基于生命觀念的教學(xué)實踐與反思
——以“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健睘槔?/h1>
2018-09-07 06:42:46張麗云任建明北京市順義牛欄山第一中學(xué)北京101301
中學(xué)生物學(xué) 2018年7期
張麗云 孫 娟 任建明 （北京市順義牛欄山第一中學(xué) 北京 101301）
1 引言
學(xué)生核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。其中生物學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的必備品格和關(guān)鍵能力，包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個方面。其中生命觀念指的是學(xué)生能夠以生命科學(xué)的思維方式和研究結(jié)論理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法。作為最具學(xué)科特色的核心素養(yǎng)，生命觀念是當(dāng)今生物學(xué)科課堂教學(xué)的核心教學(xué)任務(wù)之一。
“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健笔侨私贪妗侗匦蕖し肿优c細胞》第四章第三節(jié)的內(nèi)容，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是水、小分子、離子等不同物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞郊捌洚愅c。需要解決的重難點是物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?，以及主動運輸與被動運輸?shù)膮^(qū)別。教材內(nèi)容是以概念為線索編寫的，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時無法建立知識與實際生活的聯(lián)系，只停留在對概念的區(qū)分和記憶層次，缺乏深層次的理解和實踐應(yīng)用。事實上，物質(zhì)的跨膜運輸方式與人體對于各類物質(zhì)的吸收密切相關(guān)，本節(jié)課的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生更好地理解自身的吸收過程，形成健康的生命觀念。因此，在教學(xué)時，教師嘗試從霧霾出發(fā)，使物質(zhì)的跨膜運輸與學(xué)生的切身感受建立聯(lián)系，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以解釋日?，F(xiàn)象，構(gòu)建生命觀念，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。
2 教學(xué)過程
2.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課
霧霾中包含包括水汽在內(nèi)的數(shù)百種大氣顆粒物，例如硫酸鹽、硝酸鹽、細菌、病毒等物質(zhì)。霧霾的成分復(fù)雜，組成顆粒大小不等，研究表明，霧霾的顆粒越小對人體的危害越大。由于粒徑微小，PM2.5可以突破人體鼻腔絨毛和痰液的阻礙，進入肺泡后，會迅速被吸收，進入血液循環(huán)，遍布全身，進而引發(fā)一系列疾病。教師根據(jù)這一現(xiàn)象，提出問題：進入肺部的物質(zhì)如何進入血液循環(huán)？
設(shè)計意圖：近年來我國大氣污染現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重，霧霾天氣在全國各地頻發(fā)，對學(xué)生的日常生活、課外活動等也有很大的影響，同時對身體健康，尤其是呼吸系統(tǒng)的健康更是百害而無一利。教師引導(dǎo)學(xué)生理解霧霾顆粒進入人體的方式，引發(fā)學(xué)生通過自己的切身體會，感受宏觀現(xiàn)象與微觀上的物質(zhì)跨膜運輸之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生認(rèn)識到本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活密切聯(lián)系。
2.2 自主學(xué)習(xí)與實例講解配合
教師：為了研究生物膜控制物質(zhì)進出的方式，科學(xué)家合成了脂雙層膜，探究不同物質(zhì)能否穿過，發(fā)現(xiàn)有些小分子物質(zhì)可以穿過，但是葡萄糖、氨基酸及離子等物質(zhì)卻不能通過。人體細胞中有葡萄糖、氨基酸這些物質(zhì)存在嗎？脂雙層與生物膜有什么差異？是不是這些蛋白質(zhì)幫助了這些物質(zhì)跨膜運輸呢？可見物質(zhì)跨膜運輸?shù)倪^程是比較復(fù)雜的，教課書上列出了三種物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?，請結(jié)合教課書內(nèi)容，找出各方式中物質(zhì)運輸方向、是否需要載體、是否消耗能量、具體例子等跨膜運輸方式的特點。
