雨中教师论坛
 “细胞膜是选择透过性膜”的理解性学习
2014-12-29 周茜  阅读次数 

 “细胞膜是选择透过性膜”的理解性学习

南京市雨花台中学  210012)周茜

摘要:理解性学习强调在原有理解的基础上,运用基本知识和学科原理框架对新经验和新知识建构新的理解。本文以“细胞膜是选择透过性膜”为例,探讨理解性学习的有效途径。

关键词:理解性学习    细胞膜    选择透过性膜

学习过程的本质是理解的探索和发展,而不是事实内容的记忆和积累。理解性学习强调在原有理解的基础上,运用基本知识和学科原理框架对新经验和新知识建构新的理解。“细胞膜是选择透过性膜”是高中生物“细胞与分子”模块中的一个核心知识,是学习物质进出细胞方式的必要基础。如何引导学生正确理解这一核心知识,教师需要在理解教材的基础上,适度开发课程资源,创造性地开展教学,帮助学生开展理解性学习,真正实现“为理解而教”的理念。笔者以问题为线索,以实验探究为基础,环环相扣,逐步引导学生理解细胞膜的选择透过性。

1        基于演示实验理解“扩散”的概念

教师演示酒精分子和红墨汁分别在空气中和水中的扩散现象,引导学生观察物质扩散的方向,帮助学生回忆初中学习的扩散的概念,既物质分子从高浓度区域向低浓度区域运动,直至均匀分布的过程。在此基础上,教师提出问题:如果在两种物质之间加一层膜,会影响物质的扩散吗?引入本节的学习。

2        基于验证实验理解“半透膜”的概念

半透膜是产生渗透现象的基本条件。对于半透膜的性质,学生缺乏相关的感性知识。因此,教师需要创设情境,增加学生的感性体验,从而帮助学生真正理解半透膜的性质。笔者借鉴美国BSCS教材提供的探究实验,为学生提供相关试剂和器材,引导学生设计并实施实验,验证鸡蛋膜对淀粉、葡萄糖和碘的通透性。具体如下:

实验试剂和器材:淀粉液、碘液、葡萄糖液、蒸馏水、斐林试剂、鸡蛋膜、烧杯

实验组合

淀粉液的透析装置

葡萄糖的透析装置

实验处理

在盛有蒸馏水的小烧杯中,滴加碘液至黄色,再将装有淀粉液的鸡蛋膜中置于其中

将装有葡萄糖溶液的鸡蛋膜置于盛有蒸馏水的烧杯中

 

实验现象

碘分子进入鸡蛋膜使淀粉液变蓝;淀粉不能通过鸡蛋膜,烧杯中碘液不变蓝

鸡蛋膜扩散出葡萄糖分子,烧杯中溶液遇斐林试剂呈砖红色

实验结论

1)鸡蛋膜是一种半透性膜,大分子不能通过,小分子可以通过

2)通过半透膜的物质分子顺浓度梯度扩散

该实验的设计是基于学生已有知识基础的,既帮助学生巩固了碘液鉴定淀粉,斐林试剂鉴定还原性糖等知识,又培养了学生的实验思维和技能。实验的本身又为学生提供了事实性知识和经验,易于学生理解半透膜的通透性取决于物质分子直径是否小于半透膜的孔径。

3        基于模型实验理解“渗透作用”的原理

通过实验学生验证了溶液中几种溶质分子通过半透膜的扩散作用,那么,溶剂分子水是怎样扩散的?教师通过渗透作用的模型实验的演示,设计了一系列问题,引导学生分析实验,探讨渗透作用的原理。问题①漏斗管内的液面为什么会升高?②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?③如果漏斗中不是蔗糖溶液,而是同样浓度的葡萄糖溶液,(葡萄糖分子可以通过半透膜)结果会怎样?④如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?⑤如果漏斗里是5%的蔗糖溶液,烧杯里是10%的蔗糖溶液,结果会怎样?

解决问题①时,教师首先帮助学生分析漏斗和烧杯中单位体积的水分子数的差异,帮助学生理解单位时间水分子进出漏斗的速度不同,从而理解漏斗液面上升的原因。问题②是帮助学生理解半透膜两侧单位体积水分子数的差异的产生是因为两侧的浓度不同。而产生两侧浓度差异的原因学生可以通过问题③和④的讨论来解决。问题⑤是为了帮助学生巩固、迁移已有知识,理解水扩散的方向是由低浓度向高浓度的。在问题解决的基础上,师生共同归纳渗透作用的概念和发生的两个基本条件。

4   基于探究实验理解“细胞膜相当于半透膜”

学生理解了渗透原理后,为学生探究细胞膜的通透性提供了基础。教师引导学生提出假设:如果成熟的植物细胞发生了渗透现象,那么,成熟的植物细胞就是一个渗透系统,细胞膜就相当于半透膜。如何验证成熟植物细胞发生了渗透作用呢?

