張麗云 孫 娟 任建明 (北京市順義牛欄山第一中學(xué) 北京 101301)
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(huì)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(shí)情境中的實(shí)際問題時(shí)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(huì)責(zé)任四個(gè)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(shí)、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(yùn)輸?shù)姆绞健笔侨私贪妗侗匦蕖し肿优c細(xì)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(yùn)輸?shù)姆绞郊捌洚愅c(diǎn)。需要解決的重難點(diǎn)是物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?,以及主?dòng)運(yùn)輸與被動(dòng)運(yùn)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(shí)無法建立知識(shí)與實(shí)際生活的聯(lián)系,只停留在對(duì)概念的區(qū)分和記憶層次,缺乏深層次的理解和實(shí)踐應(yīng)用。事實(shí)上,物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式與人體對(duì)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(shí),教師嘗試從霧霾出發(fā),使物質(zhì)的跨膜運(yùn)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)。
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(xì)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(duì)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(jìn)入肺泡后,會(huì)迅速被吸收,進(jìn)入血液循環(huán),遍布全身,進(jìn)而引發(fā)一系列疾病。教師根據(jù)這一現(xiàn)象,提出問題:進(jìn)入肺部的物質(zhì)如何進(jìn)入血液循環(huán)?
設(shè)計(jì)意圖:近年來我國(guó)大氣污染現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重,霧霾天氣在全國(guó)各地頻發(fā),對(duì)學(xué)生的日常生活、課外活動(dòng)等也有很大的影響,同時(shí)對(duì)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(jìn)入人體的方式,引發(fā)學(xué)生通過自己的切身體會(huì),感受宏觀現(xiàn)象與微觀上的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸之間的關(guān)系,激發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活密切聯(lián)系。
教師:為了研究生物膜控制物質(zhì)進(jìn)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(xì)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(yùn)輸呢?可見物質(zhì)跨膜運(yùn)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(yùn)輸?shù)姆绞剑?qǐng)結(jié)合教課書內(nèi)容,找出各方式中物質(zhì)運(yùn)輸方向、是否需要載體、是否消耗能量、具體例子等跨膜運(yùn)輸方式的特點(diǎn)。
學(xué)生自主學(xué)習(xí)之后,教師請(qǐng)一位學(xué)生上講臺(tái)展示學(xué)習(xí)成果,其余學(xué)生補(bǔ)充完善。
在學(xué)生對(duì)于物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞接辛顺醪降恼J(rèn)識(shí)之后,教師逐個(gè)展示自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸發(fā)生的動(dòng)態(tài)圖,講解各跨膜方式的特點(diǎn)及實(shí)例,并提醒學(xué)生除三種跨膜運(yùn)輸方式之外,對(duì)于大分子物質(zhì)的運(yùn)輸則是通過胞吞和胞吐實(shí)現(xiàn)的。學(xué)生在充分認(rèn)識(shí)了不同的運(yùn)輸方式之后,分析葡萄糖被小腸上皮細(xì)胞吸收并進(jìn)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(yùn)輸葡萄糖的載體——SGLT1和GLUT2,前者是主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體,后者是協(xié)助擴(kuò)散的載體,據(jù)圖辨析葡萄糖的跨膜運(yùn)輸方式分別是什么?
圖1 葡萄糖的跨膜運(yùn)輸方式辨析
設(shè)計(jì)意圖:針對(duì)教課書中的知識(shí),學(xué)生可以找出三種運(yùn)輸方式的名稱及特點(diǎn),但是書上的實(shí)例比較少,因此教師著重補(bǔ)充實(shí)例,使概念化的知識(shí)更加生活化,促進(jìn)學(xué)生理解。學(xué)生在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,通過實(shí)例,分析葡萄糖在不同細(xì)胞或細(xì)胞的不同部位,運(yùn)輸方式各有不同,從而認(rèn)識(shí)到辨別物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的方法要點(diǎn)。這樣,學(xué)生對(duì)于物質(zhì)的跨膜運(yùn)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(shí)生命的本質(zhì)和生物世界的復(fù)雜性。
教師:在干燥的空氣里,皮膚很快會(huì)干燥,這是由于水分由細(xì)胞向外界擴(kuò)散,使細(xì)胞失水導(dǎo)致。根據(jù)本節(jié)課的知識(shí),水分的這種跨膜運(yùn)輸是什么方式?細(xì)胞失水的速率和外界的濕度有什么關(guān)系呢?請(qǐng)同學(xué)們討論分析影響物質(zhì)運(yùn)輸速率的因素分別有哪些,這些因素是如何影響運(yùn)輸速率的?
設(shè)計(jì)意圖:聯(lián)系實(shí)際生活,引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地分析影響運(yùn)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。
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(dá)肺泡的臨界值。PM2.5以下的細(xì)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(jìn)入細(xì)支氣管、肺泡,再通過肺泡壁進(jìn)入毛細(xì)血管,最后進(jìn)入整個(gè)血液循環(huán)系統(tǒng),對(duì)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(diǎn),判斷其進(jìn)入人體的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式:
(1)多環(huán)芳香化合物是一類脂溶性比較強(qiáng)的物質(zhì);
(2)進(jìn)入呼吸道的硫酸鹽氣溶膠溶于濕潤(rùn)的黏膜,成為硫酸鹽;
(3)直徑較大的粉塵混合物進(jìn)入肺部后,被巨噬細(xì)胞吞噬。
設(shè)計(jì)意圖:最后,教師以知識(shí)遷移應(yīng)用的方式帶領(lǐng)學(xué)生再次回顧整理課堂知識(shí),幫助學(xué)生學(xué)會(huì)將課堂知識(shí)應(yīng)用到生活中,用以解釋實(shí)際的日?,F(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的內(nèi)化。同時(shí),通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生可以用學(xué)到的知識(shí)解釋現(xiàn)實(shí)問題,提高了自我效能感,激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情。
核心素養(yǎng)的形成主要依賴于日常的學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí),需要通過每節(jié)課的逐漸滲透來實(shí)現(xiàn)。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是:①說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式;②辯證地看待物質(zhì)運(yùn)輸對(duì)于整個(gè)生命個(gè)體的意義;③能夠運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)于生活,關(guān)注生命健康,提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)。本節(jié)課通過教師舉出肺泡對(duì)于PM2.5顆粒吸收貫穿的實(shí)例,讓學(xué)生在對(duì)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(yùn)輸?shù)闹R(shí)。接著,教師通過實(shí)例講解,幫助學(xué)生辨析跨膜方式區(qū)別,使學(xué)生對(duì)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(yùn)輸速率的因素,通過討論實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。最后,回到PM2.5顆粒的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式,促使學(xué)生可以通過應(yīng)用本節(jié)課的知識(shí)解釋獲得成就感,達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。
霧霾是我國(guó)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(shí)具有現(xiàn)實(shí)色彩,另一方面可以幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)對(duì)于個(gè)人的價(jià)值,培養(yǎng)生命觀念。