學(xué)生自主學(xué)習(xí)之后，教師請一位學(xué)生上講臺展示學(xué)習(xí)成果，其余學(xué)生補充完善。
在學(xué)生對于物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞接辛顺醪降恼J(rèn)識之后，教師逐個展示自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸發(fā)生的動態(tài)圖，講解各跨膜方式的特點及實例，并提醒學(xué)生除三種跨膜運輸方式之外，對于大分子物質(zhì)的運輸則是通過胞吞和胞吐實現(xiàn)的。學(xué)生在充分認(rèn)識了不同的運輸方式之后，分析葡萄糖被小腸上皮細胞吸收并進入血管的過程（圖1）。
教師提出問題：研究發(fā)現(xiàn)，在小腸絨毛的微絨毛面存在著兩種運輸葡萄糖的載體——SGLT1和GLUT2，前者是主動運輸?shù)妮d體，后者是協(xié)助擴散的載體，據(jù)圖辨析葡萄糖的跨膜運輸方式分別是什么？
圖1 葡萄糖的跨膜運輸方式辨析
設(shè)計意圖：針對教課書中的知識，學(xué)生可以找出三種運輸方式的名稱及特點，但是書上的實例比較少，因此教師著重補充實例，使概念化的知識更加生活化，促進學(xué)生理解。學(xué)生在進一步認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過實例，分析葡萄糖在不同細胞或細胞的不同部位，運輸方式各有不同，從而認(rèn)識到辨別物質(zhì)跨膜運輸方式的方法要點。這樣，學(xué)生對于物質(zhì)的跨膜運輸?shù)膶W(xué)習(xí)不是通過死記硬背，而是根據(jù)客觀情況具體分析，幫助學(xué)生深刻認(rèn)識生命的本質(zhì)和生物世界的復(fù)雜性。
2.3 探究影響運輸速率的因素
教師：在干燥的空氣里，皮膚很快會干燥，這是由于水分由細胞向外界擴散，使細胞失水導(dǎo)致。根據(jù)本節(jié)課的知識，水分的這種跨膜運輸是什么方式？細胞失水的速率和外界的濕度有什么關(guān)系呢？請同學(xué)們討論分析影響物質(zhì)運輸速率的因素分別有哪些，這些因素是如何影響運輸速率的？
設(shè)計意圖：聯(lián)系實際生活，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地分析影響運輸速率的因素，通過思考總結(jié)規(guī)律，畫出變化曲線，使抽象思維以圖形的形式直觀地表現(xiàn)出來。
2.4 應(yīng)用知識解決問題
教師給出資料：PM2.5顆粒物是構(gòu)成霧霾的主要成分，是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)住?。PM2.5是指直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的1/20，已到達肺泡的臨界值。PM2.5以下的細微顆粒物，人體的鼻腔、咽喉已經(jīng)擋不住，它們可以一路下行，進入細支氣管、肺泡，再通過肺泡壁進入毛細血管，最后進入整個血液循環(huán)系統(tǒng)，對人體的呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害。PM2.5的主要成分為多環(huán)芳香化合物、硫酸鹽氣溶膠與粉塵混合物。
教師要求學(xué)生根據(jù)下列三種主要物質(zhì)的特點，判斷其進入人體的物質(zhì)跨膜運輸方式：
（1）多環(huán)芳香化合物是一類脂溶性比較強的物質(zhì)；
（2）進入呼吸道的硫酸鹽氣溶膠溶于濕潤的黏膜，成為硫酸鹽；
（3）直徑較大的粉塵混合物進入肺部后，被巨噬細胞吞噬。
設(shè)計意圖：最后，教師以知識遷移應(yīng)用的方式帶領(lǐng)學(xué)生再次回顧整理課堂知識，幫助學(xué)生學(xué)會將課堂知識應(yīng)用到生活中，用以解釋實際的日?，F(xiàn)象，實現(xiàn)了知識的內(nèi)化。同時，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以用學(xué)到的知識解釋現(xiàn)實問題，提高了自我效能感，激發(fā)了學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的熱情。
3 教學(xué)反思
核心素養(yǎng)的形成主要依賴于日常的學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，需要通過每節(jié)課的逐漸滲透來實現(xiàn)。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是：①說明物質(zhì)進出細胞的方式；②辯證地看待物質(zhì)運輸對于整個生命個體的意義；③能夠運用生物學(xué)知識于生活，關(guān)注生命健康，提高環(huán)境保護意識。本節(jié)課通過教師舉出肺泡對于PM2.5顆粒吸收貫穿的實例，讓學(xué)生在對這一現(xiàn)象產(chǎn)生共鳴的基礎(chǔ)上，自主學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運輸?shù)闹R。接著,教師通過實例講解，幫助學(xué)生辨析跨膜方式區(qū)別，使學(xué)生對于基礎(chǔ)概念有一定理解；并再次把課堂交還給學(xué)生，通過問題激發(fā)學(xué)生的思考，探討影響運輸速率的因素，通過討論實現(xiàn)知識的內(nèi)化。最后，回到PM2.5顆粒的物質(zhì)跨膜運輸方式，促使學(xué)生可以通過應(yīng)用本節(jié)課的知識解釋獲得成就感，達成教學(xué)目標(biāo)。
