《物质跨膜运输的实例》教学设计

薛丽华

抛锚式教学是由美国范德堡大学的约翰·布兰斯福德教授领导的认知和技术项目组（CTGV）于20世纪80年代末90年代初开发的一种学习和教学策略。抛锚式教学有时也称“实例式教学”或“基于问题的教学”。这种教学要求学生到实际环境中感受和体验问题，而不是听这种经验的间接介绍和讲解。在实际情境中一旦确立一个问题，整个教学内容和教学进行进程就被确定了（就像轮船被锚固定一样）。

《物质跨膜运输的实例》一课的教学设计采用了抛锚式教学模式。

1.设计“锚”

学生在初中做过类似的实验：萝卜泡在盐水中会软缩，泡在清水中的青菜会更加硬挺。学生也有这样的生活经验：糖拌的西红柿会渗水出来，对农作物施肥过多植物会萎蔫。这些生活中的实例对本节内容学习有一定的帮助。因此，开始上课时，通过这些例子，引出本节课的“锚”——“水是如何进行跨膜运输的呢”？

2.围绕“锚”组织教学

围绕“锚”，我将本节课有关知识设计成如下“问题化知识链”：

什么是渗透作用？→渗透装置有哪些条件？→水分的运输方向是怎样的？→动物细胞的细胞膜是否是半透膜？→动物细胞是否可以发生渗透作用？→动物细胞发生渗透作用的现象是怎样的？→成熟的植物细胞的原生质层是否是半透膜？→成熟的植物细胞是否可以发生渗透作用？→成熟的植物细胞发生渗透作用的现象是怎样的？

利用问题化知识链结合直观教学、演示实验、自学讨论、PPT展示及自主探究等方法组织教学。

3.引导学生自主学习和协作学习

本节课设计的问题链实际上聚焦了3个核心问题，在课堂教学过程中我采用演示实验、动画演示、自主探究、分组讨论等方法发挥学生的主体作用，解决本节课的“锚”。

3.1渗透装置有哪些条件？

请四位学生提前进行渗透试验，观察现象并在课堂上给全班介绍实验现象。

授后实录1：4位同学利用课前20分钟预先开始做渗透试验，开始上课时，漏斗内液面上升约8厘米，实验代表简单介绍实验方法和现象。不足之处在于漏斗管很细，较远的同学看不清楚液面变化现象，可通过拍摄图片或视频在投影上播放改进。

根据实验提出以下问题，进行讨论：

（1）漏斗内的液面为什么会升高？

（2）如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗？

（3）如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？

（4）水分子的运输方向是怎样的？

设计意图：通过问题讨论，总结出满足渗透装置的两个条件：有半透膜和膜两侧溶液有浓度差。

授后实录2：学生讨论热烈，大多数同学能接受渗透装置的两个条件：有半透膜和膜两侧溶液有浓度差。但是部分同学对于水分子运输趋势是从低浓度向高浓度不理解，建议先引导学生理解水从相对多的一侧向水相对少的一侧运输，结合溶液中水一般为溶剂，再让学生接受水分子总体是从低浓度向高浓度运输的观点。

请同学们课外思考：已知一瓶蔗糖溶液浓度30%，一瓶蔗糖溶液浓度10%，但浓度标签已丢失，我们有什么方法判断这两瓶蔗糖溶液的浓度呢？

设计意图：鼓励有能力的学生在课后活学活用渗透原理解决实际问题。

授后实录3：很多学生在作业中简单绘制了实验装置，准确表示出了利用渗透原理解决这个问题。

3.2动物细胞可以发生渗透作用吗？

回顾细胞膜获取实验，结合教材插图分析实验现象：

思考讨论：

（1）红细胞内血红蛋白等有机物能否透过细胞膜？

（2）红细胞细胞膜是否相当于刚才所说的半透膜？

（3）红细胞什么时候吸水？什么时候失水？

（4）红细胞膜吸水或失水的多少取决于什么条件？

授后实录4：学生以前曾学习过红细胞在不同浓度外界溶液中发生的形态变化，故对问题的回答都很准确。学生很顺利地得出动物细胞满足渗透装置的两个条件，可以渗透吸水或失水的结论。

3.3植物细胞可以发生渗透作用吗？

结合下图认识成熟植物活细胞的结构。

回忆：细胞壁的特点是什么？

看图：原生质层包括哪些结构？

根据植物细胞的结构特点和生活常识你能提出什么问题？

授后实录5：教师列举了一些生活中的常见现象，引导学生提出问题。学生甲问：植物细胞是不是一个渗透装置？学生乙问：原生质层是不是一个半透膜？学生丙问：植物细胞在不同浓度的外界溶液中会像动物细胞一样膨胀或皱缩吗？

请同学们根据自己提出的问题进行探究。

设计意图：让学生掌握探究实验的基本方法：提出问题→做出假设→设计实验→进行实验→观察现象并分析→得出结论。另外也通过本实验探究出植物细胞也是渗透装置。

授后实录6：在教师提供实验仪器材料的基础上，学生在参看教材中实验的基础上设计实验，但是部分学生对显微镜使用不熟练，实验时间较长，导致细胞死亡，从而未看见植物细胞的质壁分离复原现象。因此在后面教师出示了一段清晰的实验现象视频，便于学生理解。

根据实验现象思考：

（1）实验能否说明原生质层是一个半透膜？

（2）细胞什么时候吸水，什么时候失水？

（3）假如细胞壁也是半透膜，那么实验结果会有什么不同？

（4）如果没有细胞壁，那么实验结果会有什么不同？

根据实验你能得出什么结论：

授后实录7：通过小问题的分析，学生基本接受了原生质层相当于半透膜，当外界溶液浓度高于或低于细胞液浓度时发生渗透失水或吸水。另外，由于细胞壁的存在，细胞发生特殊的现象：质壁分离或复原现象。

4.消解“锚”

学生根据实验现象及对问题的热烈探讨，解决了本节课的“锚”：动物细胞和成熟植物细胞都是渗透装置，都能发生渗透吸水或失水。

5.效果评价

每个人都期望被赞美、希望获得积极的评价，学生亦如此。以往学生获得的评价一般来自于教师，但笔者认为积极的评价可以来自于不同的主体。自我和他人都可以作为评价的主体，教学活动中的他人可以是老师，也可以是共同参与学习的其他学生。抛锚式教学可以通过对学生进行积极的评价，引导学生独立思考、勇于实践，提高学生的综合素质。

5.1师评实录：

（1）红细胞在不同溶液中发生不同现象的原因分析非常到位，对动物细胞膜的特性总结非常准确，非常棒。

（2）能在实验基础上想到如果换更高浓度的蔗糖溶液，现象就会更显著，很了不起。建议课后用实验来试一试，看看现象是怎样的？

5.2生生互评实录：

（1）某某的生物知识真丰富，植物细胞的结构及特点讲得头头是道，看来我要向他学习，多看看书了。

（2）某某说用紫色洋葱表皮细胞做实验，我觉得用无色的表皮做也可以，只要外界溶液用有色的就可以了，我们的方法有异曲同工之妙。

5.3学生自评实录：

（1）以前我从来没想过凉拌西红柿还和渗透失水有关，我平时要注意观察。

（2）这次我做质壁分离和复原实验所撕取的洋葱表皮细胞是无色的，看不清楚现象，但我想到外界溶液加红墨水来弥补，我很自豪。