新課標中生物物質出入細胞的方式的案例分析

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展為中心,體現學生主體地位,面向全體學生,注重學生思維能力和學習方式的培養,倡導探究性學習和注重與現實生活的聯系。所以在課堂教學設計中筆者采用以學生發展為本的主體性教學模式,從學生的認知水平出發,結合教學內容,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》的第三章第二節的內容。第二章已經介紹了細胞膜的化學組成和細胞膜的功能,這一節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的邊界,并且大部分學生已經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展變化以及適應的特性,逐步學會自覺地利用發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,培養合作意識和實事求是地對待實驗結果的態度。

　　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,發揮學生主體的作用。

　　(2)課前準備:

　　①學生預習本節課相關知識,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:創設問題情境,學生主動參與學習過程,激發學習興趣。

　　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象。

　　教學設計意圖:學生實驗,吸引學生注意力,體現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生滲透現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,學生經歷“現象——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象。創設問題情境:給出擴散的實驗數據,請學生分析數據(表1),構建數學模型,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象。創設問題情境:給出葡萄糖跨紅細胞膜的實驗數據(表2),請學生分析數據,構建數學模型,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的各種方式,直觀形象表現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。教師引導學生根據資料中思考主動運輸與被動轉運相比兩者的區別。

　　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:充分發揮自身自主探究能力,培養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、從學科的概念和規律開始學習的方式變為學生通過各種事實來發現概念和規律的方式。本節課通過創設問題情境,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

　　本節課突出的亮點是通過提供實驗數據,學生自主進行圖形轉化,構建數學模型。在科學研究中,模型是發現問題、解決問題和探索新規律的有效途徑之一。現行生物模型建構通常有三種:物理模型、想象模型、數學模型。本節課所用的模型是數學模型,即用符號、公式、圖象等數學語言表現生物學現象、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學模型方法解釋和研究生命現象。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,培養解決實際問題能力,激發創造性思維。本節課的重點中物質出入細胞的幾種方式比較抽象,而數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律。為此,教師給出擴散實驗相關數據,讓學生分析數據,繪出曲線圖,建構數學模型,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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