2024年10期
基于科学探究培养的“被动运输”教学设计
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：以解决实际问题出发，通过有效设问引导学生设计实验探究植物细胞吸水和失水的方式，让学生体验科学探究的一般过程，培养学生科学探究的素养，促进教学目标的完成。
关键词：被动运输；科学探究；核心素养
科学探究是生物学四大核心素养之一，“科学探究”素养是指学生能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。在探究中，乐于并善于团队合作，勇于创新。学生在“科学探究”中主动获取知识，明确知识的产生过程，不断提高自身实践创新的能力。“科学探究”在一定程度上也能有效促进生命观念、科学思维和社会责任等素养的形成，教学实践中应予以高度重视。
一、教材分析
“被动运输”是新教材生物学必修1《分子与细胞》第4章第1节的内容，本节是学生在学习过细胞膜的组成成分和结构的基础上，通过学习物质进出细胞的方式来理解细胞膜的结构与功能相适应的观点，通过探究细胞的吸水和失水锻炼学生的科学思维和探究能力，同时归纳被动运输的含义。随后阐明自由扩散和协助扩散的概念及区别，引出人类对通道蛋白的探索历程。本节内容建议分为2个课时授课，本文探讨第一课时的教学设计。
二、教学目标
依据课程标准的学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制定如下教学目标：
1.通过观看发生“渗透现象”的实验，理解渗透作用的含义及发生条件，认同动物细胞的细胞膜、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，培养学生的生命观念。
2.通过设计实验探究“水分进出植物细胞的原理”，学生充分体验科学探究的一般过程，提高设计实验和操作实验的能力。
3.能够解释“烧苗”现象发生的原因，经过讨论，能提出补救的对应措施，学会合作探究施肥的合适浓度，培养学生的社会责任。
三、教学过程
1.创设实际情境，问题导入
展示望天树幼苗因过度施肥导致的“烧苗”现象，提出问题：（1）过度施肥导致叶片出现了哪些现象？（2）这些现象可能是由于植物缺少什么造成的？
设计意图：选择林业育种试验中的“烧苗”植株和正常植株进行对比，设置开放性问题让学生自由回答，激发学生的好奇心，让学生意识到相关生物学知识源于生活中的现象。
2.观察实验，分析问题
介绍渗透实验：在长颈漏斗口处用玻璃纸密封，注入高浓度蔗糖溶液，为了便于观察，在蔗糖溶液中滴加绿色的食用色素；将漏斗置于装有清水的烧杯中，使两者液面高度一致，开始实验。播放课前准备的“渗透现象”真实实验的视频，让学生观察现象，讨论以下三个问题：（1）漏斗内液面升高的原因是什么？（2）如果用纱布代替漏斗，漏斗内的液面还会升高吗？（3）如果将清水换成同样浓度的蔗糖溶液，漏斗内的液面如何变化？学生回答完问题之后，总结渗透作用的概念和发生条件。
设计意图：用真实的实验代替教材渗透作用的示意图，让学生有更直观的感受，认同生物学是一门基于实验的学科，通过问题的讨论引导学生得出渗透作用的发生需要半透膜和浓度差。
3.展示资料，进行推理
学生自主阅读课本红细胞在不同浓度氯化钠溶液中的形态变化，认识细胞的失水和吸水的现象，提出问题：①红细胞在高浓度盐溶液、生理盐水和清水中的形态有何变化？②红细胞是否相当于一层半透膜？③水分进出红细胞的方式是否符合渗透原理？引导学生将红细胞的结构与渗透装置中的漏斗进行类比，推理出水分通过渗透作用进出红细胞。
设计意图：学生阅读资料，结合问题进行分析，推理出恰当的结论，培养学生获取信息、独立思考、归纳总结的能力。
4.提问具体化，引导实验探究
设问：植物细胞是否也是通过渗透作用吸水和失水，让学生进行猜测。学生猜测后展示成熟植物细胞的结构模式图，介绍原生质层和细胞壁的特性，开展下列提问：（1）植物细胞的哪部分结构相当于一层半透膜（学生回答出原生质层）（2）还需要什么条件才能让植物细胞吸水和失水？（学生回答出浓度差）（3）结合实验室提供的材料（洋葱、30%蔗糖溶液、清水）如何让细胞失水和吸水？（4）通过观察细胞的哪一结构判断细胞发生了失水和吸水。
