基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的“細(xì)胞膜”課堂教學(xué)實(shí)踐與思考

婁藍(lán)英

摘 要 以“細(xì)胞膜”課堂教學(xué)為例，從實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入滲透生命觀念，實(shí)驗(yàn)拓展培養(yǎng)科學(xué)探究，科學(xué)史實(shí)培養(yǎng)理性思維，應(yīng)用生活感悟社會責(zé)任四個方面展開教學(xué)，發(fā)展學(xué)生的生物核心素養(yǎng)，最后反思教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞 生物核心素養(yǎng) 細(xì)胞膜 教學(xué)實(shí)踐 教學(xué)反思

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

學(xué)科核心素養(yǎng)是指個體在面對復(fù)雜的、不確定的現(xiàn)實(shí)生活情境時，綜合運(yùn)用學(xué)科觀念、方法、知識和技能解決實(shí)際問題所表現(xiàn)出來的必備品格與關(guān)鍵能力。生命觀念、理性思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任是生物核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。

細(xì)胞膜是浙江省現(xiàn)行高中生物學(xué)教科書《必修1·分子與細(xì)胞》第二章第二節(jié)“細(xì)胞膜和細(xì)胞壁”中的內(nèi)容，主要包括了：活動“驗(yàn)證活細(xì)胞吸收物質(zhì)的選擇性”、細(xì)胞膜有選擇透性、質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型這三部分內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)是質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)及質(zhì)膜具有選擇透性；教學(xué)難點(diǎn)是質(zhì)膜的流動鑲嵌模型。主要教學(xué)思路為：從實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，引出細(xì)胞膜的功能特性——選擇透性，然后從功能到結(jié)構(gòu)再到功能，充分利用實(shí)驗(yàn)活動、科學(xué)史、模型、生活實(shí)例等幫助學(xué)生將抽象的知識與圖解聯(lián)系起來，加深對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的理解，認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生命觀念，培養(yǎng)學(xué)生推理、建模等理性思維能力，樂于合作的科學(xué)探究精神，使學(xué)生關(guān)注健康生活，同時為第三章學(xué)習(xí)“物質(zhì)出入細(xì)胞的方式”做好鋪墊。

1 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，滲透生命觀念

生命觀念是指人們對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是經(jīng)過實(shí)證后的想法或觀點(diǎn)，有助于理解或解釋較大范圍的相關(guān)事件和現(xiàn)象，如結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

生物科學(xué)作為由眾多生物學(xué)事實(shí)和理論組成的知識體系，是在人們不斷探究的過程中逐步發(fā)展起來的。實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識生命世界，也是學(xué)習(xí)生物課程的有效方法。以活動“驗(yàn)證活細(xì)胞細(xì)胞物質(zhì)的選擇性”導(dǎo)入新課，該實(shí)驗(yàn)操作過程簡單，實(shí)驗(yàn)材料貼近生活，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。通過此實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生不僅掌握了一般的實(shí)驗(yàn)操作技能，同時通過比較死、活玉米子粒中胚的顏色變化的差異性，得出只有活細(xì)胞吸收物質(zhì)才有選擇性，明白生命的意義所在。這不僅激發(fā)了學(xué)生的情感共鳴，使學(xué)生快速融入課堂，同時在嘗試解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過程中學(xué)習(xí)生物學(xué)的知識、觀念和思想方法，逐步學(xué)會學(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的生命觀念。

教學(xué)片段1：活動一——驗(yàn)證活細(xì)胞吸收物質(zhì)的選擇性。

教師：呈現(xiàn)玉米子粒結(jié)構(gòu)示意圖，確認(rèn)胚和胚乳的位置。

學(xué)生：根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

教師：呈現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖1）。

學(xué)生：未煮過玉米的胚沒有著色，煮過的玉米的胚被染成了紅色。

教師：此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？我們可以先來分析該實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？

學(xué)生：1號未煮過，2號煮過，意味著1號的玉米籽粒是活的，2號是死的，所以實(shí)驗(yàn)自變量是細(xì)胞的死活。

教師：1號玉米胚的活的，沒有被染色。2號玉米胚是死的，被染成紅色。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么？

學(xué)生：紅墨水無法進(jìn)入活細(xì)胞，所以活細(xì)胞吸收物質(zhì)具有選擇性。

教師：這就是細(xì)胞膜的選擇透性——只有某些分子能透過質(zhì)膜。

2 實(shí)驗(yàn)拓展，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

科學(xué)探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)或科學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論。

在完成教材活動“驗(yàn)證活細(xì)胞吸收物質(zhì)的選擇性”時，再提出活動“探究活細(xì)胞排出物質(zhì)是否具有選擇性”，此時，學(xué)生的熱情高漲，求知欲強(qiáng)。教師可借勢發(fā)揮，利用課前準(zhǔn)備的學(xué)案教學(xué)，讓學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)假設(shè)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，觀察并交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

