基于生命观念的教学实践与反思——以“物质跨膜运输的方式”为例

张丽云 孙 娟 任建明 （北京市顺义牛栏山第一中学 北京 101301）

1 引言

学生核心素养是指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。其中生物学核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的必备品格和关键能力，包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面。其中生命观念指的是学生能够以生命科学的思维方式和研究结论理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。作为最具学科特色的核心素养，生命观念是当今生物学科课堂教学的核心教学任务之一。

“物质跨膜运输的方式”是人教版《必修·分子与细胞》第四章第三节的内容，学习内容主要是水、小分子、离子等不同物质跨膜运输的方式及其异同点。需要解决的重难点是物质跨膜运输的方式，以及主动运输与被动运输的区别。教材内容是以概念为线索编写的，内容比较抽象，学生在学习本节内容时无法建立知识与实际生活的联系，只停留在对概念的区分和记忆层次，缺乏深层次的理解和实践应用。事实上，物质的跨膜运输方式与人体对于各类物质的吸收密切相关，本节课的学习有助于学生更好地理解自身的吸收过程，形成健康的生命观念。因此，在教学时，教师尝试从雾霾出发，使物质的跨膜运输与学生的切身感受建立联系，使学生通过学习可以解释日常现象，构建生命观念，提高学生的核心素养。

2 教学过程

2.1 创设情境，导入新课

雾霾中包含包括水汽在内的数百种大气颗粒物，例如硫酸盐、硝酸盐、细菌、病毒等物质。雾霾的成分复杂，组成颗粒大小不等，研究表明，雾霾的颗粒越小对人体的危害越大。由于粒径微小，PM2.5可以突破人体鼻腔绒毛和痰液的阻碍，进入肺泡后，会迅速被吸收，进入血液循环，遍布全身，进而引发一系列疾病。教师根据这一现象，提出问题：进入肺部的物质如何进入血液循环？

设计意图：近年来我国大气污染现象越发严重，雾霾天气在全国各地频发，对学生的日常生活、课外活动等也有很大的影响，同时对身体健康，尤其是呼吸系统的健康更是百害而无一利。教师引导学生理解雾霾颗粒进入人体的方式，引发学生通过自己的切身体会，感受宏观现象与微观上的物质跨膜运输之间的关系，激发学生认识到本节课学习内容与生活密切联系。

2.2 自主学习与实例讲解配合

教师：为了研究生物膜控制物质进出的方式，科学家合成了脂双层膜，探究不同物质能否穿过，发现有些小分子物质可以穿过，但是葡萄糖、氨基酸及离子等物质却不能通过。人体细胞中有葡萄糖、氨基酸这些物质存在吗？脂双层与生物膜有什么差异？是不是这些蛋白质帮助了这些物质跨膜运输呢？可见物质跨膜运输的过程是比较复杂的，教课书上列出了三种物质跨膜运输的方式，请结合教课书内容，找出各方式中物质运输方向、是否需要载体、是否消耗能量、具体例子等跨膜运输方式的特点。

学生自主学习之后，教师请一位学生上讲台展示学习成果，其余学生补充完善。

在学生对于物质跨膜运输的方式有了初步的认识之后，教师逐个展示自由扩散、协助扩散和主动运输发生的动态图，讲解各跨膜方式的特点及实例，并提醒学生除三种跨膜运输方式之外，对于大分子物质的运输则是通过胞吞和胞吐实现的。学生在充分认识了不同的运输方式之后，分析葡萄糖被小肠上皮细胞吸收并进入血管的过程（图1）。

教师提出问题：研究发现，在小肠绒毛的微绒毛面存在着两种运输葡萄糖的载体——SGLT1和GLUT2，前者是主动运输的载体，后者是协助扩散的载体，据图辨析葡萄糖的跨膜运输方式分别是什么？

图1 葡萄糖的跨膜运输方式辨析

设计意图：针对教课书中的知识，学生可以找出三种运输方式的名称及特点，但是书上的实例比较少，因此教师着重补充实例，使概念化的知识更加生活化，促进学生理解。学生在进一步认识的基础上，通过实例，分析葡萄糖在不同细胞或细胞的不同部位，运输方式各有不同，从而认识到辨别物质跨膜运输方式的方法要点。这样，学生对于物质的跨膜运输的学习不是通过死记硬背，而是根据客观情况具体分析，帮助学生深刻认识生命的本质和生物世界的复杂性。

2.3 探究影响运输速率的因素

教师：在干燥的空气里，皮肤很快会干燥，这是由于水分由细胞向外界扩散，使细胞失水导致。根据本节课的知识，水分的这种跨膜运输是什么方式？细胞失水的速率和外界的湿度有什么关系呢？请同学们讨论分析影响物质运输速率的因素分别有哪些，这些因素是如何影响运输速率的？

设计意图：联系实际生活，引导学生由浅入深地分析影响运输速率的因素，通过思考总结规律，画出变化曲线，使抽象思维以图形的形式直观地表现出来。

2.4 应用知识解决问题

教师给出资料：PM2.5颗粒物是构成雾霾的主要成分，是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，相当于头发丝直径的1/20，已到达肺泡的临界值。PM2.5以下的细微颗粒物，人体的鼻腔、咽喉已经挡不住，它们可以一路下行，进入细支气管、肺泡，再通过肺泡壁进入毛细血管，最后进入整个血液循环系统，对人体的呼吸系统和心血管系统造成伤害。PM2.5的主要成分为多环芳香化合物、硫酸盐气溶胶与粉尘混合物。

教师要求学生根据下列三种主要物质的特点，判断其进入人体的物质跨膜运输方式：

（1）多环芳香化合物是一类脂溶性比较强的物质；

（2）进入呼吸道的硫酸盐气溶胶溶于湿润的黏膜，成为硫酸盐；

（3）直径较大的粉尘混合物进入肺部后，被巨噬细胞吞噬。

设计意图：最后，教师以知识迁移应用的方式带领学生再次回顾整理课堂知识，帮助学生学会将课堂知识应用到生活中，用以解释实际的日常现象，实现了知识的内化。同时，通过本节课的学习，学生可以用学到的知识解释现实问题，提高了自我效能感，激发了学生进一步学习的热情。

3 教学反思

核心素养的形成主要依赖于日常的学科知识的学习，需要通过每节课的逐渐渗透来实现。本节课的教学目标是：①说明物质进出细胞的方式；②辩证地看待物质运输对于整个生命个体的意义；③能够运用生物学知识于生活，关注生命健康，提高环境保护意识。本节课通过教师举出肺泡对于PM2.5颗粒吸收贯穿的实例，让学生在对这一现象产生共鸣的基础上，自主学习物质跨膜运输的知识。接着,教师通过实例讲解，帮助学生辨析跨膜方式区别，使学生对于基础概念有一定理解；并再次把课堂交还给学生，通过问题激发学生的思考，探讨影响运输速率的因素，通过讨论实现知识的内化。最后，回到PM2.5颗粒的物质跨膜运输方式，促使学生可以通过应用本节课的知识解释获得成就感，达成教学目标。

雾霾是我国近年来在各地频发的天气污染事件，教师将学生身边的现象融入到教学中，一方面使原有的知识具有现实色彩，另一方面可以帮助学生理解学习对于个人的价值，培养生命观念。