由学生的讨论引导学生归纳出实验步骤，随后开展实验，并展示学生的实验结果（如下图），针对实验过程中出现的现象进行分析，得出植物细胞吸水和失水也是通过渗透作用的实验结论。最后，引导学生对整个实验探究的步骤进行归纳：提出问题——作出假设——设计实验思路——进行实验，记录结果——分析结果，得出结论——表达和交流。
设计意图：通过将问题细化具体化，结合学情，引导学生一步接一步的得出实验的步骤，体验实验设计的方法。动手操作实验实验，并对实验结果进行展示，开展自我评价和相互评价，对实验中存在的疑惑进行讨论和探究，体验并总结科学探究的一般过程。
5.回归现象，解决问题
再次展示肥害导致“烧苗”的望天树图片，让学生讨论问题：（1）施肥过多导致植物“烧苗”现象是因为？（2）对于发生“烧苗”的植物，有何补救措施？（3）请设计实验“探究硝酸铵溶液对促进望天树幼苗生长的适宜浓度”。最后将本节内容用概念模式图进行归纳总结，得出被动运输的概念。
设计意图：首尾呼应，对问题探讨提出的问题进行解释和深化，同时以具体案例引导学生开展新的探究活动，对学生的科学探究素养进一步深化，同时培养学生的社会责任感。
四、教学反思
本节课由具体的“烧苗”情境引入，在不同的环节设计不同难度的问题，有效地激发了学生的学习兴趣，利于学生理解科学原理，又通过环环相扣的系列问题引导学生设计实验探究植物细胞吸水和失水的能力，锻炼了学生的科学思维和操作能力，有效地实现了课程目标。整堂课的设计以学生为主体，从提出问题到解决问题，让学生对科学探究的一般过程充分体验，充分落实课堂教学培养学生的生物学科核心素养。
参考文献：
[1]张祥.例谈生物学核心素养中“科学探究”素养的培育[J].教学与管理，2019（9）：115-117.
[2]胡兴昌，张崴，李新国，陈华. 把握学业质量标准，让学科核心素养落地[J].生物学教学，2018，43（8）：17-20.
[3]李婷，刘莉，武志伟，黄松殿. 氮磷钾钙配施对望天树幼苗生长及生理特性的影响[J].西北林学院学报，2020，35（6）：110-115.
作者简介：吕文玲，1988年出生，女，硕士研究生，就职于广西壮族自治区南宁市第八中学，中学一级教师。
关键词：被动运输；科学探究；核心素养
科学探究是生物学四大核心素养之一，“科学探究”素养是指学生能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。在探究中，乐于并善于团队合作，勇于创新。学生在“科学探究”中主动获取知识，明确知识的产生过程，不断提高自身实践创新的能力。“科学探究”在一定程度上也能有效促进生命观念、科学思维和社会责任等素养的形成，教学实践中应予以高度重视。
一、教材分析
“被动运输”是新教材生物学必修1《分子与细胞》第4章第1节的内容，本节是学生在学习过细胞膜的组成成分和结构的基础上，通过学习物质进出细胞的方式来理解细胞膜的结构与功能相适应的观点，通过探究细胞的吸水和失水锻炼学生的科学思维和探究能力，同时归纳被动运输的含义。随后阐明自由扩散和协助扩散的概念及区别，引出人类对通道蛋白的探索历程。本节内容建议分为2个课时授课，本文探讨第一课时的教学设计。
二、教学目标
依据课程标准的学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制定如下教学目标：
1.通过观看发生“渗透现象”的实验，理解渗透作用的含义及发生条件，认同动物细胞的细胞膜、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，培养学生的生命观念。
2.通过设计实验探究“水分进出植物细胞的原理”，学生充分体验科学探究的一般过程，提高设计实验和操作实验的能力。
3.能够解释“烧苗”现象发生的原因，经过讨论，能提出补救的对应措施，学会合作探究施肥的合适浓度，培养学生的社会责任。
三、教学过程
1.创设实际情境，问题导入
展示望天树幼苗因过度施肥导致的“烧苗”现象，提出问题：（1）过度施肥导致叶片出现了哪些现象？（2）这些现象可能是由于植物缺少什么造成的？
设计意图：选择林业育种试验中的“烧苗”植株和正常植株进行对比，设置开放性问题让学生自由回答，激发学生的好奇心，让学生意识到相关生物学知识源于生活中的现象。
