基于生物学学科核心素养的教学设计

谢月娥

摘要：以“渗透作用”概念为核心，引出“动物细胞的吸水和失水”和“植物细胞的吸水和失水”两个教学基本点。通过渐进式的问题引导，结合实验得到的实验结果分析突破教学重难点，发展学生的生物学核心素养。

关键词：生物学学科核心素养 教学设计 跨膜运输

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

1教材分析

本节选自人教版高中生物必修一第四章第一节，包括细胞的吸水和失水以及物质跨膜运输的其他实例两部分内容，并安排了探究植物细胞的吸水和失水实验。本节课是第四章的重要内容之一，以细胞质膜的物质交换功能为基础，进一步阐明质膜具有选择透过性。同时，为生物膜的流动镶嵌模型奠定了基础。本节内容可分两个课时教学。本节课为第一课时，主要学习细胞的吸水和失水以及探究植物細胞的吸水和失水的演示实验。基于生物学学科核心素养的培养要求，本教师联系学生常见的生活现象创设情境，组织学生开展科学探究活动，以实验设计和实验操作为载体，发展学生的科学思维与科学探究能力，通过学以致用提高素养活动，提高社会责任感，渗透家国教育。

2教学目标

①通过学习渗透作用的概念和细胞的吸水和失水，建立结构与功能的生命观点。

②通过进行植物细胞吸水和失水的实验设计和操作，培养合作意识、科学思维和科学探究的能力。

③通过尝试解决植物烧苗现象并给出一些好建议，增强社会责任感，通过小妙招尝试为父母做菜，渗透家国情怀。

3教学过程

3.1创设情境，导入新课

教师展示植物萎焉的图片，提出问题：把萎焉的植物放置在清水中浸泡一段时间，又会恢复活性，说明植物细胞需要什么？教师展示腌黄瓜图片，提出问题：腌黄瓜的时候会出很多水，说明了细胞会失去什么？

设计意图：以学生常见的生活现象等导入新课，激发学生的学习兴趣。

教师播放自制的渗透作用的微课，并提出问题：①用纱布代替半透膜，液面还会升高吗？为什么？②将清水换成等浓度的蔗糖溶液，液面还会上升吗？为什么？学生分析，得出发生渗透作用发生的两个条件。

设计意图：教师利用微课形式直观呈现渗透现象，创设实验情境，利于学生理解抽象的知识，激发学生的积极性和自主性，培养学生从情境中发现问题，分析问题的能力。

3.2探究动物细胞的吸水和失水

教师提问：如果将装置中的漏斗换成动物细胞还会不会渗透吸水？请打开教科书P60仔细观察图4-1水分进出哺乳动物红细胞的状况，先独立思考以下的四个问题，然后再小组交流。①从图中可以看出，水分可以进出红细胞，红细胞内的血红蛋白能透过细胞膜外吗？红细胞内的血红蛋白什么时候会从细胞膜内出来？②当外界溶液的浓度低时，红细胞的体积会发生什么变化？什么情况才会涨破？③红细胞的细胞膜能看作半透膜吗？④红细胞吸水和失水的多少取决什么条件？学生回答完后，教师再追问：动物细胞的吸水和失水算渗透作用吗？

设计意图：通过小组合作交流，教师以问题串和“类比推理法”引导学生总结得出动物细胞也是发生渗透作用吸水和失水的，并且使学生知道动物细胞的细胞膜相当于半透膜，吸水和失水取决于细胞内外的浓度差。

3.3实验“植物细胞的吸水和失水”

教师展示一张成熟的植物细胞图，让学生回顾成熟细胞的结构。教师分析解疑液泡内液体被称为细胞液的原因，并提出问题：原生质层是不是相当于一层半透膜？引导学生学习探究实验的七大步骤。教师展示学生课前自主设计的实验方案，学生分小组交流完善实验方案。

教师要求各小组利用所提供的材料和用具制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片。由2名小组成员将制作的临时装片放在显微镜下观察。一名学生操作显微镜，另一名学生进行摄像，其他同学做观察员，观察使用显微镜的操作是否规范。当观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞后，教师引导学生观察分析细胞图像，使学生注意原生质层与细胞壁的位置，并提出问题：①如何让洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在蔗糖溶液中？②请你预测一下，在蔗糖溶液中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的中央液泡的体积会发生什么变化？液泡中的颜色会怎样变化？原生质层会发生什么变化？

然后，教师请2名学生，1名学生滴加蔗糖溶液并观察不同视野的变化，1名进行摄像。其他学生仔细观察实验操作是否规范，并观察中央液泡的体积、颜色、原生质层的变化。观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞后，教师引导学生观察分析此时的细胞图像与实验前的图像的区别，引导学生注意原生质层与细胞壁的位置，认识质壁分离的现象以及发生的原因，并提出问题：请你再预测一下，在清水中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的中央液泡的体积又会发生什么变化？液泡中的颜色又会怎样变化？原生质层又会发生什么变化？

接着，再请2名学生，1名滴加清水并观察不同视野的变化，1名进行摄像。其他学生仔细观察实验操作是否规范，再观察中央液泡的体积、颜色、原生质层的变化。观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞后，教师引导学生观察分析此时的细胞图像与上次的图像的区别，让学生直观认识到已发生质壁分离的植物细胞吸水又复原的现象，并让学生分析、思考、讨论原因，并记录实验结果。

设计意图：教师设置一系列不同梯度的问题，层层设问，让学生从问题中得到启发，引导学生通过类比推理认识到植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的，也是可以看作一个渗透系统。整个演示实验的过程都可以用手机同屏直播，学生可以直观地观察到整个实验的动态变化，特别是植物细胞处于蔗糖溶液中，液泡逐渐变小的变化过程以及复原的过程，培养了科学思维和科学探究的核心素养。

3.4学以致用，提升素养

教师展示自己改编的“我有好建议”以及自创的“我有小妙招”两个教学情境，让学生通过所学知识给出好建议以及好点子。

“我有好建议”：瓜农王老伯为了让黄瓜增产，连续给他种植的黄瓜追肥两次，结果他发现黄瓜叶子第二天出现了枯黄（烧苗）现象，老王着急万分，如果你是一位农业技术员，你会建议他怎么解决这次危机？以后施肥时，你又会给出什么好建议呢？

“我有小妙招”：茄子的营养很丰富含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素以及钙、磷、铁等多种营养成分，平时炒茄子前一般用水泡一泡，可是怎么炒都很难入味，你有什么好点子吗？

设计意图：学生以专业人员的角色尝试解决植物烧苗现象并给出一些好建议，增强社会责任感，通过小妙招尝试为父母做菜，渗透家国教育。

4教学反思

本节课中，教师利用微课引出渗透作用的概念，提出问题：如果将装置中的漏斗换成动物细胞，会不会渗透吸水？教师设计了环环相扣的问题，引导学生独立思考，再通过小组合作交流来解决问题。教师利用“类比一推理法”提出问题：原生质层是不是相当于一层半透膜？学生自己设计实验方案，再动手操作实验，培养了科学思维和科学探究的生物学学科核心素养。“学以致用”的环节中，学生通过思考，给出好建议和小妙招，提高了社会责任感，渗透了家国教育，从而达到落实立德树人的根本任务，发展了学生的生物学学科核心素养。