霧霾是我國近年來在各地頻發(fā)的天氣污染事件，教師將學(xué)生身邊的現(xiàn)象融入到教學(xué)中，一方面使原有的知識具有現(xiàn)實色彩，另一方面可以幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)對于個人的價值，培養(yǎng)生命觀念。
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“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健笔侨私贪妗侗匦蕖し肿优c細胞》第四章第三節(jié)的內(nèi)容，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是水、小分子、離子等不同物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞郊捌洚愅c。需要解決的重難點是物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?，以及主動運輸與被動運輸?shù)膮^(qū)別。教材內(nèi)容是以概念為線索編寫的，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時無法建立知識與實際生活的聯(lián)系，只停留在對概念的區(qū)分和記憶層次，缺乏深層次的理解和實踐應(yīng)用。事實上，物質(zhì)的跨膜運輸方式與人體對于各類物質(zhì)的吸收密切相關(guān)，本節(jié)課的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生更好地理解自身的吸收過程，形成健康的生命觀念。因此，在教學(xué)時，教師嘗試從霧霾出發(fā)，使物質(zhì)的跨膜運輸與學(xué)生的切身感受建立聯(lián)系，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以解釋日?，F(xiàn)象，構(gòu)建生命觀念，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。
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2.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課
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設(shè)計意圖：近年來我國大氣污染現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重，霧霾天氣在全國各地頻發(fā)，對學(xué)生的日常生活、課外活動等也有很大的影響，同時對身體健康，尤其是呼吸系統(tǒng)的健康更是百害而無一利。教師引導(dǎo)學(xué)生理解霧霾顆粒進入人體的方式，引發(fā)學(xué)生通過自己的切身體會，感受宏觀現(xiàn)象與微觀上的物質(zhì)跨膜運輸之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生認(rèn)識到本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活密切聯(lián)系。
2.2 自主學(xué)習(xí)與實例講解配合
教師：為了研究生物膜控制物質(zhì)進出的方式，科學(xué)家合成了脂雙層膜，探究不同物質(zhì)能否穿過，發(fā)現(xiàn)有些小分子物質(zhì)可以穿過，但是葡萄糖、氨基酸及離子等物質(zhì)卻不能通過。人體細胞中有葡萄糖、氨基酸這些物質(zhì)存在嗎？脂雙層與生物膜有什么差異？是不是這些蛋白質(zhì)幫助了這些物質(zhì)跨膜運輸呢？可見物質(zhì)跨膜運輸?shù)倪^程是比較復(fù)雜的，教課書上列出了三種物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?，請結(jié)合教課書內(nèi)容，找出各方式中物質(zhì)運輸方向、是否需要載體、是否消耗能量、具體例子等跨膜運輸方式的特點。
學(xué)生自主學(xué)習(xí)之后，教師請一位學(xué)生上講臺展示學(xué)習(xí)成果，其余學(xué)生補充完善。
在學(xué)生對于物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞接辛顺醪降恼J(rèn)識之后，教師逐個展示自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸發(fā)生的動態(tài)圖，講解各跨膜方式的特點及實例，并提醒學(xué)生除三種跨膜運輸方式之外，對于大分子物質(zhì)的運輸則是通過胞吞和胞吐實現(xiàn)的。學(xué)生在充分認(rèn)識了不同的運輸方式之后，分析葡萄糖被小腸上皮細胞吸收并進入血管的過程（圖1）。