2.观察实验，分析问题
介绍渗透实验：在长颈漏斗口处用玻璃纸密封，注入高浓度蔗糖溶液，为了便于观察，在蔗糖溶液中滴加绿色的食用色素；将漏斗置于装有清水的烧杯中，使两者液面高度一致，开始实验。播放课前准备的“渗透现象”真实实验的视频，让学生观察现象，讨论以下三个问题：（1）漏斗内液面升高的原因是什么？（2）如果用纱布代替漏斗，漏斗内的液面还会升高吗？（3）如果将清水换成同样浓度的蔗糖溶液，漏斗内的液面如何变化？学生回答完问题之后，总结渗透作用的概念和发生条件。
设计意图：用真实的实验代替教材渗透作用的示意图，让学生有更直观的感受，认同生物学是一门基于实验的学科，通过问题的讨论引导学生得出渗透作用的发生需要半透膜和浓度差。
3.展示资料，进行推理
学生自主阅读课本红细胞在不同浓度氯化钠溶液中的形态变化，认识细胞的失水和吸水的现象，提出问题：①红细胞在高浓度盐溶液、生理盐水和清水中的形态有何变化？②红细胞是否相当于一层半透膜？③水分进出红细胞的方式是否符合渗透原理？引导学生将红细胞的结构与渗透装置中的漏斗进行类比，推理出水分通过渗透作用进出红细胞。
设计意图：学生阅读资料，结合问题进行分析，推理出恰当的结论，培养学生获取信息、独立思考、归纳总结的能力。
4.提问具体化，引导实验探究
设问：植物细胞是否也是通过渗透作用吸水和失水，让学生进行猜测。学生猜测后展示成熟植物细胞的结构模式图，介绍原生质层和细胞壁的特性，开展下列提问：（1）植物细胞的哪部分结构相当于一层半透膜（学生回答出原生质层）（2）还需要什么条件才能让植物细胞吸水和失水？（学生回答出浓度差）（3）结合实验室提供的材料（洋葱、30%蔗糖溶液、清水）如何让细胞失水和吸水？（4）通过观察细胞的哪一结构判断细胞发生了失水和吸水。
由学生的讨论引导学生归纳出实验步骤，随后开展实验，并展示学生的实验结果（如下图），针对实验过程中出现的现象进行分析，得出植物细胞吸水和失水也是通过渗透作用的实验结论。最后，引导学生对整个实验探究的步骤进行归纳：提出问题——作出假设——设计实验思路——进行实验，记录结果——分析结果，得出结论——表达和交流。
设计意图：通过将问题细化具体化，结合学情，引导学生一步接一步的得出实验的步骤，体验实验设计的方法。动手操作实验实验，并对实验结果进行展示，开展自我评价和相互评价，对实验中存在的疑惑进行讨论和探究，体验并总结科学探究的一般过程。
5.回归现象，解决问题
再次展示肥害导致“烧苗”的望天树图片，让学生讨论问题：（1）施肥过多导致植物“烧苗”现象是因为？（2）对于发生“烧苗”的植物，有何补救措施？（3）请设计实验“探究硝酸铵溶液对促进望天树幼苗生长的适宜浓度”。最后将本节内容用概念模式图进行归纳总结，得出被动运输的概念。
设计意图：首尾呼应，对问题探讨提出的问题进行解释和深化，同时以具体案例引导学生开展新的探究活动，对学生的科学探究素养进一步深化，同时培养学生的社会责任感。
四、教学反思
本节课由具体的“烧苗”情境引入，在不同的环节设计不同难度的问题，有效地激发了学生的学习兴趣，利于学生理解科学原理，又通过环环相扣的系列问题引导学生设计实验探究植物细胞吸水和失水的能力，锻炼了学生的科学思维和操作能力，有效地实现了课程目标。整堂课的设计以学生为主体，从提出问题到解决问题，让学生对科学探究的一般过程充分体验，充分落实课堂教学培养学生的生物学科核心素养。
参考文献：
[1]张祥.例谈生物学核心素养中“科学探究”素养的培育[J].教学与管理，2019（9）：115-117.
[2]胡兴昌，张崴，李新国，陈华. 把握学业质量标准，让学科核心素养落地[J].生物学教学，2018，43（8）：17-20.
[3]李婷，刘莉，武志伟，黄松殿. 氮磷钾钙配施对望天树幼苗生长及生理特性的影响[J].西北林学院学报，2020，35（6）：110-115.
作者简介：吕文玲，1988年出生，女，硕士研究生，就职于广西壮族自治区南宁市第八中学，中学一级教师。
- 【发布时间】2022/5/19 18:24:46
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