新課標中生物物質出入細胞的方式的案例分析
一、設計思想
新課標和新教材最突出特點是以學生發(fā)展為中心,體現(xiàn)學生主體地位,面向全體學生,注重學生思維能力和學習方式的培養(yǎng),倡導探究性學習和注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。所以在課堂教學設計中筆者采用以學生發(fā)展為本的主體性教學模式,從學生的認知水平出發(fā),結合教學內(nèi)容,精心設計問題,營造探究氛圍,使學生在觀察、討論、探究、合作交流中相互啟迪、自主學習、構建模型。
二、教學分析
1.教材分析
“物質出入細胞的方式”是浙科版普通高中課程標準實驗教科書生物必修1《分子與細胞》的第三章第二節(jié)的內(nèi)容。第二章已經(jīng)介紹了細胞膜的化學組成和細胞膜的功能,這一節(jié)是在此基礎上探討細胞膜控制物質進出的幾種方式,在細胞膜的亞顯微結構基礎之后,帶領學生繼續(xù)探究細胞膜控制物質進出功能的方式和原理。這樣的編排符合學生認知規(guī)律,有助于幫助學生建立結構與功能相適應的觀點。
2.學情分析
通過前幾章節(jié)的學習,學生對于細胞的分子組成、基本結構和探究的基本步驟已有了一定的認識,能理解細胞膜是系統(tǒng)的邊界,并且大部分學生已經(jīng)對生物有了較濃厚的學習興趣,很渴望在此基礎上進一步探究物質是怎樣進出細胞的,有哪些方式等有關細胞功能方面的知識。
3.教學重難點
(1)教學重點:比較物質出入細胞的各種方式的異同。
(2)教學難點:理解滲透作用原理。
三、教學目標
1.知識目標
(1)簡述擴散的特點。
(2)闡明滲透的概念及原理。
(3)比較說明紅細胞吸水與失水的原因;概述被動轉運和主動轉運的概念;比較擴散、易化擴散和主動轉運。
2.能力目標
(1)學會綜合運用比較、分析、歸納、綜合等科學思維方法。
(2)設計實驗,逐步領悟探究過程的一般方法與基本思想,培養(yǎng)自身的科學探究能力以及語言表達的能力。
(3)通過構建模型和概念圖,提高知識建構能力。
3.情感、態(tài)度與價值觀目標
(1)通過分析擴散和滲透作用的過程,滲透生命活動不斷發(fā)展變化以及適應的特性,逐步學會自覺地利用發(fā)展變化的觀點認識生命。
(2)領悟科學探究思想,體驗探究活動中的成就感。
(3)通過探討問題,設計實驗,培養(yǎng)合作意識和實事求是地對待實驗結果的態(tài)度。
四、教學策略與手段
(1)改變過去單純的教師講授和學生接受的教學方式,以問題探究教學為主線,教師通過多媒體創(chuàng)設問題情境,引導學生運用討論法、實驗法、學案導學、模型建構等方法開展學習,充分調動學生學習的積極性,發(fā)揮學生主體的作用。
(2)課前準備:
①學生預習本節(jié)課相關知識,提出相關問題;
②教師針對教學設計準備好相關的多媒體課件、學案,實驗所需的材料和用具。
五、教學過程
1.導課
教師組織引導學生思考(多媒體展示不同物質通過不含蛋白質的脂雙層):
(1)什么樣的分子能夠通過脂雙層?什么樣的分子不能通過?
(2)氨基酸不能通過無蛋白質的脂雙層,但是能進出細胞的原因是什么?
學生活動:學生觀察,思考問題,根據(jù)教師引導總結出不同物質通過細胞膜的幾種方式。
教學設計意圖:創(chuàng)設問題情境,學生主動參與學習過程,激發(fā)學習興趣。
2.學習擴散
教師組織引導學生親手實驗將墨水滴到燒杯中并觀察現(xiàn)象,并引導學生討論什么是擴散。
學生活動:學生實驗,觀察實驗現(xiàn)象,討論、交流。
師生共同總結出擴散是分子從高濃度處向低濃度處運動的現(xiàn)象。
教學設計意圖:學生實驗,吸引學生注意力,體現(xiàn)學生在學習中的主體地位。
3.學習滲透
教師演示實驗,實驗裝置如圖1所示。
教師設計問題串:
(1)漏斗的液面為什么上升?
(2)如果用一層紗布代替玻璃紙,液面還會升高嗎?
(3)如果燒杯中也是同樣濃度的蔗糖溶液,結果會怎么樣?
學生在教師的指導下歸納出產(chǎn)生滲透現(xiàn)象兩個必要條件以及滲透的方向是從低濃度溶液到高濃度溶液。
教學設計意圖:通過觀察演示實驗,學生經(jīng)歷“現(xiàn)象——問題——分析——結論”,主動構建出滲透作用的條件,提高歸納總結的能力。
教師通過多媒體動畫演示微觀展示滲透實驗。
問題探究:
(1)滲透是水分子跨過膜的擴散。擴散的方向是怎么樣的?
(2)那么滲透作用與擴散現(xiàn)象相矛盾嗎?
