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“细胞膜能够控制物质的进出”是人教版义务教育教科书《生物学》七年级上册第二单元第一章第四节“细胞的生活”中的教学内容,教材仅提供了文字和图片,对于这一微观现象七年级学生难以理解,为帮助学生对物质进出细胞膜有更加直观感性的认识,以卵壳膜作为细胞膜的模拟材料,对现行教材进行补充。
本实验既承接小学科学“食醋泡蛋”实验原理,又与高中课标提出的“通过模拟实验探究膜的通透性”实验原理相衔接;采用家庭厨房中生活用品——醋、糖、鸡蛋等开展模拟实验,体现了“生活中的科学教育”理念;实验操作简单,思维发散空间大,实验现象明显有趣,适合七年级学生年龄特点,有利于激发学生观察生活中生物学现象的兴趣,感悟生物课程与生活的联系,拉近学生与科学实验的距离,提升其探究能力,对学生发展的科学素养有积极意义。同时,家庭实验的形式也促进了亲子交流。
1.理解细胞膜能控制物质进出细胞。
2.进行家庭模拟实验,观察并如实记录实验现象。
3.体验生物学与生活的联系,尝试把问题转化为研究课题。
4.增进敢于质疑,严谨求真的科学精神。
教学重点:通过实施和分析家庭实验,理解细胞膜能控制物质进出细胞。
教学难点:理解实验原理,分析并得出结论。
针对初中生物学教学中“细胞膜能够控制物质进出”的实验探究,可以查到的创新尝试,如用羊血、鸡血中红细胞进行渗透作用实验,因七年级学生的实验操作能力和认识水平有限而存在不足;美国初中科学课程《科学探索者》把鸡卵作为单细胞模型研究细胞膜的特点,实验操作简单,但更重视兴趣的激发,严谨性不足,容易引起混淆学生的认识。
本人对上述实验进行了改进和创新,使实验更加容易被学生理解,更有效激发学生的兴趣和想象力,增进学生的问题意识。
因为七年级学生尚不具备溶液、浓度、分子大小、渗透等概念,所以本实验以测量周长、颜色变化作为直观观察指标。实验假设是,如果物质透过卵壳膜进入卵内,则去壳鸡卵的周长会增加;如果物质从卵内透过卵壳膜到卵外,则去壳鸡卵的周长会减少;有色溶液如果进入卵内,会引起卵内液体颜色变化。
实验的创新设计为:将3枚生鸡卵浸泡于食醋中除去卵壳,1号卵依次放入清水、蔗糖水中浸泡,2号卵依次放入清水、蓝墨水浸泡,3号卵在任意家用液体中浸泡,观察并记录鸡卵的变化(表1)。
该实验设计的原理是:鸡卵的卵壳膜是一种半透膜,动物细胞膜相当于半透膜,可以将卵壳膜作为动物细胞膜的模拟材料,通过观察物质进出卵壳膜的现象,类比学习物质进出细胞膜的特点。由于实验用时较长,将其设计为家庭实验。
实验方法具体设计如下:
在学习“细胞的生活”一课的前一周,布置学生开展家庭实验。
首先,将三枚的生鸡卵,先放入食醋浸泡两天,目的是去除卵壳。
第二,用软尺分别测量去壳鸡卵的周长,并记录。
第三,1号去壳鸡卵依次放入清水、蔗糖水中浸泡各两天,2号去壳鸡卵依次放入清水、蓝墨水浸泡各两天,3号去壳鸡卵在任意家用液体中浸泡两天。
第四,每天用软尺测量去壳鸡卵的周长,并记录数据,描述现象。
第五,将浸泡蓝墨水的去壳鸡卵(2号)卵壳膜剪开,比较内外液体的颜色。
1.布置家庭探究实验
【教师活动】
在学习“细胞的生活”之前,先提前一周布置家庭实验。
1.将三枚的生鸡卵,先放入食醋浸泡两天,目的是去除卵壳。
2.用软尺分别测量去壳鸡卵的周长,并记录。
3.1号去壳鸡卵依次放入清水、蔗糖水中浸泡各两天,2号去壳鸡卵依次放入清水、蓝墨水浸泡各两天,3号去壳鸡卵在任意家用液体中浸泡两天。
4.每天用软尺测量去壳鸡卵的周长,并记录数据,描述现象。
5.将浸泡蓝墨水的去壳鸡卵(2号)卵壳膜剪开,比较内外液体的颜色。
【学生活动】
进行为期一周的家庭实验。
明确步骤、任务和要求。
注意事项:①注意控制无关变量。②观察并思考鸡蛋发生变化的原因。③拍摄步骤与现象,小组集合照片制作成展示PPT,小组成员要落实分工。
【设计意图】
家庭实验有助于学生养成以实验来解决问题的习惯,提高学科素养。
有效利用网络的便捷性促进师生互动。
2.细胞生活需要物质
3.细胞膜控制物质的进出
关于教学过程的详情请下载后观看
鸡卵的家庭模拟实验结果展示
演示动画与实验的导入
组织分析1号鸡卵
组织分析2号鸡卵
展示3号鸡卵
呈现结果
小结
解释原理
(一)补充直观、有说服力的实验,帮助学生理解科学概念
通过实验呈现直观、有说服力的现象,对学生理解科学探究、建立科学概念十分重要。本实验是创新实验,实验现象明显、有趣,学生易理解。本实验体现了直观教学原则,突显了建构主义学习观,在帮助学生突破学习难点,建构科学概念上效果显著。
本实验教学秉承“生活中科学教育”理念,实验设计既以小学科学课为基础,贴近生活,取材、操作、观察都能够在家庭完成,由于实验现象明显有趣,实验参与度高,完成效果好,有的家长也参与了观察和记录,亲子共学其乐融融。实验有效地激发学生观察生活中生物学现象的兴趣,有利于学生感悟生物课程与生活的联系,拉近学生与科学实验的距离,提升其探究能力,对学生发展的科学素养有积极意义。
(三)“任选液体”的实验拓展,激发学生想象力和问题意识
本实验是创新实验,填补了教材上实验的空白。创设“任意家用液体”的开放性的实验情境,进一步调动了学生开放性思维。在家庭实验成果展示后,有的学生提出不少新的问题,加入食醋后鸡卵为什么会出现气泡为何浸泡时鸡卵会时而浮起,时而下沉为何浸泡鸡卵的牛奶更容易变质为何浸泡在食用色素和蓝墨水中的鸡卵打开后颜色不同夜光蛋呈现出鸡卵的哪些结构呢这些问题调动了学生进一步探索的欲望,也让我深刻地体会到,知识目标仅仅是学习目标的一方面,通过实验教学的创新设计激发出的想象力、好奇心和问题意识,是更加难能可贵的。