教師提出問題：研究發(fā)現(xiàn)，在小腸絨毛的微絨毛面存在著兩種運輸葡萄糖的載體——SGLT1和GLUT2，前者是主動運輸?shù)妮d體，后者是協(xié)助擴散的載體，據(jù)圖辨析葡萄糖的跨膜運輸方式分別是什么？
圖1 葡萄糖的跨膜運輸方式辨析
設(shè)計意圖：針對教課書中的知識，學(xué)生可以找出三種運輸方式的名稱及特點，但是書上的實例比較少，因此教師著重補充實例，使概念化的知識更加生活化，促進學(xué)生理解。學(xué)生在進一步認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過實例，分析葡萄糖在不同細胞或細胞的不同部位，運輸方式各有不同，從而認(rèn)識到辨別物質(zhì)跨膜運輸方式的方法要點。這樣，學(xué)生對于物質(zhì)的跨膜運輸?shù)膶W(xué)習(xí)不是通過死記硬背，而是根據(jù)客觀情況具體分析，幫助學(xué)生深刻認(rèn)識生命的本質(zhì)和生物世界的復(fù)雜性。
2.3 探究影響運輸速率的因素
教師：在干燥的空氣里，皮膚很快會干燥，這是由于水分由細胞向外界擴散，使細胞失水導(dǎo)致。根據(jù)本節(jié)課的知識，水分的這種跨膜運輸是什么方式？細胞失水的速率和外界的濕度有什么關(guān)系呢？請同學(xué)們討論分析影響物質(zhì)運輸速率的因素分別有哪些，這些因素是如何影響運輸速率的？
設(shè)計意圖：聯(lián)系實際生活，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地分析影響運輸速率的因素，通過思考總結(jié)規(guī)律，畫出變化曲線，使抽象思維以圖形的形式直觀地表現(xiàn)出來。
2.4 應(yīng)用知識解決問題
教師給出資料：PM2.5顆粒物是構(gòu)成霧霾的主要成分，是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)住?。PM2.5是指直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的1/20，已到達肺泡的臨界值。PM2.5以下的細微顆粒物，人體的鼻腔、咽喉已經(jīng)擋不住，它們可以一路下行，進入細支氣管、肺泡，再通過肺泡壁進入毛細血管，最后進入整個血液循環(huán)系統(tǒng)，對人體的呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害。PM2.5的主要成分為多環(huán)芳香化合物、硫酸鹽氣溶膠與粉塵混合物。
教師要求學(xué)生根據(jù)下列三種主要物質(zhì)的特點，判斷其進入人體的物質(zhì)跨膜運輸方式：
（1）多環(huán)芳香化合物是一類脂溶性比較強的物質(zhì)；
（2）進入呼吸道的硫酸鹽氣溶膠溶于濕潤的黏膜，成為硫酸鹽；
（3）直徑較大的粉塵混合物進入肺部后，被巨噬細胞吞噬。
設(shè)計意圖：最后，教師以知識遷移應(yīng)用的方式帶領(lǐng)學(xué)生再次回顧整理課堂知識，幫助學(xué)生學(xué)會將課堂知識應(yīng)用到生活中，用以解釋實際的日?，F(xiàn)象，實現(xiàn)了知識的內(nèi)化。同時，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以用學(xué)到的知識解釋現(xiàn)實問題，提高了自我效能感，激發(fā)了學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的熱情。
3 教學(xué)反思
核心素養(yǎng)的形成主要依賴于日常的學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，需要通過每節(jié)課的逐漸滲透來實現(xiàn)。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是：①說明物質(zhì)進出細胞的方式；②辯證地看待物質(zhì)運輸對于整個生命個體的意義；③能夠運用生物學(xué)知識于生活，關(guān)注生命健康，提高環(huán)境保護意識。本節(jié)課通過教師舉出肺泡對于PM2.5顆粒吸收貫穿的實例，讓學(xué)生在對這一現(xiàn)象產(chǎn)生共鳴的基礎(chǔ)上，自主學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運輸?shù)闹R。接著,教師通過實例講解，幫助學(xué)生辨析跨膜方式區(qū)別，使學(xué)生對于基礎(chǔ)概念有一定理解；并再次把課堂交還給學(xué)生，通過問題激發(fā)學(xué)生的思考，探討影響運輸速率的因素，通過討論實現(xiàn)知識的內(nèi)化。最后，回到PM2.5顆粒的物質(zhì)跨膜運輸方式，促使學(xué)生可以通過應(yīng)用本節(jié)課的知識解釋獲得成就感，達成教學(xué)目標(biāo)。
霧霾是我國近年來在各地頻發(fā)的天氣污染事件，教師將學(xué)生身邊的現(xiàn)象融入到教學(xué)中，一方面使原有的知識具有現(xiàn)實色彩，另一方面可以幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)對于個人的價值，培養(yǎng)生命觀念。
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