教师首先引导学生分析模型实验,模型实验中的漏斗模拟了成熟的植物细胞,烧杯模拟细胞所处的环境。教师继续引导学生分析模型实验中,漏斗渗透吸水和失水的条件,从而让学生预测得出:当植物细胞处于高浓度溶液中,植物细胞可能会渗透失水;当植物细胞处于低浓度溶液中,植物细胞可能会渗透吸水。

那么,植物细胞吸水、失水会出现怎样的直观表现呢?教师与学生共同分析成熟植物细胞的结构,强调成熟植物细胞的液泡比较大,约占细胞体积的90%,外有一层液泡膜,液泡内细胞液有一定的浓度,紫色洋葱鳞片叶表皮细胞的液泡内还有紫色色素。在此基础上,学生可以推测出:当植物细胞失水时,液泡体积会变小,紫色会加深;当植物细胞吸水时,液泡体积会变大,紫色会变浅。

在学生初步讨论后,教师给出质壁分离与复原实验的方案,指导学生实施实验,观察现象。在观察了质壁分离和复原现象的基础上,分析原生质层的组成及其与细胞壁的透性和伸缩性,从而得出细胞膜相当于半透膜的结论。

5         基于实验分析理解“细胞膜是选择透过性膜”

细胞膜相当于半透膜,但不是半透膜,二者存在差别,前者有生理活性,且对物质的进出具有选择性,而半透膜没有生理活性,物质能否通过半透膜取决于物质分子直径是否小于半透膜的孔径。如何帮助学生理解细胞膜的选择性呢?教师可以为学生提供科学家实验的资料,引导学生分析理解细胞膜的选择性。

实验资料:

科学家做过这样的实验:准备好Ca2+Mg2+Si4+的培养液,将番茄和水稻分别放在上述培养液中培养。一段时间后,培养液中的离子浓度发生了变化,结果如图。分析思考①水稻培养液里的Ca2+Mg2+浓度为什么会增高? Si4+浓度为什么会下降?②不同作物对无机盐的吸收有差异吗?

通过分析实验结果,学生发现同一植物对不同无机盐离子的吸收不同,不同作物对同一种无机盐离子的吸收也有差异。这些差异说明了细胞对离子的吸收是有选择的,因此,可以推测出细胞膜是选择透过性膜。之后学习的物质跨膜运输的方式,也将有助于学生深入理解细胞膜的选择透性。

 

理解性学习的关键是要处理好新旧知识的联系,在新旧知识间组织起相应的关系结构,以利于新的知识的存贮和回忆。本节的教学设计中,教师关注扩散和渗透作用的内在联系,重点突破了半透膜的性质和渗透条件的分析;关注了模型实验和质壁分离与复原实验的内在联系,通过类比设计实验,揭示原理;关注了细胞结构与渗透系统的内在关系,有利于学生直观理解成熟的植物细胞是一个渗透系统。这样的教学有利于学生从记忆学习转为理解学习,这样的教学才能真正实现有效教学。

 

此文发表于《中学生物教学》2014.12

 

上一篇:政治组召开第一次教研会
下一篇:微课优化高中生物复习课的有效策略
【共0条评论 我要评论】打印】【关闭
共有  条评论   发表评论
请发表评论
评论人:
评论:
验证码:
  如果看不清数字或字母?请点一下换一个!
提交
Copyright @ 2008 南京市雨花台中学  All Rights Reserved  总机:025-58013888  传真:025-58013918  地址:雨花台区紫荆花路66号
公交33、19、98、737路学校门口下;游2、游4、44路雨花台南门下;26路公交总公司驾校站下转19路;61、86、105、154、705、710、711、780路望江矶下向东南步行400米;地铁1号线中华门站下转19路;地铁3号线卡子门站下转33、98路;地铁10号线安德门站下转737、19路
  
  南京教育地图   主办单位:南京市雨花台中学 网站管理部门:信息处 电话:025-58013777 管理员邮箱: njyzscb@163.com   苏ICP备05058682号-1
   技术支持: 南京联澳科技
站点总访问人次: 20196596    今日访问人次: 3484    昨日访问人次: 11953    文章总数: 101124
走进雨中 管理之窗 学科建设 学生社团 年级部动态 班级空间 对外交流 招生招聘 家校沟通