王麗

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

[關鍵詞]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

生物學學科核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實情景中的實際問題時所表現出來的必備品格和關鍵能力，其中包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面…。本文主要以核心素養(yǎng)為導向，對“水分子的跨膜運輸”一課進行教學設計。

一、教材分析

“水分子的跨膜運輸”是蘇教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》第三章第二節(jié)《物質的跨膜運輸》第1課時的內容，在學習了細胞膜、細胞器等結構以后，學生已經初步了解生物膜的結構和功能，在基礎知識方面為本節(jié)課的學習做好了鋪墊，本節(jié)課的學習也為第2課時的學習奠定了基礎。

二、教學目標

（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象，推測植物細胞失水與吸水的內因與外因。

（3）通過質壁分離實驗，認同成熟植物細胞是一個滲透系統(tǒng)，養(yǎng)成科學嚴謹的思維習慣。

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

三、教學準備

多媒體課件;組織生物興趣小組學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、教學過程

1.創(chuàng)設情境，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，在網端小心敲碎蛋殼，掀開蛋殼露出卵殼膜。讓學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

學生觀察發(fā)現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？讓學生用干凈吸管先后蘸取膜外與膜內的液體并品嘗，學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？師生共同總結卵殼膜的特點：允許水分子透過，不允許蔗糖分子透過?？茖W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，激起學生的學習興趣，激發(fā)學生的好奇心。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

教師指導學生分組實驗，在上述盛有蔗糖溶液的蛋殼內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的液面基本持平（如圖1）。學生觀察現象，引發(fā)疑問：為什么吸管的液面會上升？結合生活感知，學生推測蛋殼內溶液濃度大，從燒杯中吸水。

教師播放科學家模擬分子進出半透膜的動畫。學生觀察現象并總結出單位時間內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流向高的一側，即水分子由相對數日多的一側流向相對數日少的一側）。師生共同總結“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等濃度的溶液，液面還會上升嗎？學生討論得出滲透發(fā)生的兩個條件：半透膜、膜兩側具有濃度差。

設計意圖：通過簡單、易操作、現象明顯的小實驗，讓學生從觀察現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？帶領學生回顧之前學習的動植物細胞結構的相關知識。學生做出假設：動物細胞是滲透系統(tǒng)，細胞膜類似于半透膜。教師展示科學家關于將等量的哺乳動物的紅細胞分別放在清水、高濃度鹽水、與細胞內液濃度相當的鹽水中一段時間哺乳動物成熟的紅細胞實驗圖片，學生觀察比較實驗后的紅細胞形態(tài)變化，得出結論：動物細胞能發(fā)生滲透吸水和失水，細胞膜相當于半透膜。教師結合生活實例提問：輸液時為什么用質量分數為0.9%的生理鹽水？師生共同總結出“動物細胞可以看作是一個滲透系統(tǒng)”，并總結動物細胞發(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，引導學生觀察實驗現象：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。學生聯(lián)想生活中涼拌黃瓜和涼拌西紅柿時盤子里液體增多的現象，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，學生回顧相關細胞結構，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構充當半透膜？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。例如，植物的原生質層相當于半透膜，當原生質層兩側溶液（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象。組織學生交流，設計實驗并預測實驗現象。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、原生質層與細胞壁的位置等，比較分析，得出結論，驗證假設，師生共同總結植物細胞失水與吸水的外因和內因。

五、教學評析

本節(jié)課從利用雞蛋自制滲透模型導入，課堂演示實驗，創(chuàng)設問題情境，指導學生觀察生物學現象，結合實驗過程和模擬動畫，了解生物體結構和半透膜的特性，形成結構與功能觀念，體現了生物學學科核心素養(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、燒苗等現象，引導學生發(fā)現問題，以“觀察現象一提出問題一做出假設一設計實驗一進行實驗一分析現象一得出結論一進一步探究”為主線，探究植物細胞的吸水與失水，提高學生運用科學思維解決生物學問題的能力。

[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”的實驗探究教學設計與實施[J].生物學通報，2016（8）：24-27.

（責任編輯 黃春香）