设疑·探究·延伸——“物质跨膜运输的实例”教学设计刍议

刘晓芳 吴小鸿

摘   要：通过“物质跨膜运输的实例”这节内容的学习，不但可使学生体会到渗透作用的实际应用，而且还可培养实验探究能力和空间想象能力。本文试图围绕高中生物学科核心素养，结合中学教学实践，创新生物学科思维，从渗透作用的条件、渗透作用的实例和渗透作用的应用等三个方面展开教学设计，旨在对“物质跨膜运输的实例”一节的教学作出探讨。

关键词：设疑;探究;延伸;渗透作用

“物质跨膜运输的实例”是人教版高中生物教科书必修1《分子与细胞》第4章第1节的内容。教科书以细胞的分子组成与基本结构为基础，结合具体的案例和资料，介绍水分子和一些离子的跨膜运输，说明细胞膜是选择透过性膜。这将为之后学习“细胞的代谢”“生物的稳态与调节”等内容打下坚实基础，尤其是水分子的跨膜运输更为重要，教科书安排的探究实验“植物细胞的吸水和失水”，是生物必修1的第一个探究实验，目的是让学生初步掌握探究性实验的基本步骤[ 1 ]。本节课前，学生对组成细胞的分子有一定了解，这将有助于对半透膜特征的描述，更好形成渗透作用的概念。同时，对动、植物细胞结构也有一定认识，能够分析水分子进出细胞的路径，并与渗透装置进行对比，自主构建起动植物细胞吸水和失水的模型。

1  关于教学结构模式与教学流程的设计

1.1  教学结构

课堂上，要引导学生构建生成新的概念，并用生物学原理去解释相关实验现象和生活现象。为培养学生科学探究的学习精神，在教学中可以通过设计类比实验来探究渗透作用的条件和影响因素，通过学生自主获取知识，培养对生物学科的好奇心与求知欲。关于渗透作用的实际应用，则在教学中还应广泛联系生产、生活实际，如烧苗、在馅里放盐会有水渗出、吃咸的食物嘴唇会皱缩等，以体现教学内容的生活性。基于以上两点考虑，本节课的教学设计采用探究式教学，其遵循“设疑-探究-延伸”教学结构模式，如图1所示。

1.2   教学流程

根據以上教学结构模式，设计相应的教学流程图，如图2所示。

2  关于教学指导思想与教学过程的设计

2.1  教学目标分析

本节课教学目标为：

（1）运用批判性思维分析评价改进的渗透装置，生成渗透作用的概念及发生条件，类比推理并构建动植物细胞中的渗透模型，认同细胞的结构和功能观[ 2 ]（生命观念和科学思维）。

（2）基于渗透实验的改进装置，学习科学探究的基本步骤，提高实验探究能力，并能运用到其它相关的科学探究活动中。通过类比、建模初步建立起科学探究的一般思路，辅以分组讨论、评价，促进科学思维的形成[ 2 ]（科学思维和科学探究）。

（3）能运用“物质跨膜运输”的相关知识，解释生产、生活中的现象，如“烧苗”、果蔬腌制等问题（社会责任）。

2.2  教学重难点分析

本节课教学重点是探究渗透现象出现的条件，探究植物细胞的原生质层是否相当于一层半透膜。教学难点是观察植物细胞的吸水与失水的实验现象，学会提出假设，进行实验预期，分析实验现象。演示用器材有：大烧杯、长颈漏斗、铁架台、海带、红糖等。

2.3  教学过程分析

本节课主要教学过程设计如表1所示。

3  教有所思

本文论述的教学案例主要意在突出培养学生良好的科学探究能力和创新思维品质。案例从渗透实验的原理探析、类比推理的逐层递进、探究思维的迁移提升等三个方面，对“物质跨膜运输的实例”的探究式教学设计策略作出探讨。实践证明，本教学案例结构合理，教学设计较充分地体现了新课程理念，教学过程注重启发式和探究式教学方式的运用，通过创设问题串，努力构建进阶式的生物课堂。课堂上师生互动、生生互动，充满活力，教学目标有效达成。本教学设计符合学生的认知规律，易使学生产生共鸣[ 3 ]。笔者有以下感悟：

（1）本教学设计对“问题探讨”做了创新改进。用海带替换半透膜，方便取材;用红糖替换蔗糖，红糖杂质多，与水的对比度大，更易于观察到实验现象。向学生展示渗透装置，让学生观察实验现象并讨论相关问题，认识半透膜的作用，归纳出发生渗透作用的条件，为学习细胞的吸水和失水打下坚实基础。

（2）对动物细胞和植物细胞的吸水和失水的探究，做好引导是关键。探究动物细胞的吸水和失水比较简单，应考虑先行予以教学实施。植物细胞的吸水和失水的探究可用类比的方法进行引导，比如：水分在什么条件下进出动、植物细胞;动、植物细胞结构的相同点和不同点;细胞对不同物质的吸收量不一定相同，也不一定是顺浓度梯度。组织、引导好学生的讨论非常关键，教学实践表明，可以小组先讨论，然后选出代表发言，最后老师再引导、总结和归纳[ 4 ]。

（3）本节课的教学设计要着重放在渗透作用的条件上。为此，教学中穿插运用了创设情景、实验探究、问题引导和启发讨论等多种教学手段，学生对渗透作用的学习是通过观察现象、解决问题、设计实验、合作交流、归纳总结等系列过程得出结论，然后再学以致用，从而领悟渗透作用在生产生活实践中的应用[ 3 ]。教学实践表明，能够取得较好的教学效果。

（4）本节案例堂容量偏大，教学内容较难，课堂上让学生思考的时间有限。笔者经过课后反思，认为如果设计一份导学案，布置学生课前预习时先思考导学案上的问题，对实验方案做初步设计，则课堂教与学将会更加从容，特别是对学习程度中下的学生，将更加有利于其对知识的接受与理解。

总之，新高考视域下的高中生物探究式教学，我们实践运用“设疑-探究-延伸”的课堂教学结构模式，课堂的民主、活跃与互动可使学生的思维更具发散性和创新性，使探索性实验的研究更具个性化。教学中，我们要真正发挥学生学习的主体性和教师的主导作用，注重研究知识的获取方法，注重研究实验探究能力和空间想象能力的培养，从而促进学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科素养的培育和发展。同时，我们还要特别注意培养学生学以致用的实践能力，知识的广泛应用将使学生颇具成就感，有利于其终身学习，从而实现真正意义的学以为乐！

参考文献：

[1]张进. “物质跨膜运输的实例”的类比教学设计[J]. 生物学教学， 2016（11）：42-43.

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[3]罗翀，廖柳清. 感知·内化·延伸——“磁场对电流的作用”教学设计[J].物理教师，2015（6）：15-19.

[4]朱正威，赵占良. 普通高中课程标准实验教科书（人教版）生物必修1·教师用书[M].第2版.北京：人民教育出版社， 2013：79-81.