基于生本理念进行“细胞中的无机物”一节的教学设计

蒋忠民

(辽宁省大连开发区得胜高中 116635)

1 教材分析

“细胞中的无机物”是人教版高中生物学教材必修1《分子与细胞》第2章第5节内容，包括水的两种存在形式、水的主要作用、无机盐的主要存在形式和作用等内容。本节是学习细胞有机物的知识补充，为必修3模块内环境稳态和生命活动调节的学习打下基础。重点内容是水和无机盐在细胞中的存在形态与作用，难点是结合水的概念和无机盐的作用。教材设置“问题探讨”“思考与讨论”“与生活的联系”和“技能训练”等栏目，便于学生自主、合作、探究学习。

2 教学目标

2.1 知识目标 说出水在细胞中的两种存在形式和主要作用；说出无机盐在细胞中的主要存在形式和作用。

2.2 能力目标 通过水和无机盐的信息收集，学会资料分析和模型建构。

2.3 情感态度与价值观目标 认同细胞的一切生命活动离不开水和无机盐，形成生命的物质观。

3 教学过程

3.1 创设情境，明确目标 观看本校运动会上教师拍摄到的学生运动得大汗淋漓、腿抽筋和补充水分的图片。设疑：最佳饮品是什么？肌肉抽搐是什么原因？引出本节学习目标。

设计意图：创设情境，激发兴趣，导入新课，明确学习目标。

3.2 水 通过课前布置学生收集与水相关的任务来逐步引领学生学习水的形式和作用。

3.2.1 从生活中来，引出学习主题 让学生课前利用书籍和网络等学习资源收集水和无机盐的主要作用。交流完成导学案的课前任务：① 写出自己喜爱的含水量较高的饮品和食物；② 观察常见的不同生物体含水量和人体组织与器官含水量的表格，你有什么结论？③ 比较幼儿、成年女性和成年男性体内的含水量，你有什么结论？教师设疑：为什么这些组织、器官、个体等结构的含水量不同？根据结构与功能相统一的观点，引出水的功能学习的主题。

设计意图：培养信息收集、数据分析和语言表达能力；联系生活，训练发散思维，并认同学习内容与生活密切相关。

3.2.2 水的形式 让学生观察心肌和血液的动画，教师质疑：已知心肌和血液的含水量相近，为什么二者形态差异较大？学生观察水分子的结构图，阅读资料卡：氧原子对共用电子对的吸引力比氢大得多，导致水分子中的氧略带负电荷，氢略带正电荷，即水分子是极性分子，易与无机盐离子以及有机物中的极性分子形成氢键(一种微弱的静电引力)。教师引出概念：像这样与细胞内其他物质相结合，难于流动的水，叫做结合水。绝大部分水以游离形式存在，可以自由流动，叫做自由水。

教师简述科学探究的一般流程，启发学生提出假设：心肌中结合水所占比例大于血液中结合水所占的比例。在教师的指导下，学习小组通过建构模型(图1)的方法来寻求证据，检验假设是否正确，步骤如下：① 读出心肌和血液展板上自由水的分子个数；② 利用水分子模型模拟结合水与极性物质相结合，组内成员相互提醒结合水的氧端与阳离子结合，氢端与阴离子结合；③ 计算和比较心肌中结合水所占的比例与血液中结合水所占的比例的大小(前者大于后者，即假设成立)。让学生说出本次探究的解释结论，并提醒科学探究并未结束，一般要进行成果交流和评价反思，甚至进一步的探究。

设计意图：通过观察类比、建构模型和合作探究，学生深入理解细胞中水的存在形式，有效突破结合水概念这一难点。

图1 模型建构

3.2.3 水的作用 教师提问：结合水和自由水有哪些作用？联系课前先学，让学生阅读资料：① 在细胞内液中，结合水可排列在离子表面“屏蔽”其电荷，降低离子间的静电作用；还可排列在大分子的极性基团表面，形成水合层，大分子和水分子间的氢键作用力会降低大分子间的作用力，从而使其溶入自由水中；② 在动物和人体的消化道内，蛋白质和多糖等多聚体营养物质将水解成若干单体；绿色植物光合作用发生的总反应可表示为CO2+ H2O →有机物 + O2；细胞呼吸的第二阶段反应是C3H6O3+ H2O → CO2+[H]；③人体的红细胞、白细胞和血小板等血细胞直接生活在含水90.7%的血浆中，肌细胞、肝细胞和神经细胞等绝大多数组织细胞直接生活在含有大量水分的组织液中；④ 血浆中流动的自由水可以把人体吸收的营养物质运输到各个组织细胞，同时把组织细胞产生的代谢废物运输到排泄器官；⑤ 新鲜菠菜放置几天后，自由水比例降低，结合水比例升高；将该萎蔫菠菜放置清水中后，自由水比例升高，结合水比例降低。在教师的引导下，学生独立思考—小组讨论—归纳得出结合水和自由水的主要作用，总结出细胞一切生命活动离不开水，并绘制概念图(图2)。

