以实验探究深度构建

贾小红

摘 要：“细胞是生命活动的单位”是细胞学说的核心观点，但是初一学生理解起来比较抽象。本节课先通过视频和实验让学生观察草履虫和变形虫这两种单细胞生物的生命活动，让学生对这一概念有感性的认识;再通过实验探究“碘液、红墨水是否能透过洋葱表皮细胞细胞膜进入细胞”，让学生在科学实验中分析领悟到正是由于细胞膜的选择透过性控制了细胞与外界的物质交换，保证了细胞生命活动的正常进行，从而深度构建“细胞是生命活动的单位”这一核心概念，为后续生物科学学习打下坚实的基础。

关键词：细胞;生命活动;实验探究;细胞膜选择透过性。

一、指导思想与理论依据

2011版课标中的课程基本理念倡导探究性学习：生物科学不仅是众多事实和理论的汇总，也是一个不断探究的过程，科学探究既是科学家工作的基本方式，也是科学课程中重要的学习内容和有效的教学方式。探究性学习可改变学生学习方式，助学生领悟科学的本质，引导学生主动参与、勤于动手、积极思考，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流合作的能力等。[1]所以探究性学习不仅能培养学生创新精神和实践能力，更能帮助学生从本质上领悟生物学概念。本节课正是基于此，尝试着以实验探究帮助学生深度构建“细胞是生命活动的单位”这一生物学核心概念。

二、背景分析及设计思路

本节教学内容是北师大版教材七年级上册第2单元《生物体的结构》第3章第2节《细胞是生命活动的单位》。主要教学目的是让学生深度构建“细胞是生命活动的单位”这一概念，这是细胞学说的核心观点。本节课的教学内容不仅深化了学生对于之前细胞的基本结构和功能的认识，也为后续学习细胞分裂、细胞分化、光合作用、细胞呼吸、生殖等教学内容打下了基础，在整本教材中有着承前启后的作用。[2]

本堂课先通过视频观看“变形虫捕食草履虫”，及在实验中用数码显微镜观察“草履虫的生命活动”，让学生感性认识到：因为单细胞生物可完成运动、捕食、排泄废物、对外界刺激做出反应等一系列生命活动，所以细胞是生命活动的单位。接下来让学生通过探究性实验“碘液、红墨水是否能透过洋葱表皮细胞细胞膜进入细胞”，观察、分析推理出：正是细胞膜的选择透过性使细胞膜控制着细胞与外界的物质交换，保证了细胞正常的生命活动。从而使学生深度构建“细胞是生命活动的单位”这一核心概念，为生物学的细胞观打下坚实基础。

三、教学流程

（一）视频及观察实验：观察“变形虫”、“草履虫”的生命活动。

设计意图：以视频和实验吸引学生兴趣，让学生可以直观观察到单细胞生物的生命活动，从而感性认识“细胞是生命活动的单位”这一核心概念。

1.活动一：视频观察“变形虫捕食草履虫”。

以“变形虫捕食草履虫”的视频引入课堂，可快速吸引学生的注意力和对本堂课的兴趣。通过视频，学生可观察到变形虫的捕食行为，草履虫的应激行为等，还可分析出变形虫会有消化排泄行为。

2.活动二：用数码显微镜观察“草履虫”。

学生亲自动手制作并观察草履虫培养液的临时装片，用数码显微镜，学生不仅可以在小组的显微镜屏幕上直观看到草履虫的外形特征，还可清晰观察到草履虫的运动、应激等行为，在活跃的课堂氛围中，学生对“细胞是生命活动的单位”这一核心概念印象深刻。

（二）实验探究：“碘液、红墨水是否能透过洋葱表皮细胞细胞膜进入细胞”。

设计意图：通过探究“碘液、红墨水是否能透过洋葱表皮细胞细胞膜进入细胞”的实验，得出细胞膜具有选择透过性的结论，分析出正是细胞膜的选择透过性控制着细胞与外界的物质交换，保证了细胞生命活动的正常进行，从而理性科学深度构建“细胞是生命活动的单位”这一核心概念。

在这个过程中，让学生明白科学探究既需要观察和实验：在实验过程中要注意操作的规范，在观察的过程中要注意观察的全面细致，才能得到较为客观的数据。又需要对证据、数据等进行分析和判断。同时，科学探究需要利用多种方式呈现证据、数据，如采用文字、图标等方式来表述结果，需要与他人交流和合作。[1]

通过这种探究性学习，不仅促进了学生学习方式的改变，使学生能主动地获取生物科学知识，体验科学过程，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养科学精神。[1]同时，在反复的实验、观察、数据整理、分析和交流讨论中，学生逐渐生成对“细胞是生命活動的单位”这一核心概念的深度构建。

1.初观察：制作洋葱表皮临时装片，染色后观察染液是否进入细胞并做好记录和统计。

教师介绍实验原理，学生回顾临时装片制作方法及注意事项，学生分小组分工合作：制作员制作两个洋葱表皮临时装片，A装片滴碘液、B装片滴稀释红墨水;观察员调节数码显微镜做好观察准备;记录员提醒观察目的是看细胞内部是否被碘液染成棕色或被红墨水染成红色并做好记录，并把记录填写在黑板上统计表格的相应地方。再通过分析本组数据和班级统计结果判断碘液、红墨水能否透过洋葱表皮细胞细胞膜进入细胞。

2.初结果：碘液能透过洋葱表皮细胞细胞膜进入细胞，红墨水不确定。

学生能快速得出碘液能透过细胞膜进入细胞的结果，因为几乎所有洋葱表皮细胞的细胞核均被碘液染成了棕色、浅棕色，并且之前通过碘液染色观察细胞结构的实验中，同学们已经清晰地观察到了细胞核被碘液染色的实验现象。明显的实验现象很好地为红墨水是否能进入洋葱表皮细胞提供了参照。

而红墨水进入细胞的情况，学生通过观察到的现象得出的结果会有非常大的差异：①红墨水能透过细胞膜进入细胞，因为有些细胞内部为红色（其实为浮色，对焦不准确）;②红墨水不能透过细胞膜进入细胞，因为大多数细胞未染成红色（只观察了玻片中央位置）;③红墨水不确定是否能透过细胞膜进入细胞，因为玻片边缘细胞大部分被染成红色，而靠近玻片内部的细胞几乎都未被染成红色。

3.反思后的再观察：通过反复全面细致的观察，结合分析发现红墨水不能透过洋葱表皮细胞细胞膜进入细胞。

学生通过黑板表格展示出来的观察现象的差异反思出实验观察应该做到：①要调焦准确，使细胞达到最高清晰度再观察现象;②每张玻片要全面观察，边缘与中央反复对比;③A、B两张玻片要反复对比观察着色情况。

学生在此基础上再次进行清晰、全面、反复地观察，得出更为客观的现象、分析出更为理性科学的结果。现象及分析：玻片边缘结构不完整的细胞均被染成红色—细胞膜被切伤，中央位置个别细胞染成红色—可能是操作不当引起细胞损伤，其他细胞几乎都没有被染成红色。

4.分析结果，得出结论：细胞膜具有选择透过性，保证了细胞生命活动的正常进行。

碘液能透过细胞膜进入细胞，红墨水不能透过细胞膜进入细胞，细胞膜具有选择透过性。细胞膜的选择透过性控制着细胞与外界环境的物质交换，保证了细胞正常生命活动的进行。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]张晶晶.初中“细胞是生命活动的单位”教学设计[J].生物学通报：2016第51卷第9期，28-30.