一步提問：如何探究植物細胞的吸水與失水呢？

教師展示成熟植物細胞圖，學(xué)生回顧相關(guān)細胞結(jié)構(gòu)，提出植物細胞吸水與失水方面的問題，如植物細胞在什么情況下會失水、吸水？植物細胞中的什么結(jié)構(gòu)充當半透膜？動物細胞和植物細胞的吸水、失水情況是否完全一樣？嘗試運用已驗證的知識做出假設(shè)。例如，植物的原生質(zhì)層相當于半透膜，當原生質(zhì)層兩側(cè)溶液（細胞液與外界溶液）具有濃度差時，就能發(fā)生滲透吸水與失水的現(xiàn)象。組織學(xué)生交流，設(shè)計實驗并預(yù)測實驗現(xiàn)象。通過制作洋蔥紫色的鱗片葉外表皮裝片，分別觀察正常情況下、0.3 g/m L蔗糖溶液中、清水中的細胞中液泡的大小、顏色、原生質(zhì)層與細胞壁的位置等，比較分析，得出結(jié)論，驗證假設(shè)，師生共同總結(jié)植物細胞失水與吸水的外因和內(nèi)因。

五、教學(xué)評析

本節(jié)課從利用雞蛋自制滲透模型導(dǎo)入，課堂演示實驗，創(chuàng)設(shè)問題情境，指導(dǎo)學(xué)生觀察生物學(xué)現(xiàn)象，結(jié)合實驗過程和模擬動畫，了解生物體結(jié)構(gòu)和半透膜的特性，形成結(jié)構(gòu)與功能觀念，體現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中“生命觀念”的滲透。

通過觀察分析興趣小組的蘿卜條實驗及生活中涼拌菜、燒苗等現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，以“觀察現(xiàn)象一提出問題一做出假設(shè)一設(shè)計實驗一進行實驗一分析現(xiàn)象一得出結(jié)論一進一步探究”為主線，探究植物細胞的吸水與失水，提高學(xué)生運用科學(xué)思維解決生物學(xué)問題的能力。

[參考文獻]

[l]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]程銳創(chuàng).“滲透作用”的實驗探究教學(xué)設(shè)計與實施[J].生物學(xué)通報，2016（8）：24-27.

（責(zé)任編輯 黃春香）