學生活動:思考、回顧前面擴散有關知識,通過相互討論在教師指導下得出回答滲透是水分子跨過膜的擴散。
教學設計意圖:學生在實驗的基礎上通過多媒體的清晰展示,清楚觀察到了微觀的滲透現(xiàn)象,使抽象的知識具體化,從而得出滲透的概念,突破難點。
4.學習被動轉運
教師通過多媒體動畫演示氧和二氧化碳進出細胞的現(xiàn)象。創(chuàng)設問題情境:給出擴散的實驗數(shù)據(jù),請學生分析數(shù)據(jù)(表1),構建數(shù)學模型,繪出坐標曲線。
學生活動:建構模型繪出曲線(圖2)。
教師用多媒體演示展示葡萄糖進入紅細胞的現(xiàn)象。創(chuàng)設問題情境:給出葡萄糖跨紅細胞膜的實驗數(shù)據(jù)(表2),請學生分析數(shù)據(jù),構建數(shù)學模型,繪出曲線。
學生活動:建構模型繪出曲線。
教師組織引導學生觀察曲線后,評價擴散和易化擴散有何異同點。
學生歸納總結。
教學設計意圖:用多媒體演示物質跨膜運輸?shù)母鞣N方式,直觀形象表現(xiàn)出事物的空間中的關系。學生構建模型,需要進行表格與曲線的相互轉換,使抽象的問題直觀化、具體化,能夠變抽象思維為形象思維,有助于把握問題的本質。
5.學習主動轉運
教師組織引導,創(chuàng)設問題情境:
(1)海帶中碘的濃度高出海水中碘濃度的200倍,但是海帶照樣從海水中吸收碘,由低濃度一側向高濃度一側運輸。
(2)人的紅細胞和血漿中的各種離子濃度如下頁表3所示。
以上兩種情況說明細胞對離子的吸收是從低濃度到高濃度,這種運輸方式是主動運輸。教師引導學生根據(jù)資料中思考主動運輸與被動轉運相比兩者的區(qū)別。
學生活動:思考、討論回答,總結主動轉運的特點。
教學設計意圖:創(chuàng)設問題情境,自然引入主動轉運,提高學習興趣。
師生共同小結:設計表格對擴散、易化擴散、主動轉運進行比較。
6.課堂反饋
教師組織引導一:實驗探究:現(xiàn)有兩瓶沒有標簽的蔗糖溶液,請學生利用所提供的材料(半透膜、漏斗、燒杯、橡皮筋),根據(jù)今天學習的知識,設計一種實驗方案,比較兩瓶溶液濃度的高低,并預期實驗結果及得出相應結論。
學生活動:分組討論、設計實驗方案并預期實驗結果及結論。
教學設計意圖:充分發(fā)揮自身自主探究能力,培養(yǎng)自身的實驗設計能力,逐步領悟探究過程的一般方法與基本思想,提高語言表達、分析歸納的能力。
教師組織引導二:建構模型:請嘗試畫圖表示隨氧氣濃度與離子運輸速率的關系,并分析曲線各階段的限制因素。
學生活動:繪制曲線圖(圖4)。
教學設計意圖:通過模型建構復習鞏固知識,突出教學難點。
六、問題研討
1.在教學過程如何進行探究性學習
探究性學習是一種學生學習方式的根本改變,學生由過去主要聽從教師講授、從學科的概念和規(guī)律開始學習的方式變?yōu)閷W生通過各種事實來發(fā)現(xiàn)概念和規(guī)律的方式。本節(jié)課通過創(chuàng)設問題情境,積極引導學生自己去探究、去嘗試、去分析、去體驗,最終獲得正確的知識和相應的能力,但教學設計探究的問題收集和提出仍然以教師為主。教師在進行教學設計的時候應充分尊重學生,滿足學生的好奇心和探究欲望,形成學生的問題意識,學生應該參與到資料的收集和問題的提出,應鼓勵學生多角度地思考問題,確保多種問題的碰撞,最終形成科學的假設。另外學生要積極參與設計實驗和實施實驗,很多的探究都是通過實驗來完成,所以本節(jié)課學生不僅親手演示實驗,而且在最后還通過設計實驗來解決生活實際問題。
2.在教學過程如何適時地進行模型建構
本節(jié)課突出的亮點是通過提供實驗數(shù)據(jù),學生自主進行圖形轉化,構建數(shù)學模型。在科學研究中,模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。現(xiàn)行生物模型建構通常有三種:物理模型、想象模型、數(shù)學模型。本節(jié)課所用的模型是數(shù)學模型,即用符號、公式、圖象等數(shù)學語言表現(xiàn)生物學現(xiàn)象、特征和狀況的方法。《普通高中生物課程標準》要求學生能夠領悟建立數(shù)學模型等科學方法及其在科學研究中的應用,所以在學習活動中教師要讓學生充分運用生物數(shù)學模型方法解釋和研究生命現(xiàn)象。在學習過程中,學生恰當進行模型建構不僅能為學生學習提供直觀的印象,而且能領悟到生物模型的科學美,培養(yǎng)解決實際問題能力,激發(fā)創(chuàng)造性思維。本節(jié)課的重點中物質出入細胞的幾種方式比較抽象,而數(shù)學模型中的曲線模型不僅可以使某些抽象的問題直觀化、生動化,能夠變抽象思維為形象思維,更有助于把握問題的本質。對于細胞的物質運輸速度與濃度差的關系,課堂上無法進行實驗探究,如果讓學生憑空繪出曲線圖,就不符合學生認知的規(guī)律。為此,教師給出擴散實驗相關數(shù)據(jù),讓學生分析數(shù)據(jù),繪出曲線圖,建構數(shù)學模型,更好地理解被動轉運和主動轉運,從而提高自身收集和處理信息的能力以及知識遷移能力。
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