“渗透作用”实验的探究性拓展和实施

“渗透作用”实验的探究性拓展和实施

董杰

河南省渑池高级中学 河南省三门峡市 472400

摘 要 本文以“被动运输”一节课中的“渗透作用”实验为背景，让学生了解探究实验过程，引导学生大胆提问，进行拓展研究。学生通过体验探究流程，使学生在掌握探究方法的基础上深刻理解细胞膜选择透过性这一功能特点，落实生物学学科核心素养的培养。

关键词 渗透作用 探究实验 选择透过性

1 教材和学情分析

1.1 教材分析 本节是人教版高中生物必修一第四章第一节内容。“渗透作用”实验是倡导探究性学习、发展探究能力的良好素材。我们可以以课本实验为基础，立足于高中教学实际和学生实际，充分挖掘和拓展课本实验，在实验材料、实验步骤、实验方法、实验结论、讨论交流等方面发挥学生的积极作用，激发学生的探究兴趣，为后面各章节的探究活动打下基础。同时也为后面学习物质跨膜运输的方式做良好的铺垫。

1.2 学情分析 学生已经掌握液体压强的知识、动植物细胞的结构以及细胞膜的功能，这些知识为学生完成本实验奠定了良好的基础。本实验是高一学生第一次接触探究实验，对探究实验的步骤和方法还不是很了解，所以教师可以引导学生先体验探究实验的一般步骤，让学生最后自己总结出探究实验的流程，从而培养学生的思维能力和探究归纳能力。

2 教学目标及策略

2.1 教学目标 基于课程标准并围绕培养学生核心素养的要求，制定了如下教学目标：

尝试提出问题，作出假设，体验探究的一般过程，培养良好的探究性学习思维方法。

2.2 教学策略 由于知识结构以及思维方法的限制，学生对生活现象的观察、思考，以及进一步提出问题、作出假设、设计实验等方面会有一定的难度。因而我将其列为本节教学的重点，在教学过程中以问题驱动式展开探究，引导学生大胆提出问题、积极进行假设并实施实验进行验证，得出结论。通过自己一次次的实践操作，让学生真正掌握探究性实验的流程，并能独立自主地进行探究。

3 教学过程

3.1 创设情境，导入新课 首先展示生活中常见现象的照片：一盘没有处理的西红柿切片和一盘加糖处理的西红柿切片，发现加糖处理的西红柿盘里汁液增多；超市卖青菜的区域安装水雾喷头一直喷雾可以保证青菜的新鲜硬挺。学生通过这些常见的场景很容易想到这是植物细胞失水和吸水的现象。那么细胞吸水和失水的原理是什么呢？引入渗透作用实验的装置图片，让同学们观察。

播放渗透作用的视频，结合教材“问题探讨”中的提问，利用替代法使学生很容易确定发生渗透作用的条件为：1）具有半透膜；2）半透膜两侧溶液具有浓度差。此时对学生提出问题：怎样使渗透作用实验现象更快的表现出来呢？

设计意图：通过这个提问引导学生大胆猜想，尝试进行探究，体验探究实验的流程，为后面探究“植物细胞的吸水和失水”实验做准备工作。

3.2 大胆尝试，进行探究 通过短暂的思考，有同学提出猜想：如果使用口径不同的长颈漏斗来进行实验，使清水与蔗糖溶液的接触面积不同，观察漏斗的横截面积对渗透速度的影响？也有同学说可以用容积不同的漏斗，使蔗糖溶液体积不同，在相同接触面积下进行实验，观察渗透速度是否相同。教师趁势让他们把教材中的实验进行拓展探究：首先让他们提出自己的猜想感觉哪一种漏斗渗透速度更快？然后引导学生设计试验进行验证。同学们很快就设置了两个简单的对照实验：（1）在两个口径相同、容积不同的长颈漏斗中注入相同浓度的蔗糖溶液，内外液面都设置相平，进行对照，记为A组实验；（2）在两个口径不同、容积相同的长颈漏斗中注入相同浓度的蔗糖溶液，内外液面都设置相平，进行对照，记为B组实验。学生把教师提供的整个鸡蛋膜作为半透膜分别绑在长颈漏斗下方，观察哪个装置可以让实验现象更快？

设计意图：通过学生小组合作，对自己的假设进行实验验证，既提高了学生的学习兴趣，也锻炼了学生设计实验和进行实验的能力。

3.3 观察结果，得出结论 在学生实施了他们的对照实验之后，发现A组实验中容积较大的长颈漏斗最终液面更高，但是达到平衡需要的时间更长；B组实验中，两个长颈漏斗最终液面高度相同，但口径较大的漏斗管中液面上升速度更快。经过讨论，大家分析了原因：漏斗容积不同时，实验开始时水分子进入漏斗速率相同，但容积较大的漏斗内蔗糖溶液体积大，浓度改变较小，半透膜两侧浓度差仍会超过了另一支漏斗，造成最终液面更高，时间更长；漏斗容积相同时，因为半透膜面积不同，水分子单位时间经过半透膜的分子数是不一样的，半透膜面积越大，液面上升的速度就越快。

设计意图：通过学生自己观察结果并对结果进行讨论分析，培养了学生分析问题的能力，同时搞清楚了影响渗透作用的因素有哪些？知道了为什么教材中选用这样的装置来演示渗透作用。

3.4 表达交流，课后实验 在经历了探究实验过程之后，学生总结探究的流程：提出问题——作出假设——设计实验——进行实验——分析结果，得出结论——表达交流——进一步探究，并且就每一步的注意事项进行了总结。学生兴趣盎然，教师可以趁机提出进一步探究的建议：课后我们可以预期一下如果把漏斗换作细胞，将会出现什么现象？动物细胞和植物细胞现象会相同吗？如果不同，分析一下不同的原因。

设计意图：课堂上的实验探究会受到时空的限制，要使学生的探究能力得到持续发展,必须结合学生的课余生活,做一些力所能及的思考,加强课后延伸,培养思维能力。

4 教学反思

该堂课总体是完成了教学目标。培养了学生如何去进行探究实验，如何正确分析实验现象。学生能够正确地提出问题，作出假设。在设计实验的过程中也能利用探究性思维去进行对照实验，正确作出变量的选择。小组间进行了不同的探究实验，有自己的实验思路，但设计的操作步骤不够具体，步骤的可操作性思考得不完善。需要老师去引导修正。进行实验操作时，应该让每个小组进行同一种实验方案，这样对于后期实验结果的处理才能够有更多的资料，有更高的说服力。对于学生的动手能力有点高估，导致了实验操作花的时间过长，整节课前松后紧，有点虎头蛇尾的感觉。不过学生的能力是慢慢培养的，相信教师坚持下去，定不会失望的。

（基金项目：2021年度河南省三门峡市教育局教育科学规划课题“高中生物学实验与探究性活动教学策略的研究”NO:2021SMXJKS-131)