基于核心素养的“物质跨膜运输实例”教学设计

吴兆春

1 教学内容分析

本节内容包括细胞的吸水和失水、物质跨膜运输的其他实例两部分。本节将细胞的失水和吸水作为物质跨膜运输的实例来分析，通过对渗透作用现象的观察，使学生阐明渗透作用发生的条件，推导渗透作用的概念，说出水分子跨膜运输的特点，举例说明动物细胞膜和植物的原生质层相当于半透膜。为了便于学生理解，由“问题探讨”入手，从“扩散”迁移到“渗透”，促进理解动物细胞的吸水和失水;通过探究实验，使学生了解植物细胞的吸水和失水。基于以上教学内容，立足于对学生生物学核心素养的培养，对教学素材进行重新改进、整合、编排并精心设计教学。

2 教学过程设计

2.1 教学导入

教师演示实验：把萎焉的玫瑰花放到水里面，过一段时间玫瑰花开始坚挺了，且水没有变色，然后把坚挺的玫瑰花再放到热水中浸泡，水变为红色。教师：通过此实验说明有些物质可以进出细胞，有些物质不能进出细胞。物质是如何进出细胞的？今天我们来学习物质跨膜运输的实例。

设计意图：教师利用演示实验，激发学生探究物质进出细胞的学习兴趣，为本节课的学习打下基础。

2.2 渗透系统模型构建

实验探究：渗透作用的实验现象。

教师把一滴红墨水滴入到清水中，要求学生观察实验现象并回答：如果两种不同的溶液被一层半透膜隔开，结果又会怎样？

接着，教师引导学生继续进行实验，并分析分子穿过半透膜的情况：

在烧杯中加入清水，漏斗中装有一定浓度的花青素溶液。漏斗口用一层半透膜（猪的盐渍肠衣）扎紧，放入烧杯中。将实验装置静置一段时间，观察漏斗内的液面变化。教师要求学生观察实验，并结合教材渗透现象示意图，讨论以下问题：

（1）漏斗内的液面为什么上升？

（2）科学实验的一个重要原则是对照，你觉得本实验可以设置哪些对照实验？

学生小组代表发言，教师点评。

根据学生的回答，师生共同总结发生渗透作用的条件：有半透膜;半透膜两侧的溶液存在浓度差。

设计意图：通过对照实验的设计培养学生科学探究、构建模型的能力。此外，笔者对该实验进行了改进，实验效果更直观、明显，便于学生对渗透作用发生条件的理解。这样从学生已有渗透作用知识的基础上，过渡到动物细胞和植物细胞时吸水和失水的内容，就显得比较容易。

2.3 生活体验，合作解决问题

教师：我们已经学习了渗透作用，细胞是否具备渗透装置的条件？细胞如何吸水和失水呢？我们以哺乳动物的红细胞为例来探究。

教师展示显微镜下红细胞吸水与失水的视频，并提出问题：视频中的红细胞出现了哪些现象？你认为红细胞在什么条件下吸水或失水？你认为红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？红细胞内的血红蛋白等有机物透过细胞膜吗？这说明红细胞的细胞膜相当于什么膜？红细胞的吸水膨胀和失水皱缩是渗透现象吗？其他动物细胞呢？

学生讨论总结，师生共同归纳动物细胞的吸水与失水原理。

教师：我们日常生活中将白菜剁碎做馅时，常常放一些盐，一会儿后就可看到水分渗出;对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。植物细胞在什么情况下会失（吸）水？原理和动物细胞相同吗？教师引导学生进行探究活动。

（1）学生提出问题：植物细胞内的吸水或失水主要是吸的水進到哪里去了？从哪里散失水分？水分进出植物细胞要经过哪些结构？植物细胞的最外层多了一层细胞壁，它对细胞的吸水或失水有影响吗？植物细胞是不是一个渗透系统，哪些结构相当于半透膜？植物细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢？学生自己筛选出值得探究的问题。

（2）学生提出问题后，小组讨论，结合所学的知识，进行推理分析，做出合理的假设。例如第一个问题吸的水去向何方？有的学生说是细胞质中，有的说在液泡中。又如对植物细胞是不是渗透装置，学生都认可是一个渗透装置。但对于哪部分结构相当于半透膜时，有的学生认为是细胞膜，有的认为是液泡膜，仔细预习的学生提出是原生质层。接着，教师要求需要通过实验验证自己所作的假设。

（3）学生设计实验，并从教师提高的实验材料中选择实验材料，实施实验。教师提供以下实验材料：紫色洋葱鳞片叶、菠菜叶、美人蕉的花瓣、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜、物质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、盐水、清水等。学生自己选择实验材料，有的学生按照教科书进行实验，有的学生用菠菜下表皮带着叶肉细胞的临时装片做的，有的用花瓣为材料。选择完实验材料后，教师要求学生先推理实验结果，再根据表1进行实验操作。

（4）学生根据实验现象，小组讨论后得出：植物细胞也是一个渗透装置，原生质层相当于半透膜，细胞液与外界溶液之间存在浓度差

设计意图：通过类比推理、实验探究，培养学生动手能力、科学探究能力和归纳与概括、演绎与推理、批判性思维。

3 教学反思

本节课通过教师的演示实验、学生的探究实验及构建了渗透系统模型，使学生体验了科学探究的历程，在扩展、深入学习生物知识的同时，注重了学生科学素养的培养，同时联系生活，渗透健康知识。

本节课的设计始终从学生出发，通过学生自己提出问题，做出假设，设计实验，实验探究，得出结论，让学生在探究中获取知识，在批判选择中得到成长。

不同学科的核心素养的培养方式不同，生物学是自然科学，是以实验为基础的学科，又是和生活健康密切联系的学科。所以教师在核心素养的培养上要以实验为载体，要把所学的知识应用于实际生活中问题的解决上，才能更好地培养学生的核心素养。

参考文献：

李敏.“渗透作用实验”的改进[J].中学生物教学，2017 （9）：42-43.