教學(xué)片段2：探究活動的學(xué)案。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄炕罴?xì)胞排出物質(zhì)是否具有選擇性

實(shí)驗(yàn)假設(shè)：__________________ 。

實(shí)驗(yàn)材料：請結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，選擇合適材料：

__________________。

實(shí)驗(yàn)方案（表1）：

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：__________________。

3 科學(xué)史實(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維

科學(xué)思維是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力。通過生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建構(gòu)等方法探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題。

科學(xué)是一個發(fā)展的過程，學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家鉆研的精神，這對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有很大的積極意義。如在學(xué)生認(rèn)識細(xì)胞膜的脂雙層結(jié)構(gòu)模型之前，提出“磷脂分子在細(xì)胞膜上是如何分布的”這一個原生態(tài)的問題。在知道真相之前，學(xué)生對于磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布就會產(chǎn)生多種猜測，然后根據(jù)已有知識，展開師生對話，生生對話，逐步建立細(xì)胞膜中脂雙層模型。

教學(xué)片段3：“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)”科學(xué)史。

師：1859年，E.Oerton選用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)越容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，越不容易穿過膜。

教師：根據(jù)化學(xué)中相似相溶的原理，我們可以推測細(xì)胞膜中有什么物質(zhì)？

學(xué)生：脂質(zhì)。

教師：后來科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜中有磷脂，它有親水的頭部和疏水的尾部。根據(jù)磷脂分子的性質(zhì)，思考磷脂分子在細(xì)胞膜中如何分布？請畫圖表示，并說明原因。

學(xué)生思考并畫圖表示。

教師展示磷脂分子排布的所有可能性（圖2）。endprint

教師：請各位同學(xué)選擇正確的排布方式并說明磷脂分子如此分布的理由。

小結(jié)：因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)外均為水溶液，所以磷脂分子應(yīng)該把疏水尾部藏起來，親水頭部朝向水溶液（如圖2中的④）。

4 應(yīng)用生活，感悟社會責(zé)任

社會責(zé)任是指能夠關(guān)注涉及生物學(xué)的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)；主動向他人宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護(hù)環(huán)境等相關(guān)知識；結(jié)合本地資源開展科學(xué)實(shí)踐，嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題。

生物課程的基本理念之一是注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，能夠運(yùn)用生物學(xué)原理和方法參與社會事務(wù)的討論。在學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜的功能特性“選擇透性——只有某些分子能透過質(zhì)膜”后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞膜這一特性在生活中有何應(yīng)用價值。細(xì)胞膜是生物膜，利用其特性，人工生產(chǎn)出只有某些物質(zhì)能通過的“半透膜”，可以應(yīng)用于：① 環(huán)境保護(hù)方面，如污水處理，海水淡化，定向滲透進(jìn)行土壤灌溉等；② 醫(yī)療方面，如腎功能衰竭的替代療法——透析；③ 反滲透技術(shù)，大量應(yīng)用于電子、化工、印染、造紙、電鍍等工業(yè)生產(chǎn)。這樣不僅可以使學(xué)生將所學(xué)生物知識應(yīng)用于生活，關(guān)注生命健康，提高環(huán)境保護(hù)意識，感悟社會責(zé)任，也能幫助學(xué)生了解相關(guān)的職業(yè)和學(xué)習(xí)方向，為他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)和步入社會做準(zhǔn)備。

5 教學(xué)反思

生物學(xué)核心素養(yǎng)的形成主要依托學(xué)生對生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)，是基于每一節(jié)課的有效學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)的。教學(xué)目標(biāo)是指導(dǎo)和評價教學(xué)的依據(jù)，課堂教學(xué)是否有效，首先看教學(xué)目標(biāo)制定是否合理、準(zhǔn)確。為了培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，細(xì)胞膜的教學(xué)目標(biāo)可制訂為：① 通過教材實(shí)驗(yàn)的分析討論，能用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)解釋生命現(xiàn)象；② 通過探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)會科學(xué)探究的一般方法和步驟，在實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案中樂于與他人合作、溝通；③ 通過科學(xué)史的分析，逐步建立細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型，并能用批判性思維分析討論模型的正確性；④ 能夠運(yùn)用生物學(xué)知識于生活，關(guān)注生命健康，提高環(huán)境保護(hù)意識。反思教學(xué)過程，以上教學(xué)目標(biāo)基本達(dá)成。但學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，是一個長期發(fā)展的過程，一堂課所發(fā)揮的作用是有限的。因此，在今后的教學(xué)中，教師要不斷研究，勇于嘗試，努力在課堂教學(xué)中更有效地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣桂林.基于高中生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的生物學(xué)科素養(yǎng)的思考[J].中學(xué)生物學(xué)，2015，（10）：9-10.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003.endprint