核心素养导向下高中生物“渗透作用”的教学过程

吕奕

摘  要： 通过物理渗透模型探究渗透作用发生的条件，借助类比推理法和假说-演绎法帮助学生设计探究性实验，培养学生科学思维与科学探究能力。通过课外读材料，让学生体悟学以致用，增强社会责任感。

关键词：  核心素养;渗透作用;科学探究;社会责任

一、设计思路

本节课通过演示物理渗透实验，采用追问法层层递进，引出半透膜的概念，明确渗透现象发生的两个条件。在整个教学过程中始终围绕“观察现象—提出问题—做出假设—演绎推理—设计、实施实验—得出结论”的主线进行探究式教学。学生在探究过程中，掌握实验设计一般思路和方法，运用科学思维方法，提高科学探究能力。

二、教學目标

1.生命观念。通过阐明细胞是一个渗透系统，建立生命结构与功能相统一的观点

2.科学思维。运用类比的科学思维、归纳与概括能力明确动植物细胞是一个渗透系统。

3.科学探究。通过设计实验探究动植物细胞是一个渗透系统，引导学生自行设计实验，实施方案和交流讨论结果，体验科学探究的一般过程，掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力。

4.社会责任。能用渗透作用解释“蛙卵在清水中不会涨破”等生活常见现象;能够概括材料，思考并提出实际可靠的解决问题的方案，为社会出谋划策。

三、教学过程

1.问题导入，引发学生思考

细胞要维持正常的生活，必须从周围环境中获得营养物质，同时向周围环境中排出各种代谢产物。运输这些物质的介质是什么？水进出细胞的方式是什么？

2.用物理渗透模型探究渗透作用发生的条件

（1）巧用模型装置，引出渗透作用

创设问题串：①烧杯内液体为什么会变红？②蔗糖能否透过半透膜？如何设计实验进行证明？③一段时间后，漏斗管内的液面为什么会上升？④水分子能否从漏斗内进入烧杯？该过程是否属于渗透作用？

（2）实验拓展延伸，探究渗透条件

①如果没有半透膜渗透作用还能发生吗？②若烧杯和漏斗中装有相同浓度蔗糖溶液，一段时间后，漏斗内液面情况？该装置是否发生渗透作用？

设计意图：基于实验现象不断抛出问题，步步引导学生思考，层层递进，培养学生崇尚严谨和务实的求知态度。借助问题引导学生理解半透膜的物理性质，引入渗透作用的概念，归纳渗透发生条件。

3.探究动物细胞的吸水和失水

类比推理红细胞是否会发生渗透现象：①红细胞是否具有半透膜？依据是什么？②膜内外的浓度差如何做到？③尝试设计实验证明红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。

探究课题：红细胞的细胞膜相当于一层半透膜

（1） 提出问题：红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？

（2）做出假说：红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。

（3）演绎推理：如果红细胞的细胞膜相当于一层半透膜，那么可在显微镜下观察到红细胞在1.5%NaCl溶液中失水皱缩而在清水中膨胀甚至涨破消失。

（4）设计实验：取稀释后新鲜红细胞为实验材料制作临时装片，用显微镜观察红细胞先后在1.5%NaCl溶液与清水中细胞形态变化。

（5）实施实验：①高倍镜下正常红细胞的形态呈现两面中央凹的圆饼状。②在一侧滴加1.5%NaCl溶液，红细胞皱缩。③在一侧滴加清水，红细胞体积增大，有些细胞涨破消失。

（6）得出结论：红细胞在1.5%NaCl溶液中失水，在清水中吸水，符合假说，红细胞的细胞膜确实相当于一层半透膜。

4.探究植物细胞的质壁分离和复原

仿照动物细胞是否具有半透膜的探究实验。植物细胞在蔗糖和清水中可以发生质壁分离及复原现象，其原生质层相当于一层半透膜。

设计意图：通过假说—演绎法，设计、实施课堂实验，明确实验探究的一般步骤，引导学生投入到真实情境中去，激发探索知识的欲望，培养学生创造性的思维、严谨的科研态度。

5.学以致用

细胞如何控制水进出的量？

课外读：青蛙卵在水里并没有吸水涨破，反而会进一步发育，最终长成青蛙。为什么？

学生主要有两类答案：一是可能卵细胞内部溶液浓度接近于清水浓度;二是可能细胞可以自主控制进入的水量。

课外读：细胞膜上存在水通道蛋白。其功能是高效、专一性地转运水分子。教师留问：基于这样的功能，请学生课下查阅资料交流讨论，为研制一种新型抗寄生虫药物或疫苗提供思路。

设计意图：用新颖的课外读构建生物知识与生活间的关系，既解决“细胞是如何控制水进出的量”这一问题，又可以引导学生活用所学知识解释或解决生活中的问题。

四、教学与反思

本节课围绕学科核心素养进行课堂知识构建与探究性活动设计。整节课通过不断抛出问题，启发学生思考，鼓励学生大胆设计实验，用课外阅读材料，提升学生综合素养。

参考文献：

[1]邓鹏，杨晓霜.说说“水通道蛋白”[J].生物学教学，2015（06）：60-62.