图2 水的概念图

设计意图：学生阅读和分析资料，提高获取信息和归纳总结能力。构建水的概念图，使主要内容直观呈现，对所学知识有全面和系统的认识。

3.2.4 到生活中去，科学健康生活 正是因为细胞的一切生命活动都离不开水和人体每天都有水分排出，所以我们应该给机体细胞补充水分。那么，在炎炎夏日，你会科学饮水吗？观看科学饮水的视频，在教师的倡导下，师生知行合一，共同饮水。

设计意图：识别不良的饮水方式，明确怎样科学饮水，养成调节生理、健康生长的生活习惯。

3.3 无机盐 过渡提问：最佳饮品是什么？PPT呈现：在纯净水中，钙和镁等人体所需的多种微量元素大都已被去除，长期饮用会影响体内电解质酸碱平衡，使神经、肌肉和多种酶的活性受到影响；而长期盲目饮用矿泉水可能导致微量元素过剩，成为诱发结石的隐患。最佳饮品当属pH与体液相同，无任何污染的低无机盐天然水[1]，从而引出无机盐内容的学习。

3.3.1 从生活中来，引出细胞中无机盐的形式 教师提供近年某山失火的新闻资料：因中学生玩火导致该山生态环境惨遭破坏，5人不幸死亡，燃烧殆尽的部分植物剩余一些灰白色的灰烬。教师指出灰烬的成分主要是无机盐。让学生浏览细胞中各种无机盐的名称，归纳出细胞中大多数无机盐是以离子的形式存在。

设计意图：以新闻引出无机盐的学习，并形成珍爱生命、维持生态的理念。

3.3.2 无机盐作用 教师设问：一般来说，无机盐仅占细胞鲜重的1%～1.5%，是细胞中含量很少的无机物，那么其作用是否微乎其微呢？联系课前收集的无机盐作用的信息，阅读资料：①日常食物中可分为酸性食物(如禽、畜、鱼等)和碱性食物(如大多蔬菜和水果)，当体内的乳酸(HL)增加时，发生反应有HL + NaHCO3→NaL + H2CO3，H2CO3→H2O + CO2；当体内的Na2CO3增多时，发生反应有Na2CO3+ H2CO3→2NaHCO3；②呈现叶绿素、血红蛋白和甲状腺激素的结构简图；校园的梧桐树叶缺镁会变黄，影响光合作用；人体缺铁易患贫血；人们食用碘盐以预防患“大脖子病”；③硼能促进植物花粉萌发和花粉管伸长；缺硼时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良；哺乳动物血浆中必须含有适量的Ca2+，钙量过多时，会出现肌无力症状；钙量过少时，会出现抽搐症状。在教师的启发下，学生独立思考—小组讨论—归纳得出无机盐的主要作用，理解细胞的无机盐含量虽然少，但也非常重要，并绘制概念图(图3)。

图3 无机盐的概念图

设计意图：学生阅读和分析资料，构建无机盐的概念图，将主要内容直观呈现，使学生对所学知识有全面和系统的认识。

3.3.3 到生活中去，学以致用 观看《舌尖上的中国》的“食盐为五味之首”的微视频，思考：人为什么每天必须摄入食盐？PPT呈现：除了刺激味蕾产生鲜味感觉以外，主要作用在于补充因出汗和排泄而流失的NaCl。人每天食盐的摄入量仅需5 g左右，过多的食盐将扰乱水盐平衡，容易引起高血压和肾病[1]。

设计意图：拓展无机盐的知识，形成调节生理、健康生长的理念。

3.4 总结与拓展 通过独立完成水与无机盐的比较表格和归纳填空总结全课。教师讲述：无论是植物细胞，还是动物细胞，细胞中各种化合物的作用都很重要。其中，水是生命之源，因各种因素引起的水资源短缺属于全球性生态环境问题，提问：你知道和应用了哪些节约用水的方法呢？

设计意图：师生总结全课，并将节约用水的意识外化于行，提高生物学科素养。

4 教学反思

本节根据“珍爱生命，调节生理，健康生长，维持生态”的生本理念，围绕学习目标，通过收集信息、观察类比、建构模型与合作探究，让学生明确水的存在形式，有效突破结合水概念的难点。针对学生日常生活的爱好、习惯以及接受能力，创设真实、典型、适切的资料信息和问题,让学生“从生活中来，到生活中去”，思考、讨论和归纳水和无机盐的主要作用，构建概念图，从而有效地内化知识，训练能力，提升素养。